Устройство для формирования импульсных последовательностей Советский патент 1992 года по МПК H03K3/64 

Фиг 1

Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано в автоматике, в частности, при контроле правильности работы и наладке различных устройств автоматики, используемых для контроля и для управления двигателями внутреннего сгорания, например, устройств определения расположения поршней в двигателях, верхних и нижних точек двигателей, устройств электронного зажигания и т.п., для имитации работы двигателя.

Целью изобретения является расширение области применения путем формирования нескольких импульсных последовательностей с одинаковым периодом, но сдвинутые друг относительно друга.

На фиг. 1 приведена функциональная схема устройства для формирования импульсных последовательностей; на фиг. 2 - временные диаграммы работы устройства.

Устройство для формирования импульсных последовательностей содержит первый задатчик кода 1, первый триггер 2, управляемый делитель 3 частоты, к входам коэффициента деления которого подключены выходы задатчика кодов 1, вторые задатчики кодов 4-1, 4-2 4-К, делитель 5

частоты, счетный блок 6, тактовый вход которого соединен с тактовым входом делителя 5 частоты и с выходом управляемого делителя частоты 3, одновибратор 7, к входу которого подключен выход счетного блока 6, распределитель 8, элементы И 9-1, 9-2,... 9-К, первые входы которых соединены между собой и с прямым выходом одновибратора 7, повторители 10-1, 10-2 10-К с

третьим состоянием, управляющий вход каждого из которых соединен со вторым входом соответствующего элемента И 9-1, 9-29-К и с соответствующим выходом распределителя 8, второй триггер 11, к входу установки в единичное положение которого подключен инверсный выход делителя 5 частоты, вход разрешения которого соединен с входом разрешения управляющего делителя 3 частоты, с единичным выходом триггера 2 и с входом сброса триггера 11, элемент ИЛИ 12, к первому входу которого подключен инверсный выход одновиб- ратора 7, шину 13 нулевого сигнала, который соединен с объединенными информационными входами повторителей 10-1,

10-210-К и с информационным входом

триггера 11, единичный выход которого подключен ко второму входу элемента ИЛИ 12 и ко входу сброса распределителя 8, тактовый вход которого соединен с выходом эле- мента ИЛИ 12 и со входом записи информации счетного блока 6, к информационным входам которого подключены объединенные выходы задатчиков кодов 4-1, 4-24-К, вход каждого из которых соединен с выходом соответствующего повторителя 10-1, 10-2 10-К, тактовую шину

14, которая подключена к тактовому входу управляемого делителя 3 частоты и к тактовому входу триггера 2, шину Работа 15, которая соединена с входом сброса триггера 2, шину 16 единичного сигнала, который

0 подключен к информационному входу триггера 2, первую выходную шину 17. которая соединена с прямым выходом делителя частоты 5, вторые выходные шины 18-1, 18-2, ..., 18-(К-1), 18-К, к каждой из которых под5 ключей выход элемента И соответственно 9-2, 9-3 9-К, 9-1, при этом выход элемента И 9-1 соединен также с тактовым входом триггера 11.

Задатчики кодов 4-1, 4-24-К пред0 назначены для задания величины отставания импульсов последовательности на шине 18-1 от импульсов последовательности на шине 17, и импульсов последовательности на шине 18-(i+1) от импульсов последова5 тельности на шине 184 (где i 1,2(К-1)

в угловых единицах, т.е. для задания угловых сдвигов импульсов последовательностей на выходныхшинах 18-1, 18-218-К

относительно предыдущей шины.

0Суммарное отстаивание (т.е. отстаивание импульсов последовательности на шине 18-К относительно импульсов последовательности на шине 17) должно быть меньше периода импульсов или, т.е. эти отстаивания

5 задаются в угловых единицах, должно быть меньше 360 угловых градусов.

