Устройство для формирования аналогового сигнала рассогласования Советский патент 1984 года по МПК G05B1/01 

Изобретение может найти примене ние в системах для регулирования параметров, легко преобразуемых с помощью датчиков в частоту следо вания, например, для регулирования числа оборотов двигателей. Известны устройства для формиро вания аналогового сигнала « рассогла сования, используемые в цифроанало говых системах автоматического регулирования, в которых регулируе мый параметр представлен частотой следования импульсов, а задание кодом ij , Наиболее близким к прёдлагаемому по технической сущности является устройство для получения сигнала ошибки в цифровом электроприводе регулируемой скорости, содержащее регистр задания скорости, подключенный к первому счетчику, преобразователь параметра в частоту, генер тор эталонной частоты. На вход регистра задания скорости поступает цифровой управляющий сигнал, величи на которого пропорциональна требуемой скорости. На счетчик поступает сигнал, снимаемый с преобразователя в виде последовательности импульсов частота следования которых пропорци ональна скорости вращения. Счетчик производит преобразование астоты следования импульсов в двоичный код путем подсчета количества импульсов за эталонный промеж5ток времени, формируемый с помощью генератора эталонной частоты. В состав устройства входит сумматор, с помощью которого производится вычитания двоич ного кода счетчика из кода, содержа щегося в регистре задания скорости Код ошибки поступает На цифроаналоговый преобразователь, на выходе которого формируется аналоговый сигнал рассогласования f2J . однако быстродействие известного устройства невысокое, так как требу ется значительное время для счета числа импульсов с преобразователя. Кроме того, устройство достаточно сложно, так как требует применения многоразрядного цифрового сумматора и цифроаналогового преобразователя Целью изобретения является повышение быстродействия устройства и упрощение его конструкции. Поставленная цель достигается тем, что в устройство введены два разнополярных источника постоянного напряжения, два счетчика, триггер и три элемента совпадения, фильтр ниэкой частоты и три ключа, причем информационный вход первого счетчика подключен к регистру задания, а выход - к информационному входу второго счетчика, к счетному входу которого через первый элемент совпадения подключены его выход переполнения и выход третьего с 1етчика, счетный вход которого подключен к генератору эталонной частоты, а управляющий вход - к регистру за:дания, второй и третий элементы совпадения выходами подключены к счетным входам первого счетчика, а входами - к генератору эталонной частоты и к прямому и инверсному выходам триггера, вход установки логической единицы которого подключен к выходу переполнения первого счетчика, а вход установки логического нуля - к преобразователю параметра в частоту, соединенного выходом с входами синхронизации первого и второго счетчиков, а аналоговые входы первого и второго ключей соединены с.разнополярными источниками постоянного напряжения, а управляющие входы - с соответствующими выходами триггера, а выходы первого и второго ключей- подсоединены к аналоговому входу третьего ключа, управляющий вход которого подсоединен к выходу переполнения второго счетчика, а выход - к фильтру низкой частоты. На чертеже изображена функциональная схема предлагаемого устройства для формирования аналогового сигнала рассогласования в цифроаналоговой системе автоматического регулирования. Устройство для формирования аналогового сигнала рассогласования содержит регистр 1 задания, имеющий информационные вход 2 и выход 3, преобразователь 4 параметра в частоту, генератор 5 эталонной частоты, первый счетчик 6, имеющий информационный вход 7, вход 8 синхронизации суммирующий 9 и вычитающий 10 счетные входы.информационный выход 11 и выход 12 переполнения, второй счетчик 13, имеющий информационный вход 14, вход 15 синхронизации, счетный вычитаюций вход 16 и выход 17 переполнения, третий счетчик 18, имеющий управляющий вход 19, счетный вход 20 и выход 21, триггер 22, имеющий входы 23 и 24 установки логической единицы и логического нуля соответственно и прямой 25 и инверсный 26 выходы, первый, второй и третий элементы 27-29 совпадения, имекадие входы 30 - 35, раэнополярные источники постоянного напряжения положительного 36 и отрицательного 37, аналоговые ключи 38 - 40, имеющие аналоговые входы 41 - 43, управляющие входы 44-46 и выходы 47 - 49, фильтр 50 ниэкой частоты, имеющий вход 51 и выход 52, который является одновременно выходом устройства. Устройство работает следующим образом. Двоичный код задания поступает на вход 2 регистра 1 задания и хранится там. Например, задание кода MT, и- To h-p-,т.е. обратно пропорционально частоте FO , соответ ствующей заданной величине параметра. Каждый очередной входной импуль генерируемый преобразователем 4 параметра в частоту, поступает на вход 8 синхронизации первого счетчи ка б, записывая в последний код задания NTO Кроме того, этот импульс, поступая на вход 24 триггера 22, устанавливает его в состояние логического нуля, при этом на прямом выходе 25 последнего присутствует логической нуль, а на инверсном вы ходе 26 - логическая единица. Эти сигналы поступают соответственно на входы 30 и 33 элементов 27 и 28 совпадения, благодаря чему элемент 28 совпадения пропускает импульсы, поступающие на ее вход 32 от генератора 5 эталонной частоты, за счетный вычитающий вход 10 первого счетчика 6, в результате чего последний начинает работать в режиме вычитания, а элемент 27 совпадения не пропускает поступающие к нему импульсы. Частота генератора 5 эталонной частоты равна io частота входных импульсов равна Р . Причем частота генератора 5 эталонной частоты IQ выбрана такой, чтобы при Р РО за время между двумя следующими друг за другом входными импульсами fo количество Импульсов, поступа щих на счетный вычитающий вход 10 первого счетчика 6 от генератора 5 эталонной частоты, равно значению кода NT , занесенного в счетчик 6, т.е. к моменту очередной записи код Ято в первый счетчик 6 содержимое последнего равно нулю. Это выполняе ся при условии или in--г- п VioMr -TO При частоте входных импульсов F FO моменту прихода очередного входного импульса первый счетчик 6 содержит код, равный .N,-vI-N,.-f°.-.. где Т -|-,.

