SU1439526A1 - Устройство дл формировани сигналов рассогласовани - Google Patents

Abstract

Изобретени  относитсй к автоматике и контрольно-измерительной технике и может найти применение в устройствах дл  сн ти  динамических и статических характеристик циклических процссов при построении компараторов частоты, устройствах контрол  и сигнализации, измерени  девиации час тоты , а также в системах автоматического регулировани  параметров,преобразуемых в частоту, в качестве узла измерени  ошибки регулировани . С целью увеличени  быстродействи , и расширени  области пр:1менени  устройства в него дополнительно введены два синхронных цифроаналоговых преобразовател , один из которых быстродействующий с временем установлени  менее 1 мкс, а также регистр кратных отклонений, цифровой (возможно мат- ричньй) индикатор и синхронньп триггер знака отклонени . В данном устройстве величина отклонени  параметра от заданного значени  представл етс  в виде совокупности цифровых кодов и аналоговых значений. Величина рассогласовани  вырабатываетс  в течение каждого периода входного сигнала , что дает возможность контролировать процессы, соизмеримые с периодом входного сигнала. 1 ил. to (Л

Description

4 СО СП 1чЭ Oi

Изобретение опгоситс  к устройствам автоматики и контрольно-измерительной техники и может найти применение в устройствах дл  сн ти  дина- мическик и статических характеристик 1.1;нклических процессов при построении компараторов частоты, устройствах контрол  и сигнализации, измерени  девиации частоты, -а также в системах автоматического регулировани  параметров э преобразуемых в частоту, в качест ве узла измерерш  ошибки регулировани .

Цель изобретени  увеличение быстродействи  и рас лирение областгд пр: -шенени  устройства.

На чертеже изобралсена функционапь- на  схема предлагаемого устройства.

Устройство содерзкит регистр 1 Дани  перБьй счетчик 2 первьй Щ1ф роанапоговьй преобразователь 3, пре- образователь 4 параметра в чаатоту первьй 5 и второй 6 триггеры, второй счетчик 7э регистр 8 кратных отклоне .,.ниЙ5 дешифратор 9, цифровой индикатор 10, генератор 11 эталонной частоты , третий счетчик 12 и второй циф- роаналогоБьй преобразователь 13,

На чертеже введены также следую- щиг обозна гепи : Г7ц величина рас согласовани  в виде цифрового кода; йМц - ангалогова  величина рассогласовани  j Q i-ji разр д зна.ка рассогла- coBai -THj Fg, - частота входных сигна- лов устройства; &N,,g - величина по - р дка рассогласовани  в аналоговой и ЦР1ФРОВОЙ форме соответственно. Ng - код, соответствующий заданной величи

не параметра; N

Дел

код, определ ю

ЩИ.Й коэффициент делени  третьего счетчика, - частота генератора; fpii - частота счета.

Предлагаемое устройство работает следующим образомо

Заданна  величина параметра, от™ носительно которой в устройстве формируютс  сигналы рассогласовани , в ви:;де цифрового кода N подаетс  на информационньш вход первого счетчика 2 с помощью регистра 1 задани  кода через его информационные входы. Преобразователь 4 параметра в частоту вьфабатывает последовательпость вход ньс коротких импульсов с частотой

о -„

Fg,; , пропорщюнальнои действительной величине параметра. С генератора Г1 эталонной частоты импульсы с часто-- той f.,. поступают на счетньй вход

третьего счетчика 12, коэффи1щент делени  которого  вл етс  переменным и устанавливаетс  в виде цифрового кода на входе установки козфшщента делени , а с выхода на счетный вход первого счетчика 2 по

0 5

0

0

5

даетс  частота счета: Коды NO и N,

-сц

К

Дел

дел

в зависимости от использовани  устройства задаютс  вручную - с помощью переключателей, программно или путем вычислений в специализированном контроллере.