Задатчик кодов 1 предназначен для задания кода периода импульсов, соответствующих угловой единице, и совместно с

0 управляемым делителем 3 частоты обеспечивает получение из тактовых импульсов последовательности импульсов, период которых при каждом положении задатчика кодов 1, равен длительности угловой единицы

5 при установленной для данного положения задатчика скорости вращения вала двигателя.

Управляемый делитель 3 частоты предназначен для выработки последовательно0 сти импульсов, период импульсов которой равен длительности принятой угловой единицы.

Делитель 5 частоты предназначен для выработки последовательности импульсов,

5 период которых равен длительности одного оборота вала при установленной (задатчи- ком кодов 1) скорости вращения вала, т.е. длительности 360 угловых градусов.

Счетный блок 6 выполняется таким образом, чтобы обеспечить отсчет длительностей временных сдвигов на выходных шинах, задаваемых угловыми единицами. Так, если в качестве угловой единицы выбран угловой градус или его 0,1 часть, то счетный блок 6 выполняется в виде двоично-десяти- чного счетчика. Счетный блок 6 работает по счетному (С) входу от передних фронтов (перепадов 0-1) импульсов, поступающих на этот вход. При поступлении на вход записи информации (WR) счетного блока 6 нулевого импульса в него записывается код, находящийся на информационных(D) входах. Вход записи информации счетного блока 6 имеет приоритет перед его счетным входом, т.е. при наличии на входе нулевого сигнала в счетном блоке 6 записан код, находящийся на его информационных входах, хотя на счетный вход могут поступать импульсы. Если блок 6 выполнен на базе суммирующих счетчиков импульсов при этом на информационные входы подается обратный код числа, которое нужно отсчитывать, то на выходе счетного блока 6 появляется нулевой сигнал тогда, как в счетном блоке 6 записан код 11...1 и на его счетном (в дан- ном случае суммирующем) входе отсутствует импульс (т.е. находится нулевой уровень сигнала).

Длительность импульсов, выдаваемых одновибратором 7, должна быть, с одной стороны, достаточной для работы устройств, использующих последовательности импульсов, выдаваемые на шины 18-1, 18218-К, а, с другой стороны, должна быть

меньше паузы импульсов, выдаваемых уп- равляемым делителем 3 частоты, с учетом времени срабатывания элемента ИЛИ 12 (т.е. на входе записи информации счетного блока 6, поступающий с инверсного выхода одновибратора 7 через элемент ИЛИ 12 ну- левой импульс должен окончиться до поступления следующего импульса на тактовый вход счетного блока 6).

Распределитель 8 работает по тактовому (С) входу от передних фронтов (перепа- дов 0-1) импульсов, поступающих на этот вход. В исходное положение распределитель 8 устанавливается подачей на вход сброса (R) нулевого сигнала. Вход сброса распределителя 8 имеет приоритет перед тактовым входом.

Повторители 10-1, 10-2 10-К с

третьим состоянием устанавливаются в третье состояние при наличии нулевого сигнала на управляющем входе, при наличии на управляющем входе какого-либо повторителя из 10-1, 10-2 10-К единичного

сигнала на вход данного повторителя пропускается сигнал, находящийся на его информационном входе.

На тактовую шину 14 подаются постоянно тактовые импульсы стабильной частоты. Величина частоты импульсов, подаваемых на шину 14 выбирается исходя из диапазона значений длительности выбранной угловой единицы,

На шину 15 подается сигнал нулевого уровня, когда устройство должно находиться в исходном состоянии, и единичный сигнал, когда устройство должно выдавать последовательности импульсов.

На шину 17 выдается последовательность импульсов, соответствующая положению вала двигателя (например, верхний или нижней мертвой точки), от которого ведется отсчет необходимых в цикле работы двигателя углов.

