SU1064458A1 - Преобразователь код-ШИМ - Google Patents

Abstract

1. ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ КОДЧЙИМ, содержащий генератор импульсов, первый вход которого соединен с шип ной Пуск f а выход - с первым входом счетчика импульсов, первый регистр, первые входы которого подключены к соответствующим входным шинг1М, первые выходы - к соответствующим первым входам блока сравнени , а второй выход - к первому входу первого элемента И и к входу элемента НЕ, выход которогосоединен с первым входом второго .элемента И, второй вход которого подключен к выходуD -триггера и к второму входу первого элемента И, выход которого соединен с первой выходной шиной, а выход второго элемента И подключен к второй выходной шине, отличающийс  тем, что, с . целью расширени  функционёшьных возможностей преобразовател , в не го введены второй регистр, первые входы которого подключены к соответствующим дополнител1 ным входным шинам, реверсивный счетчик, третий и четвертый элементы И, п ервый и второй элементы ИЛИ, блок задержки и блок начального сброса, выход которого соединен с вторым входом генератора импульсов и первым входом первого элемента ИЛИ, выход которого подключен к R -входу Р-триггера, а второй вход - к выходу блока сравнени , вторые входы которого соответственно подключены к выходам реверсивного счетчика, первый и второй входы которого соответственно соединены с выходами третьего и четвертого элементов И, первые входы которых соответственно подключены к второму выходу первого регистра и выходу элемента НЕ, а вторые входы объединены и соединены с первым входом счетчика импульсов, второй i вход которого подключен к третьему входу реверсивного счетчика и к (Л выходу блока задержки, вход которого соединен с выходом второго элемента ИЛИ, первый вход которого подключен к шине Пуск а второй вход - к выходу счетчика импульсов, третьи входы которого соединены с соответствующими выходами второго регистра, вторые входы которого объединены и подключены к вторым вхо- О дам первого регистра и входу блока й задержки, выход которого соединен с С-входомБ-триггера,Б -вход которо4 го подключен к третьему входу ге:л нератора импульсов и шине разрешаюэо щего уровн . 2. Преобразователь по п.1, о тличающийс  тем, что генератор импульсов выполнен на D-триггере и эталонном генераторе импульсов , выход которого соединен с первым входом элемента И, выход которого подключен к выходу генератора импульсов, а второй вход - к выходу 0-триггера,С -,R - иБ -входы которого подключены соответственно к первому, второму и третьему входам генератора импульсов.

Description

Изобретение относитс  к автоматике и может быть использовано в цифровых системах управлени  электроприводами промьдаленных роботов, станков с числовь1М программным управлением и др.

Известен преобразователь код-ИИМ, содержащий генератор, импульсов, первый вход которого соединен с шиной Пуск , а первый выход - с первым входом счетчика, регистр на D-триггерах, выход знакового разр да которого подключен к входу элемента НЕ и к первому входу первого элемента И, выход элемента НЕ соединен с первым входом второго элемента И, и D-триггер l .

Однако это устройство характеризуетс  низкой надежностью и не позвол ет регулировать крутизну статической характеристики.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности  вл етс  преобразователь код-ШИМ, содержащий генератор импульсов, первый вход которого соединен с шиной Пуск, а первый выход - с первым входом счетчика , регистр, первые входы которого подключены к соответствующим входным шинам, первые выходы - к соответствующим первым входам блока сравнени , а второй выход - к первому входу первого элемента Ник входу элемента НЕ, выход которого соединен с первым входом второго элемента И, второй вход которого подключен к выходуБ -триггера, и к второму входу первого элемента И, выход которого соединен с первой выходной шиной, а выход второго элемента И подключен к второй выходной шине, элемент И-ИЛИ 2, причем первый вход генератора импульсов соединен соответственно с вторым входом счетчика, с С-входами регистра и первым входом элемента И-ИЛИ 2, выход которого подключен к С-входу D-триггера ,)-вход которого соединен с первым выходом блока сравнени , второй выход которого подключен к второму входу элемента и-ИЛИ 2, третьи входы которого соединены с вторым выходом генератора импульсов, второй вход которого соединен с выходом D-триггера и с вторыми входами первого и второго элементов И, а выходы счетчика и регистра подключены к соответствующим входам блока сравнени ,

В этом преобразователе входной сигнал регистра представл етс  в виде параллельного кода, содержащего один знаковый разр д, а в остальных разр дах хранитс  модуль числа в пр мом коде 2j .