Счетчик 2  вл етс  реверсивным и работает в одном из двзгк режимов - сложегше или вычитание - в зависимости от уровн  логического сигнала на его входе выбора действи , кото- рьй определ етс  состо нием на выходе -первого триггера 5. При этом логическа  единица задает действие сложени , логический нуль - вычитав ше. Входной сигнал с преобразовател  4 параметра в частоту (каждьй раз фронтой) записьшает в счетчик 2 по входу синхронизации код Ng и устанавливает в нуль выход триггера 5 через вход установки логического нул , С этого момента в счетчике 2 начинаетс  вычитание кода N импульсч

сами с частотой f св заны соотношением

f еч f г

N,

К.

Эти параметры

(1)

о ,eк

где Fg - частота, соответствующа  заданной величине контролируемого параметра. При этом на информацио 1ном выходе счетчика 2 происходит изменегше кода NO в сторону уменьшени . Если F Fg, то к моменту прихода очередного входного импульса на выходе присутствует код uNj,, равньй остатку при вычитании кода, соответствукщего

входному сигналу кого кода NO

ВУ

f сч

NOV п- из задан- FBX -

(2)

Если при дальнейшем снижении входной

частоты F

ex

F.

то к моменту прихода следующего импульса Fg через

промежуток времени Т

5- на

4 будет код &Кц. О, а на выходе переполнени  по вл етс  потенциал логической единицы, которьй переводит выход триггера 5 в состо ние логической единицы через вход установки логической единицы. Если Fg , , счетчик 2 Начинает работать в режиме сложени , код &1ч ц на выходе измен етс  в сторону увеличени  и равен в мо- -мент прихода импульса F,

,N,

N

вх

- К„

вх

м UF NO р вх

(3)

При F gj Fg на выходе триггера 5 присутствует логическа  единица, и этот триггер выполн ет функцию ана- ,лиза знака отклонени  контролируемой величины от заданной. Очередной фронт импульса Fg записывает, воздейству  по входам синхронизаЕСии преобразовател  3 и второго триггера 6 соответственно , результаты сравнени  кодов по модулю &Кц и знаку Q : ДНи, в

цифроаналоговьй преобразователь 3 по информационному входу, а знак отклонени  р,,ц - на выход второго триг- гера 6 через его информационньй вход Триггер 6 выполн ет функцию  чейки

логический уровень на выходе, соединенный с входом знака преобразовател  3, измен етс  синхронно по фронту Fg . Поэтому на выходе преобразовател  3 вырабатьшаетс  аналоговьй сигнал , амплитуда которого порпорцио- напьна коду &Нц, а пол рность - знаку отклонени .

Так как отклонение UNц пропорционально относительному изменению час-- тоты на входе устройства, что следует из эквивалентных соотношений (2) и (3), то сигналы на вьхходе &Ыц счетчика 2 и выходе uN преобразовател  3  вл ютс  сигналами рассогласовани  и могут быть использованы в качестве информац онных сигналов в устройствах контрольно-измерительной техники и системах автоматики. При этом информаци  о величине и знаке отклонени  обновл етс  синхронно с входными сигналами, поступающими с преобразовател  4 параметра в частоту .

Если изменение частоты AF невелико , то и величина рассогласовани 

9526 &N

30

ц также непелика, но последн   возрастает за счет одновременного увеличени  частоты счета ., и заданg ного кода Ng до пределов, определ е - мых граничной частотой генератора 11 эталонной частоты и разностью регистра 1 задани  и счетчика 2 (которые должны быть равны) соответственно.

10 Таким образом, в устройстве возможна регулировка чувствительности по отклонению параметра. Тогда в случае наибольшей чувствительности даже при незначительных JsF на выходе

15 преобразовател  -3 присутствует кван тованный по уровню аналоговый сигнал, что дает возможность использовать устройство, например, дл  визуального контрол  девиации частоты от одно20 го периода к друго гу, а также дл  сн ти  переходных характеристик объекта при динамических испыта1т х или исследовани х на устойчивость. Это возможно благодар  достаточно вы25 сокому быстродействшо преобразовател  3, которое определ етс  (в основном ) временем установлени  выходного сигнала, равным дес тым дол м пли единицам микросекунд.

