SU987576A1 - Устройство дл определени параметров экстремумов - Google Patents

Description

Изобретение относится к измерительной технике и может быть исполь-зовано в автоматических цифровых регуляторах для ввода в них экстремальных значений сигналов, например, максимального значения тока якорной цепи двигателя вентильного электропривода на интервале проводимости вентиля.

Известно устройство, содержащее блок'фиксации момента возникновения амплитудного значения тока flJ. . .

Недостатком этого устройства является наличие начальной зоны не- . чувствительности, вносимой диодами и транзисторными ключами, включенными последовательно во входной цепи устройства, к которой поступает измеряемый сигнал.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является цифровой указатель экстремумов, содержащий нуль-орган, реверсивный счетчик, формирователь уравновешивающего напряжения, вход которого подключен к выходу счетчика, выход - к входам нуль-органов, и триггер знака экстремума, входы . которого подключены к выходам нульорганов [2].

В этом устройстве происходит срабатывание одного из нуль-органов при условии, что входной сигнал становится больше (меньше ) выходного сигнала формирователя уравновешивающего напряжения. Срабатывание нульоргана вызывает увеличение (уменьшение ) на единицу числа в счетчике и соответственное изменение выходного сигнала формирователя уравновешивающего напряжения. При этом разность, сигналов на входе сработавшего нуль-органа становится меньше порога его срабатывания, и нуль-орган переходит в исходное состояние. Если при каждом превышении величины порога разностью сигналов изменяющегося входного и формирователя уравновешивающего напряжения происходит срабатывание в зависимости от знака разности одного из нульорганов, процесс происходит аналогично. В результате в счетчике накапливается число, равное количеству дискрет в измеряемом входном сигнале .

Недостатком известного цифрово,го указателя экстремумов является ненадежная его работа (сбой в ра боте ) при больших скоростях изменения входного сигнала.

Действительно, при нормальном функционировании устройства под действием возникшей на- входе разности сигналов один из нуль-органов срабатывает, вызывая увеличение (уменьшение ) числа в счетчике на единицу и соответствующее изменение напряжения на выходе формирователя, что приводит к возврату нуль-органа 1в исходное состояние. Для образования напряжения на выходе формирователя требуется некоторый временной _х интервал ^определяемый суммой времен срабатывания цепи: нуль-орган, счетчик, формирователь уравновешивающего напряжения.

Если скорость изменения входного сигнала такова, что его величи на успевает дополнительно изменяться хотя бы на одну дискрету за вре- . мя формирования уравновешивающего напряжения, срабатывающий нуль-орган в исходное состояние не возвращается, и устройство перестает следить за изменением входного сигнала, т.е. воз-25 никает сбой в работе устройства.

Кроме того, недостатком известного устройства является возможность измерения напряжений, обладающих лишь нулевым начальным значением (напри- 30 мер _rt, устройство неприменимо в том случае,когда надо измерять несколькодва и более-сигналов, подаваемых при помощи коммутатора. При этом характер сбоя будет аналогичным описанно- 35 му).

Цель изобретения - увеличение надежности работы устройства.

Поставленная цель достигается тем, что устройство для определения пара- дд метров экстремумов, содержащее первый и второй нуль-органы, последователь- . но'соединенные реверсивный счетчик и формирователь уравновешивающего напряжения, выход которого соединен с первыми входами нуль-органов, вторые входы которых соединены между собой и с входом устройства, триггер, вхо да которого соединены с выходами нуль органов, а выходы являются выходами устройства, содержит генератор импульсов, первый и второй элементы И, первые входы которых соединены с выходом генератора, вторые входа с выходами соответственно первого и второго нуль-органов, а выхода элементов И соединены с входами ревер сивного счетчика.

С целью своевнеменного получения информации о начале аварийного режима устройство содержит дополнитель- 60 ный нуль-орган, вход которого соединен с входом устройства.

Зона нечувствительности дополнительного нуль-органа соответствует аварийному значению входного сигна- 55 ла в отличие от первых двух нуль-органов, имеющих зону нечувствительности, определяемую разрядностью счетчика и формирователя уравновешивающего напряжения.

