Преобразователь цифрового кода виМпульСы Советский патент 1981 года по МПК H03K13/01 

1

Изобретение относится к преобразователям цифрового кода в импульсы зажигания управляемых вентилей, например, тиристоров, и может быть использовано в автоматических системах управления техпологическими процессами с управляющими цифровыми вычислительными машинами как выходное устройство.

Известны преобразователи цифрового кода в импульс управления вентилями, содержащие генератор тактовых импульсов, ключ и счетчик 1. Код из управляемой вычислительной машины записывается через ключи в счетчики. Затем импульсы из тактового генератора проходят в счетчик, который считает до полного заполнения, после чего формируется импульс на управляемый вентиль.

Время, в течение которого идет счет в счетчике, соответствует углу зажигания.

Недостаток известного преобразователя - низкая точность из-за нелинейной зависимости между входным кодом и выходным током в нагрузке тиристора.

Известен преобразователь цифрового кода Б импульсы, содержащий я регистров, п оптронных ключей, диодный мост, триггерный счетчик, источник питания, п регистров нагрузки, конденсатор, генератор тактовых импульсов, п тиристоров, катоды которых через резисторы нагрузки подключены к одной из щин источника питания и к одной из щин входной диагонали диодного моста, другая входная шина которой соединена с другой щиной источника питания и с катодами п тиристоров, управляющий электрод каждого из которых соединен с выходом соответствующего оптронного ключа, одна из обкладок конденсатора подключена к входу генератора тактовых импульсов 2.

В известном преобразователе тактовый генератор импульсов изменяет частоту в зависимости от нелинейности синусоидального питающего напряжения, он не обеспечивает щирокого диапазона регулирования, что снижает точность работы преобразователя; кроме того, сигнал от сети непосредственно поступает на управляемый генератор, что приводит к его сбоям при помехах в сети, особенно если от одного источника питается группа выходных вентильных устройств.

Цель изобретения - повышение точности работы преобразователя.

Для достижения этой цели в преобразователь цифрового кода в импульсы, содержащий п регистров, п оптронных ключей, диодный мост, триггерный счетчик, источник питания, п резисторов нагрузки, конденсатор, генератор тактовых импульсов, п тиристоров, катоды которых через резисторы нагрузки подключены к одной из шин источника- питания и к одной из шин входной диагонали моста, другая входная шина которой соединена с другой шиной источиика питания и с анодами п тиристоров, управляюш,ий электрод каждого из которых соединен с выходом соответствуюш,его оптронного ключа, одна из обкладок конденсатора подключена к входу генератора тактовых импульсов, введены п сумматоров, (n-fl)-bm оптронный ключ, управляемый делитель частоты, ключ, элемент ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, вход которого соединен с первым выходом триггерного счетчика, второй выход которого соединен с первым входом соответствуюш,его сумматора, второй вход которого соединен с выходом одного из п регистров, выход соответствуюш,его сумматора подключен к входу соответствуюш,его оптронного ключа, выход элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕГО ИЛИ соединен с первым входом управляемого делителя частоты, второй вход которого соеди.нен с выходом генератора тактовых импульсов, третий вход - с выходом (п + 1)-го оптронного ключа и с первым входом триггерного счетчика, а выход - с вторым входом триггерного счетчика, третьим выходом соединенного через ключ с другой обкладкой конденсатора, вторая диагональ диодного моста соединена с входами (п + 1)-го оптронного ключа.

Введенные в устройство элементы, включенные по указанным связям, повышают диапазон частот генератора тактовых импульсов, что приводит к повышению, в свою очередь, диапазона регулирования тока в нагрузке с высокой точностью. Введение синхронизации частоты тактового генератора с частотой сети за счет подключения питания генератора тактовых импульсов к емкости, разряжаемой ключом, также повышает точность устройства.

Помехоустойчивость в устройстве достигается автономной схемой формирования синусоид при помош,и введения триггерного счетчика, управляемого делителя частоты и элементов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ.

На чертеже показана блок-схема преобразователя.

Преобразователь состоит из управляемых вентилей, например, на транзисторах li, Ь, -., 1и, регистров 2i, 22,... 2„ оптронных ключей Зг, За,..., 3„, диодного моста 4, триггерного счетчика 5, силового источника питания 6, резисторов нагрузки 7i; TZ, ...; 7„, генератора 8 тактовых импульсов, сумматоров 9i; 92...; 9„, управляемого делителя частоты 10, логического элемента И ИС.КЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, ключа 12, конденсатора 13.

Преобразователь работает следуюш,им образом.

В регистрах 2i, 22, ..., 2п записан код, который определяет необходимый ток в соответствуюших резисторах нагрузки 7i, 72, .... 7„. При переходе синусоидального питаю5 ш,его напрялсения источника питания 6 через нуль в диодном мосте 4 формируются (100 Гц) остроконечные импульсы, которые через оптронный ключ 3n+i сбрасывают в счетчике 5 все триггеры в нулевое состояние, кроме первого триггера, соответствуюшего младшему разряду.