Если через время Т от момен-60 та поступления очередного входного импульса на выходе 12 переполнения первого счетчика 6 появится сигнал логической единицы, который поступает на вход 23 установки логической 5

i

io-Ч

где К - постоянный коэффициент.

Таким образом, на выходе 17 второго счетчика формируется импульсная последовательность с частотой следоединицы триггера 22, результатом чего является изменение состояния выходов 25 и 26 последнего на противоположное, т.е. на выходе 25 появится сигнал,.соответствующий логической единице, а на выходе 26 логическому нулю. Это приведет к тому, что счетные импульсы от генератора 5 эталонной частоты буДут поступать на счетный суммирующий вход 9 первого счетчика 6 через элемент 27 совпадения, а элемент 28 совпадения закроется. В этом случае код, содержащийся в первом счетчике 6 к моменту привода очередного входного импульса, равен NKTHT-ToUo--V4-T To Таким образом, в обоих случаях на выходе первого счетчика 6 код, пропорциональный модулю отклонения частоты от заданной величины /iF/, а триггер 22 указывает знак отклонения, причем логическая единица указывает на то, что отклонение 4F является положительным, а логический нуль - лР Отрицательным. С приходом каждого входного импульса на вход 15 синхронизации второго счетчика 13 код , поступающий на его информационный вход 14 с выхода 11 первого счетчика 6, в нем записывается. При этом на его выходе 17 переполнения появится сигнал логической единицы, который поступает на вход 35 элемента 29 совпадения и отпирает его. Это приводит к тому, что импульсы, поступающие на вход 34 элемента 29 совпадения с выхода 21 третьего счетчика 18, проходят на счетный вычитакяций вход 16 второго счетчика 13. После того, как на вычитающий вход 16 второго счетчика 13 поступает VI импульсов, т.е. содержимое счетчика 13 равно нулю, на выходе 17 переполнения появится сигнал логического нуля, который закроет элемент 29 совпадения. В этом состоянии второй счетчик 13 находится до прихода очередного входного импульса от преобразователя 4 параметра в частоту. Работа третьего счетчика 18 организована таким образом, что частота импульсов i на его выходе 21 прямо пропорциональна коду, поступающему на его управляющий вход 19, и частоте импульсов io г поступающих на счетный вход 20 от генератора 5 эталонной частоты, т.е.