Наличие дополнительного нуль-органа позволяет использовать устройство, например, в качестве цифрового датчика тока в системах управления вентильными преобразователями электроприводов постоянного тока, где помимо измерения в цифровой форме экстремальных значений тока на интервале проводимости- вентиля в нор'мальных режимах необходимо свое_ временное получение информации о начале аварийного режима.

I На чертеже изображена функциональная схема устройства.

Устройство содержит первый нуль'орган 1, второй нуль-орган 2, ревер-ι сивный счетчик 3, триггер 4 знака экстремума, первый элемент И 5, второй элемент И 6, генератор 7 импульсов, формирователь 8 уравновешивающего напряжения, регистр 9 памяти, дополнительный нуль-орган 10.

На входы нуль-органов 1 и 2 поступают сигналы: входной, параметры экстремума которого подлежат определению, и обратной связи - с выхода формирователя 8 уравновешивающего напряжения. Выходы нуль-органов 1 и 2 связаны с входами элементов И соответственно 5 и 6. Вторые входа элементов И 5 и 6 подключены к генератору 7 импульсов. Выход первого элемента И 5 соединен с входом сложения реверсивного счетчика 3, а выход второго элемента И 6 - с входом вычитания счетчика 3. Выходы реверсивного счетчика 3 подключены к входам формирователя 8 уравновешивающего напряжения и регистра 9 памяти.

Нуль органы 1 и 2 переходят в насыщенное состояние, если модуль разности сигналов на их входах превышает величину эоны их нечувствительности, причем первый нуль-орган 1 насыщается при положительной разности сигналов на его входе, а второй нуль-орган 2 - при отрицательной .

Исходное состояние схемы - входной сигнал U_c равен нулю, нуль-органы находятся в ненасыщенном состоянии, их выходные сигналы равны нулю, элементы И 5 и б заперты, код в реверсивном счетчике 3 равен нулю, на выходе формирователя 8 напряжение также равно нулю.

Если при изменении входного сигнала его величина превысит величину зоны нечувствительности, в зависимости от знака приращения входного сигнала произойдет насыщение одного из нуль-органов. Например, если приращение входного сигнала положитель5 'ное при монотонном или скачкообразном характере, насыщается нуль-орган 1, подавая при. этом импульс на переброс триггера 4 в состояние, соответствующее фиксации максимума, и открывая элемент И 5. Через открытый элемент И 5 на вход сложения счетчика 3 начинают поступать, импульсы от генератора 7. Число в счетчике 3 увеличивается на .1 с приходом очередного импульса генератора 7. Про. порционально числу импульсов, зафиксированному счетчиком 3, растет напряжение на выходе формирователя 8, которое поступает к нуль-органам,. вычитаясь на входе нуль-органа 1 из входного сигнала.

Когда на входе нуль-органа 1 напряжение станет меньше зоны нечувствительности, сигнал на выходе нульоргана 1 изменится от единичного до нулевого, закроется элемент И 5 й импульсы от генератора 7 не смогут . поступать на вход счетчика 3. Если входной сигнал, достигнув максимального значения, начнет уменьшаться образуется разность сигналов на входе нуль-органов 2, причем с уменьшением входного сигнала знак рассогласования становится отрицательным, и как только абсолютное значение рассогласования превысит величину зоны нечувствительности, произойдет насыщение нуль-органа 2, которое вызовет переброс триггера 4, что свидетельствует о ма, в данном случае максимума.

Одновременно подается отпирающий · сигнал на элемент И 6. Очевидно, что при переходе через минимальное значение произойдет обратный переброс триггера.

Таким образом, при прохождении экстремумов изменяется состояние триггера 4 под воздействием импульсов с выходов нуль-органов.

“В:зависимости от того, из какого состояния триггер переходит в новое , фиксируется либо прохождение максимума, либо прохождение минимума. По сигналу с одного из выходов триггера, поступающему на управляющий вход цифрового регистра памяти, прохождении экстрему в него заносится численное значение (максимума либо минимума.