Однако в микропроцессорных системах автоматического управлени  и регулировани , в отличии от традиционных систем, дл  представлени  отрицательных чисел используютс  дополнительные коды. Поэтому применение известных устройств код-ЧйИМ требует специальных преобразователей кодов, что усложн ет систему в целом,

Кроме того в системах управлени  часто требуетс  подстройка коэффициента усилени . При использов нии известного преобразовател  эта .операци  должна выполн тьс  предыдущим каскадами. Однако в р де случаев, например, при управлении, группой однотипных объектов (электроприводами нескольких степеней подвижност промышленного робота от одного микропроцессора ) по одному и тому же алгоритму, коррекци  параметров алгоритма применительно к конкретному объекту принципиально невозможна.

Таким образом, недостатками известного преобразовател   вл ютс : отсутствие возможности регулировани  крутизны статической характеристики , а также преобразование входно информации, представленной только в пр мом коде.

Цель изобретени  - расширение функциональных возможностей преобразовател .

Поставленна  цель достигаетс  тем, что в преобразователь код-ШИМ, содержащий генератор импульсов, первый вход которого соединен с шиПуск

ной

а выход - с первым

входом счетчика импульсов, первый регистр, первые входы которого подключены к соответствующим входным шинам, первые выходы - к соответствующим первым входам блока сравне0 НИН, а второй выход - к первому входу первого элемента И и к входу элемента НЕ, выход которого соединен с первым входом второго элемента И, второй вход которого подключен к выходу)-триггера и к второму входу