На шины 18-1, 18-218-К на каждую

выдается последовательность импульсов, соответствующая определенному рабочему моменту - точке в цикле работы двигателя (например, моменту впрыска топлива, моменту зажигания, моменту прихода поршня в свою верхнюю или нижнюю мертвую точку и т.п.), т.е. последовательности импульсов, имеющие одинаковые периоды, но задержанные относительно последовательности, принятой за базовую (и выдаваемой на шину 17) и друг друга, на время, пропорциональное заданным угловым величинам при заданной скорости вращения вала двигателя.

На фиг. 2 приведены временные диаграммы работы устройства для формирования импульсных последовательностей, на которых условно принято, что период импульсов, выдаваемых делителем 5 частоты равен восемнадцати периодам импульсов с выхода управляемого делителя 3 частоты, сдвиг между импульсами на шинах 17 и 18-1 равен пяти периодам импульсов с выхода управляемого делителя 3 частоты, сдвиг между импульсами на шинах 18-1 и 18-2 равен девяти периодам импульсов с выхода управляемого делителя 3 частоты, для устройства принято, что К 2.

На фиг. 2 показаны на:

оси 2 - сигнал на единичном выходе триггера 2;

оси 3 - импульсы, выдаваемые управляемым делителем частоты 3;

оси 5 - импульсы, выдаваемые делителем частоты 5;

оси б - сигналы на выходе счетного блока 6;

оси 7 - импульсы на прямом выходе одновибратора 7;

оси 8-1 - сигналы на первом выходе распределителя 8;

оси 8-2 - сигналы на втором выхода распределителя 8;

оси 9-1 -- импульсы на выходе элемента И 0-1;

оси - импульсы на выходе элемента И 9-2;

включение устройства в работу осуществляется подачей на шину 15 единичного сигнала. Первый тактовый импульс, поступивший на шину 14 после подачи единичного сигнала на шину 15. по своему переднему фронту устанавливает в единичное положение триггер 2, при этом разрешается рабо гз управляемого делителя 3 и делителя 5 по тактовым входам и работа триггера 11 по тактовому входу /, выходу установки в единичное положение. Импульсы с выхода управляемого делителя 3 поступают на тактовые входы делителя 5 и счетного блокг 6 Делитель 5 отрабатывает первый период импульсов, выдаваемых на шину 17. Счетный блок 6 находится в режиме записи информации и не переключается . при поступлении на его тактовый вход импульсов, т.к. на его входе записи информации находится нулевой сигнал. При окончании на тактовом входе делителя 5 импульса (импульса с выхода управляемого делителя 3, записавшего в счетчик делителя 5 нулевой код) на прямом выходе делителя 5 появляется единичный импульс (импульс единичного уровня), выдаваемый на шину 17 в качестве первого импульса последовательности, а на инверсном выходе - нулевой импульс (импульс нулевого уровня), устанавливающий в единичное положение триггер 11. Единичный сигнл с единичного выхода триггера 11 разрешает работы распределителя 8 по тактовому входу, кроме того, т.к. на первом входе элемента ИЛИ 12 единичный сигнал с инверсного выхода одновибратора 7, то при появлении на единичном выходе триггера 11 единичного сигнала появляется единичный сигнал и на выходе элемента ИЛИ 12, разрешающий работу счетного блока по тактовому входу, а по перепаду 0-1 сигнала на выходе элемента ИЛИ 12 происходит сдвиг единицы с первого на второй выход распределителя 8 (это возможно потому, что нулевой сигнал со входа сброса распределителя 8 снимается раньше, чем на его тактовый вход поступает перепад 0-1, на время срабатывания элемента ИЛИ 12). При появлении нулевого сигнала на первом выходе распределителя 8 повторитель 10-1 переходит в третье состояние, а при появлении единичного сигнала на втором выходе распределителя 8 повторитель 10-2 переходит в рабочее состояние и на вход его пропускается нулевой сигнал источника 13, на объединенных выходах задатчиков кодов 4-1,

4-24-К появляется код положения задап-мка 4-2. При появлении на выходе уп- оавляемого делителя 3 следующего