< На выходе дополнительного нульоргана 10 появляется единичный сигнал в момент достижения входным сигналом порога срабатывания (зоны нечувствительности 1 что соответству- . ет аварийному режиму.

Использование изобретения позволит реализовать предельное быстродействие при прямом цифровом регулировании тока вентильных преобразователей комплектных электроприводов постоянного тока третьего поколения.

Claims (2)

1. боте ) при больших скорост х изменени  входного сигнала. Действительно, при нормальном функционировании устройства под действием возникшей на- входе разнос сигналов один из нуль-органов сраба тывает, вызыва  увеличение (уменьшение ) числа в счетчике на единицу и соответствующее изменение напр жени  на выходе формировател , что приводит к возврату нуль-органа IB исходное состо ние. Дл  образрва ни  напр жени  на выходе формировател  требуетс  некоторый временной интервал, определ емый суммой време срабатывани  цепи: нуль-орган, счет чик, формирователь уравновешивающего напр жени ., Если скорость изменени  входного сигнала такова, что его величина успевает дополнительно измен тьс  хот  бы на одну дискрету за врем  формировани  уравновешивающего н пр жени , срабатывающий нуль-орган исходное состо ние не возвращаетс , и устройство перестает следить за изменением входного сигнала, т.е. в никает сбой в работе устройства. Кроме того, недостатком известного устройства  вл етс  возможност измерени  напр жений, обладающих лиш нулевым начальным значением (например ,., устройство неприменимо в том случае,когда надо измер ть нескольк два и более-сигналов, подаваемых пр помощи коммутатора. При этом характер сбо  будет аналогичным описанно му). Цель изобретени  - увеличение на дежности работы устройства, Поставленна  цель достигаетс  те что устройство дл  определени  пара метров экстремумов, содержащее перв и второй нуль-органы, последователь носоединенные реверсивный счетчик и формирователь уравновешивающего напр жени , выход которого соединен первыми входами нуль-органов, вторы входы которых соединены между собой и с входом устройства, триггер, вхо ды которого соединены с выходами ну органов, а выходы  вл ютс  выходами устройства, содержит генератор импульсов, первый и второй элементы И, первые входы которых соединены с выходом генератора, вторые входы с выходами соответственно первого и второго нуль-органов, а выходы элементов И соединены с входами pesespсивного счетчика, С целью своевнеменного получени  информации о начале аварийного режима устройство содержит дополнител ный нуль-орган, вход которого соеди нен с входом устройства. Зона нечувстззительности дополнительного нуль-органа соответствует аварийному значению входного сигнала в отличие от первых двух нуль-органов , имеквдих зону нечувствительности , определ емую разр дностью счетчика и формировател  уравновешивающего напр жени . Наличие дополнительного нуль-органа позвол ет использовать устройство , например, в качестве цифрового датчика тока в системах управлени  вентильными преобразовател ми электроприводов посто нного тока, где помимо измерени  в цифровой форме экстремальных значений тока на интервале проводимости- вентил  в нормальных режимах необходимо свое временное получение информации о начале аварийного режима. На чертеже изображена функциональна  схема устройства. Устройство содержит первый нульЪрган 1, второй нуль-орган 2, реверсивный счетчик 3, триггер 4 знака экстремума, первый элемент И 5, второй элемент И 6, генератор 7 импульсов , формирователь 8 уравновешивающего напр жени , регистр 9 пам ти, дополнительный нуль-орган 10. На входы нуль-органов 1 и 2 поступают сигналы: входной, параметры экстремума которого подлежат определению , и обратной св зи - с выхода формировател  8 уравновешивающего напр жени . Выходы нуль-органов 1 и 2 св заны с входами элементов И соответственно 5 и 6. Вторые входы элементов И 5 и 6 подключены к генератору 7 импульсов. Выход первого элемента И 5 соединен с входом сложени  реверсивного счетчика 3, а выход второго элемента И 6 - с входом вычитани  счетчика 3, Выходы реверсивного счетчика 3 подключены к входам формировател  8 уравновешивающего напр жени  и регистра 