первого элемента Н выход которого соединен с первой выходной шиной, а выход второго элементу И подключен к второй выходной шине, введены второй регистр, первые входы которого подключены к соответствукндим дополнительным входным шинс1М, реверсивньгй счетчик, третий и четвертый элементы И, первый   второй элементы ИЛИ, блок задержки и блок начального сброса , выход которого соединен с вторым входом генератора импульсов и первым входом первого элемента ИЛИ, выход которого подключен к R-входу D-триггера, а второй вход - к выходу блока сравнени , вторые входы которого соответственно подключены к выходам реверсивного счетчика, первый и второй входы которого соответственно соединены с выходами третьего и четвертого элементов И, первые входы которых соответственно подкл чены к второму выходу первого регистра и выходу элемента НЕ, а вто рые входы объединены и соединены с первым входом счетчика импульсов второй вход которого подключен к третьему входу реверсивного счетчика и к выходу блока задержки, вход которого соединен с выходом второго элемента ИЛИ, первый вход которого подключен к шине Пуск а второй вход - к выходу счетчика импульсов, третьи входы которого с динены с соответствующими выходами второго регистра, вторые входы которого объединены и подключены к вторым входам первого регистра и входу блока задержки, выход которо го соединен с С-входомD-триггера D-вход которого подключен к третьем входу генератора импульсов и шинеразрешающего уровн . Генератор импульсов выполнен на О-триггере и эталонном генераторе импульсов, выход которого соединен с первым входом элемента И, выход которого подключен к выходу генера тора импульсов, а второй вход - к выходуD-триггера, С-,R - иD-входы которого подключены соответственно к первому, второму и третьему входам генератора импульсов. На фиг. 1 представлена структур на  электрическа  схема предлагаемого преобразовател  код-ШИМ; на фиг. 2 - временные диаграммы, .по с н ющие работу преобразовател ; на фиг. 3 - один из возможных вариантов выполнени  блока начального сброса. Преобразователь содерижт генератор 1 импульсов, счетчик 2 импульсо первый регистр 3 наЭ-триггерах, элемент НЕ 4, первый и второй элементы И 5 и б,В -триггер 7, блок 8 сравнени , блок 9 начального сброса второй регистр 10 наD-триггерах, реверсивный счетчик 11, третий и че вертый элементы И 12 и 13, блок 14 задержки, первый и йторой элементы ИЛИ 15 и 16. Первый вход генератора 1 импульсов соединен с шиной Пуск, а вы ход - с Первым входом счетчика 2 и вторыми входами третьего 12 и четвертого 13 элементов И. Кодовые вхо ды первого 3 и второго 10 регистров подключены к соответствующим кодовь шинам, выходы первого регистра 3 и выходы реверсивного счетчика 11 подключены к соответствующим входёим блока 8 сравнени . Выход знакового разр да первого регистра 3 подключен к входу элемента НЕ 4 к первом входу третьего элемента И 12 и к пе вому входу первого элемента И 5, , вЕОХод элемента НЕ 4 соединен с первым входом второго элемента И б и первым входом четвертого элемента И 13. Вторые входы первого и второго элементов И подключены к выходу D-триггера. Выход блока 9 начального сброса соединен с вторым входом ген ратора 1 импульсов И через первый элемент ИЛИ 15 - с R -входомD -триггера 7, второй вход первого элемента ИЛИ 15 подключен к выходу блока 8 сравнени . Первый и второй входы реверсив ного счетчика 11 подключены соответственно к выходам третьего 12 и четвертого 13 элементов И. Первый и второй входаа второго элемента ИЛИ 16 соединены соответственно с выходом счетчика 2 и шиной Пуск , а выход - с С-входами первого 3 и второго 10 регистров и через блок 14 эадержки с вторым входом счетчика 2, третьим входом реверсивного счетчика 11 и с входомD-триггера 7. На D-вход D-триггера 7 подан разрешающий потенциал. Генератор 1 импульсов содержит эталонный генератор 17 иD-триггер 18 выход генератора 17 через элемент . И 19 подключен к выходу, первый и второй входы генератора 1 импульсов подключены соответственно к С и R-входам D-триггера 18, а на D-вход D-триггера 18 подан разрешающий уровень. Второй вход элемента И 19 соединен с выходомD-триггера 18. Блок 9 начального сброса управл ет начальной установкой Т)-триггера 7 и генератора 1 импульсов при включении напр жени  питани  и по сигнал.ам оператора. Первый регистр 3 хранит код модулируемого сигна ,ла f . Второй регистр 10 хранит код числа А gx, определ ющего крутизну статической характеристики. Элемент НЕ 4 совместно с третьим 12 и четвертым 13 элементами И в , зависимости от знакового разр да кода на выходе регистра 3 управл ют подачей импульсов от генератора J на суммирующий (второй) либо вычитающий (первый) вход реверсивного счетчика 11. Счетчик 2 совместно с вторым элементом ИЛИ 16 и блоком 14 задержки управл ют работойD -триггера 7 и формируют импульсы дл  сброса реверсивного счетчика 11 и импульсы записи в первый и второй регистры 3 и 10.- Элемент НЕ 4 совместно с первым и вторьлм элементами И 5 и 6 в з.ависимости от знакового раз р да на выходе первого регистра 3 разрешают прохождение сигнала с выхода D-триггера 7 на первый либо второй выхода) преобразовател . Блок 8 сравнени  фиксирует момент совпадени  входных кодов.D-триггер 7 выполнен по схеме с приоритетом по входу R , при этом исключаетс  неопределенное состо ние триггера.

HaD -вход D-триггера 7 подан разрешающий потенциал. Сигнал Пуск (одиночный короткий импульс) используетс  дл  запуска преобразовател  код-ШИМ и формируетс  оператором либо функциональными элементами системы , в которой используетс  преобразователь .

Устройство работает следующим образом .

