Преобразователь код-ШИМ Советский патент 1985 года по МПК H03M1/82 

го соответственно подключены к входу записи второго регистра и входу записи счетчика импульсов, а пятые входы соединены с соответствуюирми информационными входами второго, регистра,выходы которого подключены

к соответствуюи1им информационным входам счетчика импульсов, выход которого соединен с. вторым входом пятого элемента И, а счетный вход с выходом эталонного генератора и вторым входом шестого элемента И.

1 .ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ КОД- ШИМ, содержащий два элемента ИЛИ, четыре элемента И, первый регистр, информационные входы которого подключены к соответствующим первым кодовым шинам, вход записи - к выходу второго.элемента РШИ и входу блока задержки, а знаковый выход - к первым входам второго и четвертого элементов И и через инвертор - к первым входам первого и третьего элементов И, и управляемый генератор импульсов, первый вход которого и первый вход .первого элемента ШШ соединены с выходом блока начального сброса, второй вход -. с шиной Пуск и первым входом второго элемента ПЛИ, а первый выход - с вторыми входами первого и второго элементов И, выходы которых соответственно подключены к первому и второму входам реверсивного счетчика, третий вход которого соединен с выходом блока задержки и С-входом первого Г-триггера, Э-входкоторого подключен к шине разрешающего уровня, R-вход - к выходу первого элемента ШМ, а выход к вторым входам третьего и четвертого элементов И, выходы которых соответственно соединены с выходными ши-. HaMii, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности и расширения функциональных возможностей, в него, введен делитель частоты, первый и второй входы которого соединены соответственно с вторым выходом управляемого генератора импульсов и шиной Пуск, а выход - с вторым входом второго элемента ИЛИ, при этом третий и четвертый входы уп.равляемого генератора импульсов,подключены соответственно к выходу вто.рого элемента ИЛИ и третьему входу (Л реверсивного счетчика, входы которого соответственно соединены с разрядными выходами первого регистра, а выход подключен к второму входу первого элемента ИЛИ, причем пятые входы управляемого генератора импульсов соответственно соединены с вторыми ко9д довыми шинами. 2. Преобразователь по п. 1, о т 4 00 00 Од л и ч а ю-щ и и с я тем, что уп--разляемый генератор импульсов выполнен на эталонном гейераторе, счетчике импульсов, пятом и шестом элементах И, втором регистре и втором D-триггере , R и С-входы которого подключены соответственно к первому и второму входам управляемого генератора импульсов. D-ВХОД - к шине разрешающего уровня, а выход - к первым входам пятого и шестого элементов. И. выходы которых соответственно соединены с первым и вторым выходами управляемого генератора импульсов, третий и четвертый входы которо

