Преобразователь код-аналог

 

б, 1...,»

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Сеюэ Советских

Социалистических

Республик оо783819

К АВТОРСКОМУ СВИ ИТИЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 0401.79 (21) 2706186/18-24 с присоединением заявки М— (23) Приоритет—

Опубликовано 301 180, Бюллетень No 44

Дата опубликования описания 051280 (51) М. Кпп.З

G 08 С 11/00

Государственный коиктет

СССР во дедам юобретений к открытяй (53) УДК 681.325 (088.8) С (72) Авторы изобретения

А.Г. МаксидОнов и A. А. Межевикин (71) Заявитель (54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ КОД-АНАЛОГ

Предлагаемый преобразователь код» аналог предназначен для использования в автоматизированных системах управления технологическими процессами (АСУТН), в частности для управления 5 объектами с малой инерционностью.

Известны преобразователи код-мощность, состоящие из преобразователя код -напряжение и тиристорного усилителя (блока управления тиристбром) >0 (11 и i .

Недостаток этих преобразователей закачается в низком быстродействии, в пределе, ограниченном длительностью полупериода сетевого напряжения. Этот 1$ недостаток особенно сильно проявляется при управлении объектами с малой инерционностью. наиболее близким по технической 2О сущности к изобретению является преобразователь код-мощность, .содержащий источник переменного напряжения, соединенный со входом блока синхронизации, задатчик кода, выходы которого 2$ подключены к первым входам входных вентилей, триггер, выход которого связан со входом блока запуска тиристоров, выход которого соединен с тиристорным блоком, счетчик, элементы эа- зп

„цержки, генератор импульсов и элемент И 13».

Недостатком данного преобразовате-. ля, так же как и аналогов, является низкое быстродействие.

Цель изобретения - повьваение быстродействия преобразователя.

Быстродействие преобразователя повышается тем, что полупериод сетевого напряжения (минимально возможный период управления тмристорами для схем аналогов и прототипа) делится на и частей, каждая из которых и является периодом управления тиристорами(в предлагаемом преобразователе. При этоМ быстродействие преобразователя повышается в и раз., Длительности этих периодов выбираются различными из ус- ловия выполнения равенства максимальных мощностей, выделяемых в каждом периоде. Число же импульсов квантования в периодах задается постоянным, а . шаг квантования - различным для каждого периода.

Поставленная цель достигается за счет того, что в преобразователь коданалог, содержащий источник переменно го напряжения, соединенный со входом блока синхронизации, задатчик кода, выходы которого подключены к первым

783819 входам входных переключающих элементов, управляющий триггер, выход которого соединен со входом блока запуска тиристоров, выход которого соединен с блоком формирования выходного сигнала, счетчик, элементы задержки, генератор импульсов и элемент И, введены масштабный счетчик и блок выбора шага квантования, первый вход KoTopoId соединен с выходом генератора импульсов, второй вход — с выходом блока синхро-; низации и с первым входом масштабного 1© счетчика, а выход - с первым входом счетчика и первым входом масштабного счетчика, выход которого через первый элемент задержки связан.со вторым входом входных переключающих элемен- Я тов, а через второй элемент задержки - с первым входом управляющего триггера и третьим входом блока выбора шага квантования, выход счетчика через элемент И соединен со вторым « о входом управляющего триггера.

Кроме того, блок выбора шага квантования выполнен из счетчика, элемента И, ключевых элементов, элемента задержки, блока памяти, элемента ИЛИ и счетчика адреса. Первый вход счетчика соединен с первым входом блока выбора шага квантования, а выход через элемент И вЂ” с выходом блока выбора шага квантования и с первым входом элемента ИЛИ. Первый вход счетчика ад-30 реса соединен со вторым входом блока выбора шага квантования, второй входсо вторым входом элемента ИЛИ и третьим входом блока выбора шага квантования, а выход — со входом блока па- 35 мяти, выходами подключенного к первым вхоцам ключевых элементов, выходы которых соединены со вторыми входами счетчика. Выход элемента ИЛИ соединен через элемент задержки со вторыми вхо-4g дами ключевых элементов.

На чертеже представлена структурная схема преобразователя код-аналог.

Преобразователь код-аналог содержит генератор 1 импульсов, блок 2 синхронизации, блок выбора шага квантова-4 ния, который состоит из двоичного счетчика 3, ключевого элемента 4, блока 5 памяти, счетчика 6 адреса, элемента И 7, элемента 8 задержки, элемента ИЛИ 9, входные ключевые эле- 50 менты 10, двоичный счетчик 11, масштабный счетчик 12, элемент 13 задержки, элемент И 14, элемент 15 задержки, управляющий триггер 16 с раздельными входами, блок 17 запуска, блок $$

18 формирования выходного сигнала. управляющий сигнал в виде параллельного двойчного кода подается на входные ключевые элементы 10, причем максимальный код соответствует максимальной выходной мощности за период, который задается масштабным счетчиком 12.

