Широтно-импульсный преобразователь для цифрового следящего электропривода Советский патент 1993 года по МПК H03K7/08 

Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано для управления мостовой схемой усилителя постоянного тока в цифровом следящем .электроприводе.

Целью изобретения является расширение области применения преобразователя путем обеспечения реверса при длительности выходных импульсов, стремящейся к нулю.

На фиг.1 представлена структурная схема щиротно-импульсного преобразователя; на фиг.2 - временная диаграмма формирования знака и ширины импульсов управления на входах распределителя импульсов, где показаны:

а) код управления Nynp задающего блока

б) sing N - требуемый знак задающего блока

в) 1 диаграмма работы генератора 5 2 диаграмма работы счетчика 4

г) импульсы управления на входе распределителя

д) информация о знаке (Знуст) на входе распределителя.

Широтно-импульсный преобразователь содержит компараторы 1, 2 и 3, первые входы которых соединены с реверсивным счетчиком 4, а вторые соответственно с генератором ступенчато-пилообразного напряжения 5, общей шиной и выходами управления Nynp задающего блока 6, выход компаратора 1 соединен с распределителем, импульсов 7, знаковый разряд кода управления sign Nynp с блока управления поступает на схему ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 8 и вход D триггера 9, счетный вход которого соединен с выходом Равно компаратора 2, а выход - с вторым входом схемы 8 и с распределителем импульсов 7. Первые входы схемы 2 И-ИЛИ 10 и один из входов схемы И 11 соединены с выходом генератора импульсов 12, вторые входы схеXJ

Ч) 00

ся

мы 2 И-ИЛИ соединены соответственно с выходом Меньше третьего компаратора 3 и с выходом схемы ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 8. соединенным также через инвертор 13 с вторым входом схемы И 1.1, третий вход которой соединен с выходом Больше третьего компаратора 3, выход схемы 2И- ИЛИ 10 соединен с входом Вычитание, а выход схемы И 11 соединен с входом Сложение реверсивного счетчика 4. Задающий блок б может быть представлен аналого- цифровым преобразователем, п разрядов которого отображают модуль входного сигнала Nynp, а старший разряд sign N - полярность. Число разрядов задает дискретность преобразования кода во временной интервал и определяется требуемой точностью. В качестве цифровых компараторов 1, 2, 3 мо- жег быть использована ИМС типа 134СП1, имеющая три выхода Больше,, Равно и Меньше.

В качестве реверсивного счетчика 4 может быть использована ИМС типа 133ИЕ7.

Генератор ступенчато-пилообразного напряжения 5 может быть представлен сочетанием последовательно соединенных генератора прямоугольных импульсов и нереверсивного n-разрядного счетчика с периодом запоминания

Т0(2П - 1),

где То - период следования импульсов внутреннего генератора.

Так как точность преобразования обычно лежит в пределах 8...12 разрядов, то частота внутреннего генератора должна составлять 0,25...5 МГц.

Число разрядов счетчика 4 и счетчика генератора 5 равно числу информационных разрядов входного кода Nynp.

Частота генератора 12 определяет мак- .симально допустимую скорость изменения входного сигнала и выбирается в пределах 10...20 кГц. В этом случае динамические качества следящей системы не ухудшаются, в то же время обеспечивается отсутствие значительных перегрузок на механические и электрические элементы системы.

Широтно-импульсный преобразователь работает следующим образом. При поступлении информации от задающего блока 6 Знак требуемый триггер 9 формирует сигнал Знак установившийся по разрешающему сигналу компаратора 2, который возникает в момент реверса нулю кода реверсивного счетчика 4. Сигнал Знак установившийся поступает на распределитель импульсов 7 и определяет направление вращения электродвигателя. Если Зн треб. Зн уст., то на выходе схемы 8 ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ формируется О и одна из ча0

5

0

5

0

5

0

стей схемы 2 И-ИЛИ 10 закрыта. Импульсы генератора 12 могут проходить через вторую часть схемы 2 И-ИЛИ 10 или через схему 3 И 11 в зависимости от соотношения кодов управления Nynp и реверсивного счетчика NpC. Если , то на соответствующем выходе компаратора 3 формируется 1, которая открывает вторую часть схемы 2 И- ИЛИ 10 и импульсы генератора 12 поступают на вход -1 вычитания реверсивного счетчика 4.