Рассмотрим отдельно работу устройства в случае,, когда входна  часто0

0

та Fgj( сравш тельно низка . Макси мальньй код N, который может быть записан в счетчике 2 в виде NO и получен на его выходе в результате анализа - .c определ етс  разр дностью регистра 1, счетчика 2 преобразовател  3 а именно п: :bN ,с,кс 2 - 1. Когда F « в , на выходе переполнени  счетчика 2 по вл етс  положительный сигнал (которьй через триггер 5 переводит этот - счетчик в режим суммировани ), причем первьй раз - через врем 

TO

45

J

F:

начина  с момента последнего

импульса F, врем 

ъ%

второй раз - через

Т Т.

.

2 fc4

-. (4)

Если к этому моменту не пришел оче- редной импульс Fg, на выходе формируетс  ложньй код йNц рассогласовани . Но путем пересчета сигналов, поступающих с выхода переполнени  на вход второго счетчика 7, производитс   учет действительной величины клонени  bN по модулю и результат с выхода через информационный вход носитс  в регистр 8 кратных отклонений с каждым импульсом входного сигнала Fgj. J постулающего на вход синхронизации регистра 8. При этом происходит сброс счетчика 7 по входу установки логического нул .,, поэтому анализ пор дка отклонени  .параметра - в виде кода u.N - производитс  также в течение каждого периода входного сигнала. Данна  информаци  поступает с выхода регистра 8 на вход дешифра°I тора 9д а с выхода последнего - на

j 1ТИФРОВОЙ индикатор 10.

Величина действительного отклоне-j ни  параметра от заданного uN при

низкой входной частоте (Г равна

S X

aiMg мМц

где йЫц п

(а-1)

код на выходе счетчика: 2 (а ni 01, aez) I , а - число на пдфро.вон индикэ.- торэ lOg равное котгачест- ву Ш П1 /льсов на выходе переполнени  счетчика 2 течение перио.да входного сигнала.

, При этом щлфры нуль и единица има- I зот особое З1шчен1-1е: визуальное отоб- i ражение знака отклонени  аналогично состо низо на. выходе второго триггера 6s т,е нуль соответствует превышению входной частоты по сравнению с заданной (Р„ F,-)

пульсами, поступаклцими с преобразовател  ц параметра в частоту. В зависимости от конкретного применени  устройства используетс  цифрова  или аналогова  форма (или и та и друга  одновременно) сигналов рассогласовани  входной и заданной величин параметра . Например, в системе автомати10 ческого регулировани  сигналы с выхода преобразовател  13 используют в качестве управл ющего с приоритетом более высокого уровн  по отношению к сигналам с выхода преобразовател  3

15 Это обеспечивает вывод регулируемого объекта в ну:«ньш релшм в рабочую зону захвата при значительных отклонени х от установившегос  рабочего ре .

лсима,; а также дополнительное динами- FO )уг) ч-ское регзшироЕатше в услови х значительных по величине воз1-г, щага.дих факторов динамического характера. (.5)При выходе на и относите .пьно равных услови х функциониро25 ваыи  основным сиг 1алом рассогласовани   вл етс  аналогова  величина с выхода прербразовател  3. В системе с цифровьм Ш1И цифроаналоговь&1 способом упрарлени  и коммутаций .вместо

30 указанных аналоговых величиз-; используютс  цнфрозые сигналы рассогласовани  Д N/. i, и пор дка отклонени  uNn35

а единица, наоборот ,. Таким образоМу если на цифровом ин l;икaтope 10 нуль или единица; на вькоде счетчика 2 - действительный код отклонени  параметра от заданногоэ и он может бытг. использован как единственньй. Если на индикаторе число больше единицы, то действительное отклонение находитс  по о(5) о

