книги / Типовые узлы на полупроводниковых логических и функциональных элементах серии ЭТ

At/. Выбор шага квантования AU зависит от требуемой точности:

Ш

1Л. . -- С/и

При двоичной системе кодирования погрешность телеизмерения, вызванная дискретным представлением измеряемой величины, равна:

8д ^ — 2(2»— Гу

где п — число разрядов двоичного кода.

Очевидно, что если п = 7, б» ±0,4%, а при лг=9 б—±0,1%.

Обычно измеряемый параметр представляется на­ пряжением постоянного тока. Для преобразования не­

121

Сумму, отвечает единица в данном разряде формируемо­ го кода.

На рис. 67,а приведена упрощенная блок-схема такого преобразователя.

Генератор тактовых импульсов ГИ управляет рас­ пределителем Р. Последний поочередно включает эле­ менты памяти (регистра) ЭП. Элементы памяти воз­ действуют на формирователь Ф, формирующий из дво­ ичного кода ступени уравновешивающего напряжения

^зт-

Напряжения Ux и f/3T сравниваются нуль-органом (индикатором) НО. Если 0 Х^ С/Эт, очередная ячейка памяти, а следовательно, и ступень уравновешивающего напряжения остаются включенными, при UX<.UQT нульорган отключает включенную на данном шаге распреде­ лителя ячейку памяти.

код, реализующая поразрядное кодирование или взве­ шивание и выполненная на элементах серии ЭТ, приве­ дена на рис. 68.

и ограничителей уровней напряжения постоянного тока (ОГР-1; ОГР-n), которые представляют собой спе­ циальные элементы, не входящие в серию ЭТ.

Ограничители уровней напряжения постоянного тока представляют собой ключевые схемы, на выходе кото­

лей подключены эталонные сопротивления с весами, пропорциональными разрядам регистра (Тр\—Трп) и соответствующим элементам промежуточной памяти (Tpi—Трп). В ограничителе ОГР-1 РЭт=1 ком, в ОГР-2 /?эт='2 ком, а в ОГР-3 R ^ = A ком и т. д. Эталонные со­ противления образуют делитель, с помощью которого

122

устанавливаются уровни эталонного напряжения £/от, соответствующие двоичному коду и образованные эле­ ментами ПАМЯТИ (Тр\—Трп).

Нуль-индикатор (орган) представляет собой схему блокинг-генератора с обмотками положительной и отри­ цательной связи.

Нуль-орган

режиме), последовательно подключенные к обмоткам положительной и отрицательной обратной связи. В за­ висимости от величины отрицательных потенциалов, поданных на входы / и 2, открывается диод Д х или Д 2 и включается обмотка положительной или отрицатель­ ной обратной связи, что приводит либо к возникнове­ нию генерации блокинг-генератора, либо к срыву гене­ рации.

Нуль-индикатор позволяет сравнить два напряжения постоянного тока с точностью до 50—100 мв с учетом дрейфа нуля от температуры в диапазоне —40 ч-+60° С.

123

Преобразователь напряжения в код работает сле­ дующим образом. В исходном состоянии с триггеров Тр\—Трп на вход всех ограничителей подается отрица­ тельный сигнал—6 в, соответствующий сигналу /. Тран­ зисторы Тх и Г3 всех десяти ограничителей находятся в режиме насыщения, и на выходе всех ограничителей уровень напряжения равен иэт= —(50100) мв. Это соответствует условному нулю преобразуемого напря­ жения. Эталонное напряжение [/эт подается на диод Д2, последовательно включенный в цепь обмотки положи­ тельной обратной связи блокинг-генератора.

На диод, последовательно включенный в цепь обмотки отрицательной обратной связи, подано сравни­ ваемое напряжение 1)х (минус на зажиме Вход 1).

Тогда в блокинг-генераторе оказывается включенной обмотка отрицательной обратной связи и, следователь­ но, блокинг-генератор не генерирует.

Для преобразования напряжения в двоичный код необходимо на вход 2 (распределителя) подать импуль­ сы сдвига. С приходом первого импульса нулевой сиг­ нал с выхода первого разряда Трх распределителя, с одной стороны, переведет триггер Трх в состояние / и, с другой стороны, подготовит вентиль В\ (зарядит емкость потенциально-импульсной ячейки). Поскольку с триггера Трх на вход ОГР-1 подается нулевой сигнал, то транзисторы !Ti и Г3 ограничителя закрыты, а Г2 от­ крыт и на эталонное сопротивление # ЭТ1 будет подано напряжение —10 в. На выходе делителя, образованного ограничителями ОГР-1—ОГР-п, если /г= 10, напряжение станет равным Um= —5 в.