Если , то через схему 3 И 11 реверсивный счетчик 4 работает в режиме Сложение. В случае равенства Зн треб. Зн уст. счетчик 4 работает в режиме Сложение или Вычитание до тех пор, пока не исчезнут разрешающие потенциалы или на выходе компаратора 3, то есть пока не установится равенство Nynp Npc и содержимое счетчика 4 станет равно входному коду управления.

В случае неравенства Зн упр. Зн треб. на выходе схемы 8 формируется 1, которая открывает первую часть схемы 10 и через инвертор 13 закрывает схему 3 И 11. В этом случае счетчик 4 работает только в режиме Вычитание до тех пор пока его содержимое не станет равно нулю, после чего на выходе компаратора 2 формируется разрешающий потенциал и триггер 9 перебрасывается в состояние, соответствующее информации sign N. На выходе схемы устанавливается равенство Зн уст. Зн треб. и далее работа устройства в соответствии с описанием для этого условия.

Таким образом информация о знаке на входе распределителя импульсов может изменяться только в моменты равенства нулю содержимого счетчика 4.

Длительность управляющих импульсов на входе распределителя 7 зависит от кода счетчика 4 и определяется выражением

To(2n-1}-To(2n-1-Npc) T0Npc ,

На временной диаграмме фиг.2 показано, как при появлении на выходе задающего блока 6 в момент ti -максимального кода управления и sign N 1 на входе распределителя 7 устанавливается Зн уст. 1, а импульсы управления увеличиваются пропорционально возрастанию кода счетчика 4 и в момент t2 достигают установившегося максимального значения.

В момент ts происходит изменение ве- личины кода управления, a sign 0. Начиная с момента t3 до момента и, длительность импульсов управления плавно уменьшается до нуля. В момент t4 происходит изменение Зн уст. с 1 на 0, и начиная с момента Т4, ширина импульсовуправления

плавно увеличивается, достигая в момент ts установившегося значения.

Положительный эффект изобретения заключается в следующем.

1. Обеспечивается защита силовых эле- ментов мостовой схемы усилителя постоянного тока от токов короткого замыкания и бросков напряжения в момент реверса.

2. Обеспечивается защита механических элементов привода от разрушения в результате перегрузок.

3. Обеспечивается защита следящей системы от сбоев в канале управления, Формула изобретения Широтно-импульсный преобразователь для цифрового следящего электропривода, содержащий первый компаратор, первый вход которого соединен с выходом генератора ступенчато-пилообразного напряжения, второй и третий компараторы, вторые входы которых объединены, триггер, элемент совпадения, инвертор, отличающийся тем, что, с целью расширения области применения путем обеспечения реверса при длительности выходных импульсов, стремящейся к нулю, в него введены задающий блок, генератор прямоугольных импульсов, реверсивный счетчик, элемент ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ,

элемент 2И-ИЛИ, при этом первые входы второго и третьего компараторов соединены соответственно с общей шиной и с выходами кодов управления задающего блока, а вторые входы всех компараторов соединены с выходом реверсивного счетчика, знаковый разряд задающего блока соединен с первым входом элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ и D-входом триггера, счетный вход которого соединен с выходом Равно второго компаратора, а выход - с вторым входом элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ и с первым входом распределителя импульсов, первые входы элементов И элемента 2И- ИЛИ подключены к выходу генератора прямоугольных импульсов и к первому входу элемента совпадения, вторые входы элементов И элемента 2И-ИЛИ соединены соответственно с выходом Меньше третьего компаратора и с выходом элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, соединенным через инвертор с вторым входом элемента совпадения, третий вход которого подключен к выходу Больше третьего компаратора, выход элемента 2И-ИЛИ соединен с входом Вычитание реверсивного счетчика, вход Сложение которого соединен с выходом элемента совпадения.

Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано для управления мостовой схемой усилителя в цифровом следящем электроприводе, обеспечивает реверс при длительности выходных импульсов, стремящейся к нулю. Устройство содержит компараторы, первые входы которых соединены с реверсивным счетчиком, а вторые соответственно с генератором ступенчато-пилообразного напряжения, общей шиной и выходами кодов управления задающего блока, распределитель импульсов, элемент ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ. D-тригтер, элемент 2И-ИЛИ, элемент И, генератор импульсов, инвертор. 2 ил.