импульса делитель частоты 5 начинает срабатывать период следующего импульса, а счетный блок 6 - временной сдвиг между импульсами на шине 17 и на шине 18-1. При окончании на выходе управляемого делите0 ля эстоты 3 импульса, записавшего в счет- . блоке 6 код 11...1 (т.е. после обработки зреь- .ечного сдвига между импульсами на шинах 17 и 18-1), появляется нулевой сиг- мал на выходе счетного блока 6, от которого

5 срабатывает одновибратор 7. Единичный импульс с прямого выхода одновибра- гсра 7 проходит на шину 18-1 через элемент И 9-, нулевой импульс с инверсного выхода одновибратора 7 проходит через элемент

0 ИЛИ 12 на вход записи информации счетного блока 6, в который записывается код, находящийся на выходах задатчиков кодов

4-1, 4-24-К (т.е. код положения задатчика 4-2), и на тактовый вход распределите5 ля 8. При окончании нулевого импульса на инверсном выходе одьовибратора 7 на выходе элемента ИЛИ 12 появляется единичный сигнал, по пеоападу 0-1 которого единица со второго выхода распределите0 лк 8 сдвигается на его третий выход. Нулевой сигнал на втором выходе распределителя 8 вызывает переход повторителя 10-2 в третье состояние, а единичный сигнал на третьем выходе распределителя 8

5 вызывает переход в рабочее состояние повторителя 10-3, на выходе которого появляется нулевой сигнал, на объединенных

выходах задатчиков кодов 4-1, 4-24-К

появляется код положения задатчика 4-3.

0 При появлении на выходе управляемого делителя 3 следующего импульса, счетный блок 6 начинает отрабатывать временной сдвиг между импульсами на шинах 18-1 и 18-2. Далеа устройство работает аналогич5 но описанному выше, выдавая последовательно во времени импульсы на шины 18-2,

18-К, каждый из которых сдвинут

относительно импульса на предыдущей шине на время, эквивалентное заданному со0 ответствующим задатчиком кодов из 4-2,

4-34 К сдвигу, выраженному в угловых

единицах, В момент появления импульса на шине 18-К - по переднему фронту этого импульса триггер 11 устанавливается

5 в нулевое положение. Нулевой сигнал с единичного выхода триггера 11 устанавливает распределитель 8 з исходное положение, а поступая через элемент ИЛИ 12 на вход записи информации счетного блока 6 переводит его в режим

записи информации, запрещая работу по тактовому входу. Т.к. в исходном положении распределителя 8 единичный сигнал имеется только на его первом выходе, то в рабочем состоянии будет только повторитель 10-1 (остальные повторители 10-2, 10-3, ... , 10-К будут находиться в третьем состоянии) и на объединенных выходах задатчиков кодов 4-1, 4-24-К будет код положения

задатчика 4-1, который и будет записан в счетный блок 6. Далее в устройстве работает только делитель частоты 5. При окончании на тактовом входе делителя 5 частоты импульса (импульса с выхода управляемого делителя частоты 3), записавшего в счетчик делителя 5 нулевой код, на прямом выходе делителя 5 появляется единичный импульс, выдаваемый на шину 17, а на инверсном выходе делителя 5 появляется нулевой импульс, устанавливающий триггер 11 в единичное положение. Далее устройство работает аналогично описанному выше.

Таким образом, устройство выдает на шину 17 последовательность импульсов (принимаемую за основную) с установленным периодом (равным длительности одного оборота вала двигателя, работающего с установленной скоростью) и выдает на шины 18-1, 18-2, ... , 18-К последовательности импульсов, с тем же периодом, но сдвинутые во времени относительно импульсов на шине 17 (импульсы на шине 18-1) и относительно импульсов на предыдущей шине. При этом указанные сдвиги задаются в угловых единицах и суммарный сдвиг (сдвиг между импульсами на шинах 17 и 18-К) меньше в угловых единицах 360 угловых градусов.