Если поступающее с ограничителей напряжение по абсолютной величине окажется больше преобразуемого напряжения UXy то включится положительная обратная связь и блокинг-генератор начнет генерировать. Первый же импульс с нуль-индикатора через логический эле­ мент ИЛИ-НЕ(Л01) и усилитель (У02) подается через вентиль В1 на триггер Трх. При этом емкость вентиля Вх разрядится на вход Трх и возвратит его в исходное (нулевое) состояние. Если же напряжение f/9T, посту­ пающее с выхода ограничителя, по абсолютной величи­ не окажется меньше f/*, то нуль-индикатор не будет

124

генерировать. Записанная в старшем разряде триггера Tpi единица сохраняется.

Под воздействием второго импульса, поступавшего на вход сдвигающего регистра, единица в регистре пере­ местится из Трх в Гр2, и закроется В х. Сигнал с выхода Тр2 регистра, с одной стороны, переведет Тр2 из состоя­ ния 0 в состояние 1 и, с другой стороны, подготовит вентиль В2 (зарядит емкость).

Ограничитель ОГР-2, управляемый триггером Тр2у выдает на вход f4T= —2,5 в, и цикл работы нуль-инди­ катора повторится. Так поразрядно осуществляется кодирование напряжения постоянного кода Ux до тех пор, пока не выполнится условие Uw*=Ux- В момент равенства этих напряжений в триггерах памяти Тр\— Трп формируется двоичный код, пропорциональный преобразуемому напряжению Ux.

Бесконтактное программное устройство для управле­ ния по временному графику или числу импульсов. В различных системах управления часто возникает необходимость программного управления в функции времени. Для этого необходимо иметь достаточно точное и гибкое устройство (прибор) отсчета времени.

При работе прибора по временной программе, он выдает сигналы управления исполнительным механиз­ мам через определенные промежутки времени.

При программном управлении по числу импульсов сигналы для управления механизмами выдаются после отсчета определенного числа импульсов. При этом общее число импульсов, отсчитываемое устройством за один цикл времени, может быть практически очень большим.

Полный цикл работы программного устройства для управления по времени может меняться от нескольких секунд до нескольких суток. При этом в ряде случаев необходимо обеспечить остановку всего устройства по окончании одного цикла работ, а также возможность быстрого изменения программы. Иногда желательно также обеспечить быстрый возврат системы в исходное состояние при неполностью выполненной программе.

В программных устройствах для управления по вре­ мени роль датчика может выполнять генератор импуль­ сов с фиксированным периодом повторения. При этом отсчет временных интервалов осуществляется отсчетом

125

соответствующего числа импульсов. Точность и стабиль­ ность временных интервалов зависит лишь от стабиль­ ности генератора.

В зависимости от требований стабильности и точно­ сти частоты в качестве генератора импульсов может быть использована сеть промышленной частоты, LC-

Рис. 69. Блок-схема программного устройства с двоич­ ным счетчиком.

генератор, мультивибратор, блокинг-генератор, кварцованный генератор или другие источники импульсов. Счет импульсов осуществляется двоичными счетчиками или десятичными последовательными и параллельными пересчетными схемами, построенными на полупровод­ никовых типовых элементах серии ЭТ.

На рис. 69 приведена блок-схема программного устройства, использующего /с-разрядный двоичный счетчик импульсов. В этой схеме ключи набора про­ грамм служат для подключения ячеек совпадения И к соответствующим триодам ячеек двоичного счетчика. Ячейки совпадения служат для фиксации момента выдачи сигналов и воздействуют на выходные элементы памяти (объектные бесконтактные реле). Объектные реле триггера ЭТ — Л04 вырабатывают сигнал включе­ ния или отключения объектов управления.

На рис. 70 представлена схема программного устройства для управления по времени, использующего 10-разрядный двоичный счетчик. В качестве датчика импульсов служит симметричный мультивибратор, вы­ полненный из двух элементов ЭТ-В02 или ВОЗ, или В04.