Изобретение относится к автоматике и может быть использовано в цифровых системах управления позиционными электроприводами промышленных роботов, станков с числовым программным управлением и т.д. Известен преобразователь код ШИМ, содержащий генератор импульсов, первый вход которого соединен с шиной Пуск, а первый выход с первым входом счетчика, регистр наD-триггерах, выход знакового заряда которого подключен к входу элемента НЕ и к первому входу первого элемента И, выход, элемента НЕ соединен с первым входом второго элемента И, I-триггер, блок сравнения и блок 2И-ИЛИ., причем первый вход г енератора импульсов соединен соответственно с вторым входом счет чина,, с С-входамиD-триггеров регистра и первым входом второго элемента И, блока 2И-Ш111, выход которого подключен к С-входу D-триггера, D-ВХОД которого соединен с пер- вым выходом блока сравнения, второй выход которого подключен к первому входу первого элемента И блока 2ИИЛИ, вторые входы которого соединены с вторым выходом генератора импульсов , второй вход последнего сое динен с выходом В-триггера и с втоpы и входами первого и второго элементов И, кодовые входы регистра подключены к кодовым шинам, выходы счетчика и регистра подключены к соответствующим входам блока сравнения С .. Недостатки данного преобразователя - отсутствие возможности регулирования крутизны статической хара теристики, а такженеобходимость представления входной информации то ко в прямом коде. Наиболее близким к изобретению по технической сущности является преобразователь код - ШИМ, содержащий генератор, два элемента ШШ, четыре элемента И, первый регистр,информационные входы которого подключены к соответствующим первым кодовым шинам, вход записи - к выходу второго элемента и входу блока задержки, а знаковый выход - к первым входам второго и четвертого элементов И и через инвертор - к первым входам первого и третьего элементов И, и управляемый генератор импульсов, первый вход которого соединен с первым входом первого элемента ИЛИ и выходом блока начального сброса, второй вход - с шиной Пуск и первым входом второго элемента ИЛИ, а первый выход - с вторыми входами первого и второго элементов И, выходы которых соответственно подключены к первому и второму входам реверсивного счетчика, третий вход которого соединен с выхОдом блока задержки и С-входом nepiвого 2)-триггера, D-входкоторого подключен к шине разрешающего уровня, R-вход - к выходу первого элементаИЛИ, а выход - ко вторым входам третьего и четвертого элементов.И, выходы которых соответственно соединены с выходными шинами., при этом разрядные выходы первого регистра соответственно соединены с первыми входами блока сравнения, выход которого соединен с вторым входом первого элемента ИЛИ, а вторые входы - с соответствующими выходами реверсивного счетчика, третий вход которого подключен к входу сброса счетчика импульсов, счетный вход которого соединен с первым выходом управляемого генератора импульсов, а информационные входы - с соответствуюв{ими выходами вто3рого регистра, вход записи которого соединен с гзыходом второго элемента Ш1И, а информационные входы - с соо ветствующими вторыми кодовыми шинами C2L В этом преобразователе крутизна статической характеристики оппеде- ляется выражением К |Д2 ( и регулируется за счет изменения Ag, что эквивалентно изменению периода следования управляющих импуль сов Т Те(2 . - А вх ) Однако при этом ограничивается.диапазон регулирования к, поскольку при уменьшении к нарушается условие непрерывности тока двигателя. Система с регулируемой частотой следования управляющих импульсов обладает низкой надежностью из-за возможности возникновения в ней электромеханического резонанса на субгармонической частоте ШИМ. Низкая надежность известного устройства обусловлена также наличием блока сравнения, сло ность которого увеличивается с уве личением разрядности кода ошибки. Таким образом, недостатки извест ного преобразователя заключаются в ограниченной области применения, обусловленной малым диапазоном изме нения крутизны, и низкой надежности за счет наличия возможности возникновения электромеханического резонанса на субгармонической частоте ШИМ. Цель изобретения - повышение надежности и расширение функциональньгх возможностей. Поставленная цель достигается тем, что в преобразователь код -,ШИ содержашр й два элемента Ш1И, четыре элемента И, первый регистр, инфо мационные входь которого подключены к соответствующим первым кодовым ши нам, вход записи - к выходу второгО элемента ИЛИ и входу блока задержки, а знаковый выход - к первым .входам второг о и четвертого элементов И и через инвертор - к первым входам первого и третьего элементов И, и управляемый генератор импу сов, первый вход которого и первый вход первого эЛ1 мента ШШ .соединены с выходом блока начального сброса, второй вход - с шиной Пуск и первым входом второго элемента И/И, а первый выход - с вторыми.входами первого и второго элементов И выходы которых соответственно под86ключены к первому и второму входам реверсивного счетчика, третий вход которого соединен с выходом блока задержки и С-входом первр.го D-триггера, D-вход которого подключен к шине разрешающего уровня, R-вход к выходу первого элемента ИЛИ, а выход - к вторым входам третьего и четвертого элементов И, .выходы которых соответственно с.оединены с выходными шинами, дополнительно введен делитель частоты, первый и второй входы которого соединены -соответстг венно с вторым выходом управляемого, генератора импульсов и шиной Пуск , а выход - с вторым входом второго элемента ИЛИ, при этом .