Экспериментальные исследования макета заявляемого устройства подтвердили его работоспособность и расширение области поименения, т.к. устройство выдает установленное количество импульсных последовательностей с одинаковым периодом, но сдвинутых друг относительно друга на части периода; которые задаются в угловых единицах, и поэтому может использоваться для имитации работы любых циклических работающих машин, в частности, макет устройства используется при наладках и проверках устройств для измерения расположения поршней в оппо- зитных дизельных двигателях и устройств электронного зажигания и позволяет сократить время наладки и проверок и повысить качество работы и проверяемых устройств.

Формула изобретения Устройство для формирования импульсных последовательностей, содержащее

первый задатчик кодов, первый триггер, счетный блок, одновибратор, к входу которого подключен выход счетного блока, второй триггер, элемент ИЛИ, тактовую шину,

шину Работа, которая соединена с входом сброса первого триггера, первую выходную шину,отличающееся тем. что, с целью расширения области применения за счет формирования импульсных последователь0 ностей с одинаковым периодом, но сдвину- тыхдруг относительно друга, в него введены управляемый делитель частоты, делитель частоты, вторые К задатчики кодов, распределитель, К элементов И, К повторителей с

5 третьим состоянием, шина нулевого сигнала, шина единичного сигнала и К выходных шин, к К-ой выходной шине подключен выход первого элемента И, к первой - выход второго элемента И и так до (К-1)-й выход0 ной шины, к которой подключен выход К-го элемента И, первые входы К элементов И соединены между собой и с прямым выходом одновибратора, инверсный выход которого подключен к первому входу элемента

5 ИЛИ, выход которого соединен с входом записи счетного блока и с тактовым входом распределителя, выходы которого соответственно подключены к вторым входам К элементов И и к управляющим входам К

0 повторителей с третьим состоянием, выходы которых соединены с входами соответствующих вторых К задатчиков кодов, соответствующие выходы которых соединены между собой и с соответствующими ин5 формационными входами счетного блока тактовый вход которого соединен с выходом управляемого делителя частоты и с актовым входом делителя частоты, инверсный выход которого подключен к входу установ0 ки в единичное положение второго триггера, тактовый вход которого соединен с выходом первого из К элементов И, шина нулевого сигнала подключена к информационным входам К повторителей с третьим

5 состоянием и к информационному входу второго триггера, выход которого соединен с вторым входом элемента ИЛИ и с входом сброса распределителя, шина единичного сигнала подключена к информационному

0 входу первого триггера, тактовый вход которого соединен с тактовой шиной и с тактовым входом управляемого делителя частоты, вход разрешения которого соединен с единичным выходом первого триггера,

5 с входом сброса второго триггера и с входом разрешения делителя частоты, прямой выход которого подключен к первой выходной шине, выходы первого задатчика кодов соединены с информационными входами управляемого делителя частоты.

N

I

Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано в автоматике, в частности при контроле правильности работы и наладке различных /4„ / устройств автоматики, используемых для контроля и управления двигателями внутреннего сгорания. Цель - расширение области применения путем формирования нескольких импульсных последовательностей с одинаковыми периодами, временные сдвиги между которыми задаются в угловых величинах. Устройство содержит задатчик кодов 1, триггеры 2 и 11 счетный блок 6, одновибратор 7, элемент ИЛИ 12, шину тактовых импульсов 14, шину Работа 15, выходную шину 17 Цель достигается введением управляемого делителя частоты 3, задатчиков кодов 4-1. 4-2,...4-К, делителя частоты 5, распределителя 8, элементов И 9-1, 9-29-К, повторителей с третьим состоянием 10-1. 10-2, .. 10-К, шины нулевого сигнала 13, шины единичного сигнала 16 и выходных шин 18-1. 18-2, . 18-К, 2 ил. сл XI о го iCO |Ю