Включенному положению объекта соответствует от­

126

крытое состояние правого транзистора, а отключенно­ му— открытое состояние левого транзистора объектной триггерной ячейки (элемент ЭТ-Л04). С левым входом этого триггера связана диодная схема совпадения (эле­ мент ЭТ-Л02), служащая для включения объекта. Для

Дбоичный счеинил

отключения объекта служит диодная ячейка совпадения (ЭТ-Л02), связанная с правым входом объектной триг­ герной ячейки. Сигнал на выходе диодной ячейки совпа­ дения исчезает только при снятии положительных сиг­ налов со всех входов.

Для включения объектной триггерной ячейки необ­ ходимо предварительно снять положительные потенциа­ лы со всех входов соответствующей левой ячейки совпа­ дения. При этом исчезает положительный потенциал с верхней обкладки конденсатора и последняя через открытый левый транзистор объектной триггерной ячей­ ки зарядится до напряжения питания. При появлении положительного сигнала на любом входе ячейки совпа­ дения на ее выходе также появляется положительный потенциал. Это вызывает разряд конденсатора и запи­ рание левого транзистора, что переводит объектную триггерную ячейку (элемент ЭТ-Л04) во включенное состояние.

127

Отключение объектной триггерной ячейки происхо­ дит аналогично ее включению. Входы диодных ячеек совпадения через двухпозиционные тумблеры соеди­ няются с левыми или правыми плечами соответствую­ щих триггерных ячеек (элемент ЭТ-ЛОЗ) двоичного счетчика. При десятиразрядном счетчике, как видно из рис. 70, для каждой ячейки совпадения необходимо 10 тумблеров.

В устройствах рис. 70 для выдачи сигнала объекту на m-м импульсе тумблеры набора программ, относя­ щихся к этому объекту, подключаются к тем плечам триггерных ячеек (элементов ЭТ-ЛОЗ) двоичного счет­ чика, которые на т—'1 импульсе будут заперты. .Тогда на т—1 импульсе сигнал на выходе ячейки совпадения будет отсутствовать и емкость, связанная с выходом этой ячейки, зарядится. На т-м импульсе часть ячеек изменит свое состояние и через замкнутые контакты тумблеров на ячейку совпадения поступят нулевые сиг­ налы. Возникающий 'при этом нулевой потенциал на выходе ячейки совпадения вызовет разряд емкости и опрокидывание выбранной объектной триггерной ячейки.

Количество тумблеров в устройстве равно произве­ дению числа разрядов двоичного счетчика на число программ. Для быстрого набора программ необходимо иметь таблицу перевода чисел из двоичной системы счисления в десятичную. Описанное программное устройство на ’двоичном счетчике, выполняемое на ти­ повых полупроводниковых элементах серии ЭТ, содер­ жит относительно малое число транзисторов и может быть рекомендовано для практического применения.

З А К Л Ю Ч Е Н И Е

При разработке систем логического управления, построенных на элементах серии ЭТ, особое внимание следует уделять правильному переходу от структурных функциональных схем к элементным. Если сами по себе элементы серии ЭТ имеют высокую надежность, то при неправильном построении элементных схем надеж­ ность устройства может оказаться низкой. Поэтому не­ обходимо исключить недопустимые соединения элемен­ тов между собой, а также правильно сочетать логиче­ ские и функциональные элементы с датчиками и испол-

128

йительными устройствами, учитывая рекомендации, приведенные в настоящей работе.

Естественно, что рассмотреть все случаи недопусти­ мых и рекомендуемых схем в настоящей работе было невозможно, однако авторы надеются, что приведенные в работе примеры схем и методы их поверочного расче­ та позволят проектировщикам устройств логического управления сознательно подойти к выбору тех или дру­ гих вариантов схем во всех сомнительных случаях. Очевидно, что по мере накопления опыта будут созданы специальные серии датчиков и исполнительных

В настоящее время с целью обмена опытом целесо­ образно накопление материалов, касающихся примене­ ния элементов серии ЭТ для построения различных типовых узлов и систем управления. Поэтому авторы будут признательны, если получат описание и типовые схемы, которые, по мнению организаций, могут найти широкое применение. Все материалы авторы просят посылать по адресу: Москва, Ж -114, Шлюзовая наб., 10, изд-во «Энергия».

9 — 2507

П рилож ен и е 1

Состав единой серии ЭТ

100 сек

130