третий и четвертый входы управляемого генератора импульсов подключены соответственно к выходу второго элемента ИЛИ и третьему входу реверсивного счетчика, четвертые входы которого соответственно соединены с разрядными выходами первого, регистра, а выход подключен к второму входу первого элемента ИЛИ, причем пятые вхОды упг. равляемого генератора импульсов соответственно соединены с вторыми кодовыми шинами. Кроме того, управляемьй генератор импульсов выполнен на эталонном генераторе, счетчике импульсов, пятом и шестом элементах И, Втором регистре и втором 3)-триггере, R и Свходы которого подключены соответственно к первому и второму входам управляемого генератора импульсов, D-ВХОД - к шине разрешающего уровня , а выход - к первым входам пятого и шестого элементов И, вьпсодыко|торых соответственно соединены с первым и вторым выходами управляемого генератора импульсов, третий и четг вертый входы которого соответственно подключены к входу записи второго регистра и входу записи счетчика импульсов, а пятые входы соединены с соответствующими информационными входами, второго регистра, выходы которого подключены к соответствующим информационным входам счетчика импульсов, выход которого соединен с вторым входом пятого элемента и, а счетный вход - с выходом эталонного генератора и вторым входом шестого элемента И. . На фиг. представлена структурная электрическая схема преобразователя код - НИМ} на фиг.2 - управляемый генератор импульсов, вариант. Преобразователь код г- ЩИМ содержит первый -регистр 1, реверсивный счетчик 2, первыйD-триггер 3, блок 4 начального сброса, первый и второй элементы ИЛИ 5 и 6, блок 7 задержки, первый 1 второй, третий и че вертый элементы И 8 - II, инвертор 12, управляемый генератор 13 импуль сов, делитель 14 частоты, первые 15 и вторые 16 кодовые шины , выходные шины 17, шину Пуск 18 и шину 19 разрешающего уровня. Первьй .вход первого элемента ИЛИ 5 соединен с первым входом управляемого генератора 13 и выходом блока 4 начального сброса, .а выход- cR-входом первого D-триггера-3, первые входь первого регистр.а 1 под ключены к соответствующим первым кодовым шинам 15, а второй вход - к выходу второго элемента ИЛИ 6, знаковый выход первого регистра 1 соединен с первыми входами второго и четвертого элементов .И 9, 11 и чере инвертор 12 - с первыми входами пер вого и третьего элементов И 8,.10, первый выход управляемого генератора 13 импульсов подключен череэ пер и второй элементы И 8, 9 соответственно к первому и второму входам реверсивного счетчика 2, третий вхо которого через блок 7 задержки соед нен с выходом второго элемента ШШ6 вторые входы управляемого генератора 13 импул-ьсов и второго элемента ИЛИ 6 подключены к шине Пуск 18, С-вход первого)-триггера 3 соединен через блок 7 задержки с выходом второго элемента ИЛИ 6, а D-вход подключен к шине 19 разрешающего уровня, выход первого D-триггера 3 соединен с вторыми вхо дами третьего и четвертого элементов И 10, 11, выходы которых подклю чены к соответствующим выходным шинам 17, первый и второй входы делителя 14 соединены соответственно с вторым выходом управляемого генератора 13 импульсов и шиной Пуск 18 а выход - с первым входом второго элемента ИЛИ 6, третий и четвертый входы управляемого генератора 13 им пульсов подключены соответственно к выходу второго элемента ИШ 6 и выходу блока 7 задержки, разрядные выходы первого регистра 1 соедине866ны с четвертыми (информационными) входами реверсивного счетчика.2, выход подключен к второму входу первого -элемента ИЛИ 5, .Пятый вход управляемого генератора 13 импзльсов подключен к соответствующим кодовым шинам NJ. Управляемьш генератор 13 содержит эталонный генератор 20, второй .р-триггер 21, второй регистр 22, счетчик 23 импульсов, пятый и шестой элементы И 24, 25 и шину 26 разрешающего уровня, причемRи. С-входы второго) -триггера подключены соответственно к первому и второму входам управляемого генератора 13 импульсов, а выход через пятый элемент И 24 - к первому выходу управляемого генератора 13 импульсов и через шестой элемент И 25 - к второму выходу управляемого генератора 13 импульсов. Выход эталонного генератора 20 соединен со счетным входом счетчика 23.и через шестой элемент И 25 с вторым выходом управляемого генератора 13 импульсов, информацинные входы второго регистра 22 подключены к соответствующим пятым входам управляемого .генератора 13 импульсов, а второй вход - к третьему входу управляемого генератора 13 импульсов, информационные входы счетчика 23 соединены с выходами второго регистра 22, а выход - с-вторым входом пятого элемента И 24, четвертый вход управляемого генератора 13. импульсов подключен к входу записи счетчика 23, D-ВХОД второго D-триггера 2 соединен с шиной 26 разрешающего уровня, Делитель 14 выполнен на счетчике Импульсов, счетный вход которого подключен к первому входу делителя, . а вход установки в ноль - ко второму входу делителя. Выходом делителя является выход переноса счетчика. Устройство работает следующим образом. При включении напряжения питания блок. 4 начального сброса формирует короткий импульсj который через первый элемент. ИЛИ 5 устанавливает первыйD-триггер 3 в нулевое состояние. Одновременно этот импульс поступает на первый вход управляющего генератора 13 импульсов и устанавливает второй D-триггер 21 в нулевое состояние. Таким образом, нулевой сигнал с выходаD-триггера 21 не р решает проход частоты эталонного генератора 20 через пятый и шестой элементы И 24, 25 на первьй и втор выходы управляемого генератора 13 импульсов. На входы первого регист ра 1 подается модулируемый сигнал S представленный в дополнительном ко де. Знак - кодируется 1, знак + кодируется