9 пам ти. Нуль органы 1 и 2 переход т в насьзщенное состо ние, если модуль разности сигналов на их входах превышает величину зоны их нечувствительности , причем первый нуль-орган 1 насыщаетс  при положительной разности сигналов на его входе, а второй нуль-орган 2 - при отрицательной . Исходное состо ние схемы - входной сигнал Ug равен нулю, нуль-органы наход тс  в ненасыщенном состо нии , их выходные сигналы равны нулю, элементы И 5 и б заперты, код в реверсивном счетчике 3 равен нулю, на выходе формировател  8 напр жение также равно нулю. Если при изменении входного сигнала его величина превысит величину зоны нечувствительности, в зависимости от знака приращени  входного сигнала произойдет насыщение одного из нуль-органов. Например, если приращение входного сигнала положительное при монотонном или скачкообразном характере, насыщаетс  нуль-орган 1, подава  при.этом импульс на переброс триггера 4 в состо ние, соответствующее фиксации максимума, и открыва  элемент И 5. Через открытый элемент И 5 на вход сложени  счетчика 3 .начинают поступать, импуль сы от генератора 7. Число в счетчике 3 увеличиваетс  на ,1 с приходом очередного импульса генератора 7, Пропорционально числу импульсов, зафиксированному счетчиком 3, растет напр жение на выходе формировател  8, которое поступает к нуль-органам,. вычита сь на входе нуль-органа 1 из входного сигнала. Когда на входе нуль-органа 1 напр жение станет меньше зоны нечувствительности , сигнал на выходе нульоргана 1 изменитс  от единичного до нулевого, закроетс  элемент И 5 и импульсы от генератора 7 не смогут поступать на вход счетчика 3. Если входной сигнал, достигнув максимальнего значени , начнет 1 еньшатьс ,7 образуетс  разность сигналов на вхо де нуль-органов 2, причем с уменьше нием входного сигнала знак рассогла совани  становитс  отрицательным, и как только абсолютное значение рассогласовани  превысит величину зоны нечувствительности., произойдет насыщение нуль-органа :2, которое вызо вет переброс триггера 4, что свидетельствует о прохождении экстремума , в данном случае максимума. Одновременно подаетс  отпирающий сигнал на элемент И 6. Очевидно, что при переходе через минимальное значение произойдет обратный пе реброс триггера. Таким образом, при прохождении экстремумов измен етс  состо ние триггера 4 под воздействием импульс с .выходов нуль-органов. В:зависимости от того, из какого состо ни  триггер переходит в но вое , фиксируетс  либо прохождение максимума, лие5о прохождение минимума . По сигналу с одного из выходов триггера, поступающему на управл ющий вход цифрового регистра пам ти. в него занос тс  численное значение максимума либо минимума. На выходе дополнительного нульоргана 10 по вл етс  единичный сигнал в момент достижени  входным сигналом порога срабатывани  (зоны нечувствительности Л что соответствует аварийному режиму. Использование изобретени  позволит реализовать предельное быстродействие при пр мом цифро1 ом регулировании тока вентильных прёобразова- телей комплектных электроприводов . посто нного тока третьего поколени . Формула изобретени  1.Устройство дл  определени  параметров экстремумов, содержащее первый и второй нуль-органы, последсН, вательно соединенные реверсивный и формирователь уравновешиваю- . щего напр жени , выход которого со-л единен с первыми входами нуль-органов , вторые входы которых соединены между собой и с входом устройства, триггер, ВХОДЫ которого соединены с выходами нуль-органов, а выходы  вл ютс  выходами устройства, отличающеес  тем, ЧТО, с целью повышени  надежности,оно содержит генератор импульсов, первый и второй элементы И/ первые входы которых соединены с выходом генератора , вторые входы - с выходами соответственно первого и второго нуль-органов, а выходы элементов И соединены с входами реверсивного счетчика. ., 2.Устройство по п. 1, о т л и .чающеес  тем, что, с целью сигнализации о начале аварийного режима, оно соедержит дополнительный нуль-орган, вход которого сое-. |динен с входом устройства.. , Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР 661702, кл. Н 02 5/06., 1976.
2. 2.Авторское свидетельство СССР 652496, кл. G 05 В 13/02/1975 .( прототип ).