Эта единица в коде счетчика о определяет самую низкую частоту, которая поступает от генератора 8 тактовых импульсов через управляемый делитель частоты 10 на счетчик 5. Это осуществляется через логические элементы 11 ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ (таких элементов в преобразователе на два меньше количества триггеров в

0 счетчике 5). На один вход всех логических элементов 11 поступает сигнал от триггера предпоследнего со стороны старшего разряда счетчика 5. На другой вход логических элементов 11 поступает соответствую5 ш,ий выход остальных триггеров счетчика 5, кроме последнего.

Если в первом (младшем) разряде имеется единица, а в предпоследнем разряде счетчика 5 - нуль, то на выходе логического элемента 11 соответствующего младшему разряду появляется единица, которая и определяет частоту на выходе управляемого делителя частоты 10. Счетчик 6 начинает считать импульсы, поступающие от генератора 8 тактовых импульсов через управляемый делитель частоты 10. Причем после прихода первого импульса на счетчик 5 частота с выхода управляемого делителя частоты увеличивается в два раза, после

0 прихода второго импульса - в 3 раза и т. д. За счет обратной связи по цепи счетчика 5, логические элементы 11, управляемый делитель частоты 10 и снова вход счетчика о - девиация частоты на входе счет5 чика 5 имеет синусоидальный характер.

Когда частота достигнет своего максимума (во всех разрядах, кроме двух старших, в счетчике 5 - единица), произойдет сброс всех триггеров на нуль, а в предпоследнем

0 разряде появится единица. За счет логических элементов 11 ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ на входах управляемого делителя частоты 10 сохранится единица, а частота на выходе управляемого делителя частоты 10

5 начнет снижаться. Это снижение частоты будет продолжаться до тех пор, пока код из счетчика 5 будет таким, что частота на выходе из управляемого делителя частоты 10 станет равным нулю, и счетчик 5 остановится. Следующий его счет начнется после того, как с оптронного ключа поступит импульс на «сброс счетчика 5. .

Когда счетчик 5 считает импульсы, то происходит их суммирование с обратным

кодом регистров 2ь 22, ...; 2„, в сумматорах

9i; Эа, ..., 9n. Как только произойдет совпадение прямого кода счетчика 5 и обратного кода регистра 2„; , (где t-1, 2), на выходе «перенос сумматоров 9 появится сигнал, который через соответствующий оптронный ключ 3„; включит соответствующий тиристор li InЕсли частота на выходе генератора 8 тактовых импульсов точно кратна частоте сети, то на выходе триггера старшего разряда счетчика 5 импульсов не будет и ключ 12 будет закрыт.

Генератор 8 тактовых импульсов настроен на частоту несколько выше, чем требуется, поэтому триггер старшего разряда счетчика 5 будет срабатывать и импульс поступит на ключ 12, который разрядит емкость 13 на величину, пропорциональную длительности импульса с триггера счетчика 5. При этом напряжение питания генератора 8 тактовых импульсов станет меньше, частота его упадет и приблизится к номинальной.

Таким образом осуществляется автоматическая подстройка частоты генератора 8 тактовых импульсов.

Предлагаемый преобразователь повысит точность формирования тока в цепи нагрузки. Это преобразование кода в ток не зависит от нелинейности синусоидального силового напряжения сети. Автономное программное управление менее подвержено помехам со стороны силового питания при одновременной работе нескольких управляемых вентилей. Преобразователь исключает также воздействие помех, так как силовая часть его соединена по цепям управления только через оптронные ключи 3.

Формула изобретения

Преобразователь цифрового кода в импульсы, содержащий п регистров, я оптронных ключей, диодный мост, триггерный

счетчик, источник питания, п резисторов нагрузки, конденсатор, генератор тактовых импульсов, п тиристоров, катоды которых через резисторы нагрузки подключены к одной из шин источника питания и к одной из шин входной диагонали диодного моста, другая входная шина которой соединена с другой шиной источника питания и с анодами п тиристоров, управляющий электрод каждого из которых соединен с выходом соответствующего оптронного ключа, одна из обкладок конденсатора подключена к входу генератора тактовых импульсов, о тличающийся тем, что, с целью повышения точности, в него введены п сумматоров, (п + 1)-ый оптронный ключ, управляемый делитель частоты, ключ, элемент ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, вход которого соединен с первым выходом триггерного счетчика, второй выход которого соединен с первым входом соответствующего сумматора, второй вход которого соединен с выходом одного из п регистров, выход соответствующего сумматора подключен к входу соответствующего оптронного ключа, выход элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕГО ИЛИ соединен с первым входом управляемого делителя частоты, второй вход которого соединен с выходом генератора тактовых импульсов, третий вход - с выходом (п + 1)го оптронного ключа и с первым входом триггерного счетчика, а выход - с вторым входом триггерного счетчика, третьим выходом соединенного через ключ с другой обкладкой конденсатора, вторая диагональ диодного моста соединена с входами (п + 1)-го оптронного ключа.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Горский Ю. М. и др. Преобразователь цифрового кода управления в импульсы «зажигания полупроводниковых и ионных вентилей. - Электричество. № 3, 1966, с. 41.

2.Авторское свидетельство СССР jYo 285379, кл. Н ОЗК 13/00, 1969 (прототип).