Входное сетевое напряжение посту Пает на вход блока 2 синхронизации, 65 который формирует импульсы в момент, перехода сетевого напряжения через нулевое значение. Эти импульсы проходят на вход установки в нуль масштабного счетчика 12, который устанавливается в исходное состояние и на его выходе вырабатывается сигнал, который поступает на элементы 13 и 15 задерж-. ки. Одновременно импульсы с блока 2 синхронизации поступают на вход синхронизации блока выбора шага квантования, а именно на вход установки в нуль счетчика 6 адреса, который сбрасывается в состояние готовности.

Импульс с выхода элемента 13 задержки поступает на входные ключевые элементы 10, и в двоичном счетчике 11 производится запись кода управляющего сигнала. Импульс с выхода элемента 15 задержки подается на один из входов управляющего триггера 16 и устанавливает его в нуль,. т. е. выключает блок

17. Однбвррменно импульс с элемента

15 задержки поступает на вход тригге-, ра 16, который устанавливает начало периода управления, и на вход блока выбора шага квантования, а именно на счетный вход счетчика 6 адреса и на один из входов элемента ИЛИ 9. Счетчик 6 адреса выдает сигнал на вход блока 5 памяти,и на его выходе появляется код, соответствующий длительности шага квантования в первом периоде. управления формированием выходного сиг-. нала. Иьшульс с элемента HJLH 9 через элемент 8 задержки проходит на ключевые элементы 4, и в двоичном счетчике

3 происходит запись кода шага квантования первого периода управления формированием выходного сигнала.

Элементы 13 и 15 задержки вводятся в схему преобразователя для устранения неопределенных состояний триггера

16 с раздельными входами в случаях, когда управляющий код имеет все нули или единицы. Элемент 8 задержки вводится в схему преобразователя для правильной работы блока выбора шага квантования. Время задержки элемента 8 выбирается меньше времени задержки элемента

15, которое, в свою очередь, меньше времени задержки элемента 13.

Импульсами от генератора 1, которые кщаются на вход блока выбора шага квантования; а именно на счетный вход двоичного счетчика 3, происходит до- полнение кода длительности шага квантования первого периода управления до,максимального. В момент заполнения двоичного счетчика 3 срабатывает элемент И 7. Импульс с него поступает на другой вход элемента ИЛИ 9. Элемент

ИЛИ 9 вырабатывает импульс, который через элемент 8 задержки проходит на ключевые элементы 4, и в Двоичном счетчике 3 происходит запись кода шага квантования первого периода управления тиристорами. Этот процесс повто783819

% р

2 О й„ ряется до тех пор, пока не кончится этот период управления тиристорами.

Одновременно сигнал с элемента И

7, выход которого является выходом блока выбора шага квантования, посту- пает на счетные входы двоичного счетчика 11 и масштабного счетчика 12.

Импульсами с элемента И 7 происходит дополнение кода управляющего сигнала.

В момент заполнения двоичного счетчи-" ка 11 срабатывает элемент И 14. Им- пульс с элеМента И 14 поступает на другой вход триггера 16 и опрокидывает его. Триггер 16 включает блок 17. запуска, который формирует импульсы управления блока 18 формирования выходного сигнала до тех пор, пока на первый 15 вход триггера 16 через элемент 15 задержки не поступит импульс окончания периода управления блоком 18 с масш- . .табного счетчика 12.

Импульсы с выхода масштабного . Щ счетчика 12 через элемент 13 задержки подаются на входные ключевые элементы 10, открывают их» и в двоичном ,счетчике 11 происходит запись кода управляющего сигнала, Одновременно импульс окончания периода управления с масштабного счетчика 12 через элемент 15 задержки поступает на блок выбора шага квантования, а именно на . элемент ИЛИ 9 и на счетчик б адреса.

Счетчик 6 адреса выбирает сигнал на вход блока 5, и на его выходе появляется код, соответствующий длительности шага квантования во втором периоде управления тиристорами. Импульс с элемента ИЛИ 9 через элемент 8 за- ЗЮ держки поступает на ключевые элементы 4, и в двоичном счетчике 3 происходит запись кода длительности шага квантования B1орого периода управления. 40

Импульсами от генератора 1, которые подаются на вход блока выбора шага квантования, а именно на счетный вход двоичного счетчика 3, происходит дополнение кода длительности шага квантования второго периода управле- 4 ния до максимального..В момент заполнения двоичного счетчика 3 срабатывает элемент И 7. Импульс с него через элемент ИЛИ 9 и элемент 8 задержки поступает на элементы 4, и в двоичном счетчике 3 происходит запись кода шага квантования. Этот процесс повторяется до конца второго периода управле.ния. одновременно импульсы с элеиента-И 7 поступают на двоичный счетчик 11 И и дополняют код управляющего сигнала до максимального, а также на масштабный счетчик 12, который формирует. второй период управления тиристорами.