О. На входы вт рого регистра 22 подается код N, определяющий частоту управляемого генератора 13 импульсов на первом f,,fc,/(). где частота эталонного генератора; 1/Т..., - частота на первом выходе управляемого генератора 13 импульсов; m - число разрядов второго счетчика 23. Крутизна статической рактеристики преобразователя определяется выражением К - - : т 1EI где Т - период импульсов на выходе делителя 14; - длительность выходного импульса. При подаче сигнала Пуск импул с соответствующей шины поступает н первьй вход (е-вход ) второгоD-тр гера 21 и по переднему фронту устанавливает его в состояние 1, раз решая тем самым прохождение часто ты ги с выхода счетчика 23 через элемент И 24 на первьй и частоты fо с выхода эталонного генерагора 20 через элемент И 25 соответственно на второй выходы управляемо генератора 13 импульсов. По переднему фронту импульса с выхода второго элемента ИЛИ 6 происходит запись информации в первьй и второй 22 регистры. Этот же импульс с задержкой Tj , определяемой блоком 7 задеряски,поступает на третий вход (вход записи ) реверсивного счетчика 2, на четвертый вход управляемого генератора 13 импуль-. сов (вход записи счетчика 23 и уст навливает первый D-триггер 3 в 1, Таким образом, в счетчике 23 зап сывается код N, а в реверсивном сч чике 2 - код Е . Число пар инверторов блока 7 задержки выбирается из условия, чтобы к моменту поступления импульса записи на входы реверсивного счетчика 2 и счетчика 23 произошла запись кодов . и N. в со ответствующие регистры. 6 Рассмотрим случай . Сигнал представлен в дополнительном коде. Посколькув.знаковом разряде первого регистра 1 записан О, то импульсы с первого выхода управляемого генератора 13. импульсов проходят через элемент И 8 на первый (вычитающий ) вход реверсивного счетчика 2 . В момент, когда все выходные разряды реверсивного счетчика 2 станут равными нулю, на его выходе появляется одиночный импульс, сдвинутый по фазе на величину Т |Е1Т,-,д относительно импульса на С-входе D-триггера 3, которьй через элемент ИЛИ 5 поступает на R-входD-триггера 3 и устанавливает последний в состояние О..Очередной импульс с выхода делителя 14 осуществляет запись в первый 1 и второй регистры новой информации, и через время, определяемое блоком 7 задержки, переписывает информацию в реверсивный счетчик 2 и счетчик 23, а также устанавливает первый D-триггер 3 в состояние 1, Модулированные по длительности импульсы появляются на выходе третьего элемента И 10, после чего цикл работы повторяется. Если код ошибки , записанный в первом регистре, отрицательный (в знаковом разряде 1, то импульсы с первого выхода генератора 13 импульсов через второй элемент И 9 будут поступать на второй (суммирующий ) вход реверсивного счётчика 2, а выходной сигнал преобразователя снимается с выхода четвертого элемента И 11. В остальном работа схемы аналогична. Крутизна статической характеристики преобразователя определяется выражением К (2 - ), (здесь Т А Т - коэффициент деления деВеличина К - показывает. лителя какая скважность соответствует коду Е 00 ... 01. Откуда следует, что изменением кода Ng, записываемого во второй регистр, можно в широком диапазоне изменятькрутизну статической характеристики преобразователя код - НИМ. При необходимости остановить работу модулятора замыкается ключ в блоке 4 начальноIo сброса. При этом на его выходе формируется импульс, устанавливающий в О триггеры 3 и 21, а на Выходах преобразователя получаются нулевые сигналы, которые сохра няются сколь угодно долго. Пятый и шестой элементы Н 24, 25 закрыты и на первьй и второй вьпсоды генератора импульсов частота не проходит. Повторный запуск преобразователя во можен лишь ПС сигналу Пуск на шине 1 8 . . В предлагаемом устройстве при ча тотё эталонного генератора „ 10 мГц можно достичь изменения крутизны статической характеристики в диапазоне 1:256 дискретностью 0,1% (если счетчик 23 имеет восемь разрядов ). В известном устройстве при таких параметрах можно получить диапазон изменения крутизны 1:1,3 с неравномерной дискретностью 2.10 и менее, В то же время в технических задачах требуется, как правило, бол шой диапазон перестройки, а также большая дискретность и равномерность изменения крутизны статической характеристики. Таким образом, технико-экономический эффект от использования изобретения заключается в том, что предложенное устройство позволяет преобразовывать в широтно-импульсный модулированный сигнал числа, представленные в дополнительном коде, а

77

cpuz.1 86 также производить регулировку крутизны статической характеристики без изменения частоты следования управляющих импульсов. Применение этого преобразователя особенно эффективно в цифровых системах управления степенями подвижности манипулятора, работающих в режиме разделения времени. При этом уменьшение массогабаритных и стоимостных показателей системы достигается за счет использования одного микропроцессора и одного преобразователя код - ШИМ на в,се степени подвижности, которые управляются единой программой обслуживания. Единственным способом компенсирования неидеаль- . ности приводов является регулировка крутизны статической характеристики преобразователя. При этом каждому приводу будет соответствовать новое значение кода . Кроме того, с помощью таких преобразователей могут быть построены высококачественные цифровые адаптивные системы,в которых коэффициент усиления целенаправленно изменяется в процессе управления. При этом полностью исключается возможность возникновения электромеханического резонанса на субгармонической частоте ШИМ, так как период следования импульсов ШИМ постоянен.

фиг. 2