При включении напр жени  питани  блок 9 начального сброса формирует короткий импульс, который через первый элемент ИЛИ 15 устанавливает Б-триггер 7 в нулевое состо ние. Одновременно этот импульс поступает на второй вход генератора 1 импульсов и устанавливает)-триггер 18 в нулевое состо ние. Таким образом, нулевой сигнал с выхода D -триггера 18 не разрешает проход частоты эталонного генератора 17 череЭ элемент И 19 на выход -генератора 1 импульсов .

На входы первого регистра 3 подаетс  дополнительный код модулируемого сигнала , при этом старший разр д знаковый. Знак -кодируетс  1, знак + кодируетс  JО. На входы второго регистра 10 подаетс  код числа Ада, определ ющего крутизну статической характеристики преобразовател , котора  выражаетс  коэффициентом 1 IT- /€/ , где t - длительность выходного импульса; Т - период следовани  импульсов; /€( - модуль входного кода.

При подаче сигнала Пуск импульс с соответствующей шины поступает на первый вход (С-вход) второго ) -триггера 18 и по переднему фронту устанавливает его в состо ние , разреша  тем caivjM прохождение импульсов с выхода эталонного генератора 17 через элемент И 19 на выход генератора 1 импульсо Период следовани  импульсов от генератора TO, длительность импульса t 0,5 TO.

По переднему фронту импульса с выходе элемента, ИЛИ 16 происходит запись информс ции в первый и второй регистры. Этот же импульс с задержкой Т, определ емой блоком 14 задержки , поступает на третий вхрд (сброс в ноль) реверсивного счетчика 11 и второй вход (запис.ь информации ) счетчика 2.

Таким образом, в счетчик 2 записываетс  код А ex и одновременно первый Б -триггер 7 устанавливаетс  в

состо ние 1

Число пар инверторов в блоке 14 задержки выбираетс  из услови , чтобы к моменту поступлени  импульса записи на второй вход счетчика 2 .в регистре 10 произсмила запись входного кода Agx- На

фиг. 2 приведены вроленные циаграммы по сн ющие принцип работы преобразовател  код-ИИМ, где а - входной код, f - положительный, S - входной код € - отрицательный.

5 . Рассмотрим случай О. Поскольку в знаковом разр де регистра 3 записан О, то импульсы от генератора 1 импульсов поступают на второй (суммирующий) вход реверсивноO го счетчика 11, выходной код которого сравниваетс  в блоке 8 сравнени  с кодом . В момент совпадени  этих кодов на выходе блока 8 сравнени  по витс  импульс длительностью Тд, i

5 сдвинутый по фазе /относительно соответствующих импульсов на выходе второго элемента ИЛИ 16). .

Одновременно импульсы с выхода генератора 1 импульсов поступают на

Q первый вход счетчика 2, на выходе которого по вл етс  код линейно нарастающего сигнала (фиг. 2q). Разр дность счетчика 2 выбираетс  больше разр дности реверсивного счет5 чика 11 и входного кода Б . После заполнени  счетчика 2 на его выходе по вл етс  импульс переноса длительностью Сд , который через элемент ИЛИ 16 и блок 14 задержки устанав ливаетD-триггер 7 в состо ние , а также управл ет записью в регистры и установкой счетчиков.

На фиг. 2а приведены два случа : первый А gj(- 6 (штриховые линии) , второй Agx А (сплошные линии) . Измене5 нием кода Ag можно регулировать период следовани  импульсов Т±То (2 -Agx )f где fn - число разр дов счетчика 2. По вление второго импульса на выходе блока 8 сравнени  в одном

0 и том же периоде не изменит нулевого состо ни )-триггера 7.

Сигнал с выхода) -триггера 7 через второй элемент И 6 поступает на второй выход преобразовател . 5 Если входной код регистра 3 отрицательный (фиг. 2S), знаковый раз (Р д равен , схема работает аналогично , но с той лишь разницей, что импульсы от генератора 1 импульсов

Q поступают через третий элемент И 12 .на первый (вычитаиощий) вход реверсивного счетчика 11, а выходной сигнал снимаетс  с выхода первого эле . мента И 5. В примере, приведенном

на фиг. 2, входной кодfпредставлен

в виде четырехразр дного кода, старший разр д которого - знаковый.