Выход счетчика. 2 (й.Нц,) и выход регистра 8 кратных отклонений (uN,,) представл ют собой выходг ые цифровые коды устройства. Каждьй .из них также преобразуетс  в аналоговую величину (uNq5 Nj,(,) с помощью преобразователей 3 и 13 соответственно. При этом 1нформаци  с выхода регистра 8 передаетс  на информаирлонньй вход преобразовател  13 и переписьшаетс  в последний по входу синхро шзации ш

40

Такиг-1 образом, совокунность двух видов сигналов рассогласовани  (лНц, u-Np) иовьнпает достоверность анализа. и расшир ет область прш-{енени о В- системе это используетс  дл  ввода в нутгсньй режим динa жчecкий KoppeKjj H, а также дл  точного регулировани  с сохранением высокой чувствительности и широкого диапазона. Это обеспечивает также надежность и гибкость .g регулирова1ШЯа расишр ет область применени  .устройства в различных системах. Достоверность анализа везшчины отклонени  параметра от заданного значени  дает возможность применени  устройства в предельных регул торахэ устройствах аварийной автоматики, а отображение пор дка отклонени  с помоп5ью цифровой иьщика- дии дополнительно обеспечивает ви- зуальный контроль за состо нием объекта (пульт опс-фатора) , что дает возможность реализации полуавтоматического управлени  и регулировки по параметру самим оператором.

50

5

0

Такиг-1 образом, совокунность двух видов сигналов рассогласовани  (лНц, u-Np) иовьнпает достоверность анализа. и расшир ет область прш-{енени о В- системе это используетс  дл  ввода в нутгсньй режим динa жчecкий KoppeKjj H, а также дл  точного регулировани  с сохранением высокой чувствительности и широкого диапазона. Это обеспечивает также надежность и гибкость g регулирова1ШЯа расишр ет область применени  .устройства в различных системах. Достоверность анализа везшчины отклонени  параметра от заданного значени  дает возможность применени  устройства в предельных регул торахэ устройствах аварийной автоматики, а отображение пор дка отклонени  с помоп5ью цифровой иьщика- дии дополнительно обеспечивает ви- зуальный контроль за состо нием объекта (пульт опс-фатора) , что дает возможность реализации полуавтоматического управлени  и регулировки по параметру самим оператором.

0

1A3Q5

Claims (1)

1. Формула изобретени  Устройство дл  формировани  сигналов рассогласовани , содержащее ре - гистр задани , выход которого подключен к информационному входу первого счетчика, вход синхронизации которого соединен с преобразовате- jisM параметра в частоту и входом установки логического нул  триггера, ю .вход установки логической единицы которого соединен с выходом переполнени  первого счетчика, второй счетчик, генератор эталонной частоты, подклкг- ченный к счетному входу третьего 15 счетчика, отличающеес  тем, что, с целью увеличени  быстродействи  и расширени  области применени  устройства, введены первый и второй цифроаналоговые преобразователи, вто- )Q рой триггер, регистр кратных отгатонений, дешифратор и цифровой индикатор, причем выход третьего счетчика соединен со,счетным входом первого счетчика.

   8

   зход сиихро1Т11зац11И которого подключен к входу установки логического нул  второго счетчика, входам сикхроннза- ции первого и второго цифроаналого- Ъых преобразователей, второго триггера и регистра кратных отклонений, выход переполнени  первого счетчика подключен к счетному входу второго счетчика, выход которого подключен к информационному входу регистра кратных отклонений, выход которого соединен с информационным входом второго цифроаналогового преобразовател  и входом дешифратора, выход которого соединен .с цифровым индикатором , а выход первого триггера соединен с входом выбора действи  первого счетчика и информационным входом триггера, выход которого подключен к входу знака первого цнфроапапого- вого преобразовател , информационньш вход которого соединен с информационным выходом первого счетчика.