вания импульсов, равной частоте входных импульсов, и длительностью следования импульсов t, равной

Эти импульсы поступают на управлющий вход 46 аналогово1Х) ключа 4,0, замыкая его и тем самым подключая к входу 51 фильтра 50.низкой частоты одного из источников 36 или 37 постоянного напряжения. Аналоговые ключи 38 и 39, посредством которых осуществляется подключение источников 36 и 37 напряжения к входу 43 ключа 40, управл йотся сигналами с прямого 25 и инверсного 26 выходов триггера 22. Источник 37 является источником отрицательного напряжения - MO, а источник 36 - положителного +HO. Следовательно, если откло нение uF отрицательно, к входу 43 аналогового ключа 40 подключается источник 37 отрицательного напряжения, в противном случае - источник 36 положительного напряжения.

На вход 51 фильтра 50 низкой частоты подается широтно-модулированный импульсный сигнал с амплитудой И и полярностью, соответствующей знаку отклонения. Фильтр 50 низкой

частоты выделяет постоянную составляющую этого сигнала, которая равна

U.Ue.t.F.Uo...

о о

Таким образом, учитывая, что И,,, К и f - постоянные, величина И пропорциональна отклонению параметра от заданного значения и имеет знак, соответствующий знаку этого отклонения.

Следовательно, этот сигнал является сигналом рассогласования и может быть использован для формирования управляющего воздействия в цифроаналоговой системе автоматического регулирования.

В предлагаемом устрюйстве получение информации о величине параметра (Происходит в течение одного периода частотного сигнала,поступакяцего с преобразователя параметра в частоту, что значительно повышает быстродействие предлагаемого устройства в сравнении с известным, где информацию получают в течение сравнительно длительного промежутка времени путем подсчета большого количества периодов сигнала, поступающего с преобразователя параметра в частоту.

Кроме того, отсутствие цифрового сумматора в предлагаемом устройстве упрощает его конструкцию.

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ФОРМИРОВАНИЯ АНАЛОГОВОГО СИГНАЛА РАССОГЛАСОВАНИЯ, содержащее регистр задания, подключенный к первому счетчику, преобразователь параметра в частоту и генератор эталонной частоты, о т л ич ающееся тем, что, с целью повышения быстродействия и упрощения устройства, в него введены два счетчика, два разнополярных источника постоянного напряжения, триггер и три элемента совпадения, фильтр низкой частоты и три ключа, причем информационный вход первого счетчика подключен к регистру задания, выход - к информационному входу второго счетчика, к счетному входу которого через первый элемент совпадения подключены его выход переполнения и выход третьего счетчика, счетный вход которого подключен к генератору эталонной частоты, а управляющий вход - к регистру задания, второй и третий элементы совпадения выходами подключены к счетным входам первого счетчика, а входами - к генератору эталонной частоты и к прямому и инверсному выходам триггера, вход установки логической единицы которого подключен к выходу переполнения первого счетчика, а вход установки логического нуля- к преобразователю параметра в частоту, соединенного выходом с входами синхронизации первого и второго счетчиСО ков, а аналоговые входы первого и второго ключей соединены с разнополярными источниками постоянного напряжения, а управляющие входы с соответствующими выходами триггера а выходы первого и второго ключей подсоединены к аналоговому входу третьего ключа, управляющий вход которого подсоединен к выходу переполнения второго счетчика, а выход - к фильтру низкой частоты.