В остальнс работа преобразовател  остаетс  такой же, как и в случае положительного кода Е.

0 На последующих периодах преобразователь работает анашогично

При необходимости остановить работу модул тора замыкаетс  ключ в блоке 9 начального сброса, при этом

5 -на его выходе формируетс  импульс.

устанавливающий в нульD -триггеры 7 и 1в, а на выходах преобразовател  по вл ютс  нулевые сигналы, которые сохран ютс  сколь угодно долго. Повторный запуск преобразовател  возможен лишь по сигналу Пуск.

Из приведенных временных диаграмм видно, что скважность импульсов определ етс  соотношением о t ()() . Поэтому крутизна статической характеристики преобразовател  k (2 -Agx)легко регулируетс  путем изменени  кода , (величина К° показывает, кака  скважность соответствует коду 6г0....01).

Таким образом, предлагаемое устройство позвол ет преобразовать в пшротно-импульсный модулированный сигнал числа, представленные в дополнительном коде, а также регулировать крутизну статической характеристики , Применение этого преобразовател  в цифровых системах управлени  степен ми подвижности промышленных роботов существенно упрощает настройку системы и позвол ет использовать одно микропроцессорное устройство дл  управлени  различными степен ми подаижиости одного и того

0 же робота, что в конечном итоге ведет к уменьшению массогабаритных и стоимостных показателей системы в целом. Кроме того, с помощью таких преобразователей могут быть постро5 ены высококачественные цифровые адаптивные системы, в которых коэффициент усилени  целенаправлено измен етс  в процессе управлени .

Claims (2)

1. ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ КОД-ШИМ, содержащий генератор импульсов, первый вход которого соединен с шиной '’Пуск ^г', а выход - с первым входом счетчика импульсов, первый регистр, первые входы которого подключены к соответствующим входным шинам, первые выхода - к соответствующим первым входам блока сравнения, а второй выход - к первому входу первого элемента И и к входу элемента НЕ, выход которого соединен с первым входом второго .элемента И, второй вход которого подключен к выходуD -триггера и к второму входу первого элемента И, выход которого соединен с первой выходной шиной, а выход второго элемента И подключен к второй выходной шине, отличающийся тем, что, с . целью расширения функциональных возможностей преобразователя, в него введены второй регистр, первые входы которого подключены к соответствующим дополнительным входным шинам, реверсивный счетчик, третий и четвертый элементы И, первый и второй элементы ИЛИ, блок задержки и блок начального сброса, выход которого соединен с вторым входом генератора импульсов и первым входом первого элемента ИЛИ, выход которого подключен кй -входуD-триггера, а второй вход - к выходу блока сравнения, вторые входа которого соответственно подключены к выходам реверсивного счетчика, первый и второй входы которого соответственно соединены с выходами третьего и четвертого элементов И, первые входы которых соответственно подключены к второму выходу первого регистра и выходу элемента НЕ, а вторые входы объединены и соединены с первым входом счетчика импульсов, второй вход которого подключен к третьему § входу реверсивного счетчика и к Τ' выходу блока задержки, вход кото- 1/А рого соединен с выходом второго элемента ИЛИ, первый вход которого подключей к шине ''Пуск'', а второй | вход - к выходу счетчика импульсов,' третьи входы которого соединены с соответствующими выходами второго регистра, вторые входа которого объединены и подключены к вторым вхо- дам первого регистра и входу блока · задержки, выход которого соединен с С-входомБ-триггера,D -вход которого подключен к третьему входу генератора импульсов и шине разрешающего уровня. I

2. Преобразователь по п.1, о т- ( личающийся тем, что генератор импульсов выполнен на D-триггере и эталонном генераторе импульсов, выход которого соединен с первым входом элемента И, выход которого подключен к выходу генератора импульсов, а второй вход - к выходу D-триггера,С -,R - hD -входа которого подключены соответственно к первому, второму и третьему входам генератора импульсов.