В момент заполнения двоичного "счет- g0 чика 11 срабатывает элемент И 14. Сигнал с него поступает на триггер 16 и опрокидывает его, тем самым запуская тиристоры в тиристорном блоке 18. Триггер 16 остается в такыр положении до тех пор, йока на его вход с масштабного счетчика 12 через элемент 15 задержки не поступит импульс окончания вто рого перйода управления.

Этот же импульс через элемент 13 задержки открывает входные элементы

10, и в двоичном счетчике 11 происходит запись кода управляющего сигнала.

Одновременно через элемент 15 задерж-. ки импульс окончания второго периода управления поступает на вход установки начала периода управления, а именно на,счетный вход счетчика 6 адреса, который. в свою очередь подает сигнал блоку 5 на выдачу кода длительности шага квантования третьего периода уй= равления и т ° д.

Этот процесс в преобразователе повторяется до тех пор, "пока блок 5 памяти не выдаст .последний код шага кван-. тования в последнем периоде управления формированием выходного сигнала. Окончание последнего периода управления совпадает с моментом перехода"сетево- го напряжения через нулевое значение.

В этот момент импульс с блока 2 синхронизации устанавливает в исходное состояние блок выбора шага квантования, т. е. сбрасывает счетчик б адреса и масштабный счетчик 12 в состояние готовности.

Работа преобразователя в следующем полупериоде сетевого напряжения аналогична описанной.

Для правильной работы преобразователя разрядность Q двоичного счетчика

11 должна быть равна разрядности масштабного счетчика 12 и выбирается из условия где У вЂ” погрешность квантования периода управления.

Разрядность Р двоичного счетчика 3 определена числом импульсов L генератора 1 импульсов, укладывающихся в максимальном шаге квантования, т. е.

2 7/ р

Разрядность S счетчика . 6 адреса связана с числЬм периодов управления в полупериоде сетевого напряжения неравенством:

Частота f генератора 1 импульсов находится из, соотношения ее

Ь. макс„ где Ф„ — длительность максимального шага квантования.

Предлагаемый преобразователь коданалог выгодно отличается от аналогов и прототипа своим быстродействием, которое легко может быть сделано любым

8 1 9., "

Формула изобретения

ФоЯ с 38M

3 8553/53 исное,,t

7 783

В заданным {выбором соответствующей емкости блока памяти и разрядностью двоичного и адресного счетчиков) и ограничено сверху лишь быстродействием тиристоров.

Преобразователь легко стыкуется с

ЭВМ и может найти широкое применение в АСУТП,,особенно для случая управле3 ния малов нерционными объектами, например электронно-лучевыми испарителями вакуумных напылительных установок. !

1. Преобразователь код-аналог, содержащий источник переменного напряжения, соединенный со входом блока 15 синхронизации, задатчик кода, выходы которого соединены с первыми входами входных переключающих элементов, управляющий .триггер, выход которого соединен со входом блока запуска, вы- „ щ ход которого соединен с блоком формирования выходного сигнала, счетчик, элементы задержки, генератор импульсов и элемент И, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышения быстродействия преобразователя, в него введены масштабный счетчик и блок выбора шага квантования, первый вход которого соединен с выходом генератора импульсов, второй вход — с- выходом блока синхронизации и с первым входом З® масштабного счетчика, а выход — с первым входом счетчика и вторым входом масштабного счетчика, выход которого через первый элемент задержки соединен, со вторым входом входных ключе- N вых элементов, а через второй элемент задержки - с первьм входом управляющего триггера и третьим входом блока вы- бора шага квантования, выход счетчика

8 через элемент И соединен со вторым входом управляющего триггера.

2. Преобразователь по . 1, о т л и ч а ю щ и и с я тем, что блок выбора шага квантования содержит счетчик, элемент И, ключевые элеменгы:, элемент задержки, блок памяти, элеМент ИЛИ и счетчик адреса, первый вход счетчика соединен с первым входом блока выбора шага квантования, а выход через элемент И - с выходом блока выбора шага квантования и с первым входом элемента ИЛИ, первый вход счетчика адреса соединен со вторым входом блока выбора шага квантования,.второй вход — со втоРым входом элемента ИЛИ и третьим входом блока выбора шага квантования, а выход — со входом блоха памяти, выходы которого соединены с первыми входами ключевых элементов, выходы которых соединены со вторыми входами счетчика, выход элемента ИЛИ соединен через элемент задержки со вторыми входами ключевых элементов.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Иванов В. И. и др. Оборудование для диффузионных процессов. Электронная техника. Серия VI. Микроэлектроника, вып. VIII, 1967.

2. Заметки В. И. Линейный тиристорный усилитель с малым уровнем комчутацдонных помех." Приборы и техника экс-: перимента, Р 2, 1976.

3. ДолжЕнков В. A. и др. Трехфазное исполнительное устройство цифрового регулятора температур. Электронная техника. Серия 10. Технология и организация производства, вып. 4 (36)

1970 (прототип). тент", г. Ужгород,ул.Проектная,4