ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЕ_2 / ЭЛЕКТРО_Почаевец

а/и= const,,------.... са, на его выходе возникла

1iIiТПl Счетчшс импульсо комбинация 0010, соответ­

лог-код» сширотно-имnyльсным модулятором

позиции (на выходе комби-

нация 0000). Схема вновь готова к действию.

Часmornнo-uмnульсныii АЦПпредставлен на рис. 2.41, а. Аналог кон­

тролируемой величины Ux(t) с помощью частотно-импульсного мо'­

дулятора ЧИМ преобразуется в импульсы, частота которых про­ порциональна Ux(t). Эти импульсы через ключ К, в качестве которо­ го используется логическая схема И, подаются на счетчик в течение

времени t l'когда на вход 2 ключа К поступает калиброванный им­

пульс с генератора импульсов ГИ длительностью 1]_ Чем больше на­ пряжение Ux(t), тем больше частота импульсов на выходе ЧИМ, тем

большее их число поступит за время t} на счетчик.

С выхода счетчика кодовая комбинация поступает на преобразо­

ватель параллельного кода в последовательный для поочередной пе­

редачи элементов кода в линию связи. По окончании передачи, когда

100

на период одного или не-

скольких циклов работы всей системы.

Запоминающими элементами регистра, количество которых рав­

но количеству разрядов двоичного числа, служат триггеры. Обычно регистры выполняют на основе RS-, D-, JК-триггеров. Для выполне­ ния вспомогательных операций: (ввода в регистр или вывода из него хранимого числа; преобразования кода двоичного числа; сдвига чис­

ла на определенное число разрядов влево или вправо) применяют

комбинированные схемы на основе логических элементов. ·

101

Регистр сдвша предназначен для хранения и поразрядного сдви­ га (вправо, влево) хранящихся в нем чисел путем подачи импульсов на шинку сдвига (ШС).

На рис. 2.42, а приведена схема регистра сдвига, выполненного на D-триггерах. Количестве триггеров в регистре соответствует чис­

лу разрядов. Каждый триггер служит для хранения кода одного раз­ ряда запоминаемого двоичного числа. В рассматриваемом случае

регистр предназначен для хранения четырехразрядного двоичного

числа. Выход Q каждого предыдущего триггера объединяют с вхо­

дом D последующего. Информация в виде последовательного кода

поступает на вход D первого триггера, начиная с низшего разряда

кода. Синхронизирующие входы С триггеров, подключенные к шин­ ке сдвига ШС, используются для перемещения записанного число­ вого кода вправо. Представим, что в регистр сдвига необходимо

записать число 1011. На вход триггера Тl поступает сигнал 1, со­

ответствующий единице низшего разряда. В триггере Тl записыва­ ется 1. На вход С триггеров поступает тактовый импульс с шинки сдвига, который перемещает 1 в триггер Т2. В триггер Т1 поступа- ет на вход D сигнал 1 второго разряда числа и записывается в нем.

После очередного тактового импульса на шинке сдвига единицы

а

ше

б

пе

ше

Рис. 2.42. Функциональные схемы чerырехразрядного(а) и трехразрядного реверсного (6) регистров сдвига на D-триггерах

l02

переходят с Т2 в ТЗ, а с Tl в Т2. На вход D триггера Тl поступает и

записывается в нем сигнал О. Следующий тактовый импульс пере­

мещает единицы из Т2 и ТЗ в тз и Т4, а нуль - в Т2. На вход Тl

поступает единица четвертого разряда, таким образом, число пол­

ностью вводится в регистр после тактового импульса: на выходах

Ql, Q2, QЗ, Q4 присутствует сигнал 1011. Как видно из описания, при каждом тактовом импульсе двоичная комбинация, включая

сигнал на входе регистра, перемещается вправо.

Если переключить связи между разрядами так, чтобы выход Q каждого высшего разряда связать со входом D-триггера ближайше­

го низшего разряда, то при поступлении тактового импульса число

будет перемещаться влево.

Направление сдвига можно менять сигналами, подаваемыми на шинки прямого (ПС) И обратного (ОС) сдвигов, которые подключа­ ются с помощью схем И-НЕ к триггерам (рис. 2.42, 6). Выход Q .каж­ дого триггера (кроме первого) связан со схемой И на входе предыду­ щего для обеспечения обратного сдвига кодовой комбинации при подаче тактовых импульсов на шинку ОС. Таким образом, представ­ ленный на рис. 2.42, б регистр сдвига является реверсивным трехраз­ рядным. Информация, записанная в реrnстре в виде двоичного чис­ ла, выводится из него через выходы триггеров Q 1, Q2, QЗ.

Регистры сдвига используются для выполнения математических и логических операций над числовыми кодовыми комбинациями.

Преобразователь последовательного кода в nараллельный и обрат­ но с регистром сдвига (рис. 2.4З) выполнен на трех D-триггерах. Ко­

личество триггеров соответствует числу разрядов регистра. Кроме

триггеров в схему преобразователя входят элементы ввода и вывода

информации на логических схемах И и И-НЕ.

Предварительно триггеры устанавливаются в нулевое состояние.

Число, которое необходимо ввести в регистр преобразователя, по­

дается в параллельном коде на входы хl'Х2' хз логических элемен­

тов LJ, LЗ, L5. После этого на шинку ввода параллелъного кода С2 поступает сигнал 1, кодовая комбинация записывается в триrтерах Т. Подавая затем на шинку сдвига С1 тактовые импульсы, можно с

выхода Q тригггера последнего разряда последовательно вывести

кодовую комбинацию из регистра.

Преобразование последовательного кода, элементы KOTOP~ГO по­

ступают на вход D первого триггера, осуществляется после ввода

103

Входы параллельного кода

Рис. 2.43. Преобразователь последовательного кода в параллельный и обратно

кодовой комбинации в регистр путем сдвига ее элементов тактовы­

ми импульсами, поступающими на шинку сдвига Сl. Вывод инфор­

мации в виде параллельного кода осуществляется через выходы Уl'

У2' Уз лоmческих схем L7, L8, L9 при подаче сигнала 1 на шинку вы­

вода параллельного кода С3.

Преобразовamели кодов с распределителями импульсов могут быть двух видов: мультиплексор -- преобразователь параллельного кода в последовательный и демультиплексор -- преобразователь после­

довательного кода в параллельныЙ.

l~ульmиnлексор (рис. 2.44, а) содержит распределитель импульсов (pemcтp сдвига единицы RG 1-)), логические элементы И (L 1... LN)

и выходной элемент ИЛИ (L). Входы 1 элементов L1 ... LN подклю­

чены к выходам распределителя, а на входы 2 подаются сигналы па­

раллельного кода. Распределитель R G 1-) переключается импульса­

ми генератора тактовых импульсов G и поочередно подает сигнал 1 на логические элементы L 1... LN. Если на вход 2 в этот момент по­ ступает сигнал 1 параллельного кода, то на выходе элемента появля-

104

параллельного :кода

8

Синхронные

тактовые

импульсы

Вход последова­

тельного хода

Рис. 2.44. Преобразователи КОДОВ с распределителями импульсов:

а - функциональная схема мультиплексора; б - временная диаграмма его работы;

в - функциональная схема демультиплексора

ется сигнал 1, который через элемент ИЛИ (L) проходит на выход

последовательного кода.

Предположим, что на входы Xt, Х2' Хз, хn поступила кодовая ком·

бинация 1101 (рис. 2.44, а, 6). В момент нахождения распределителя RGl-? в позиции 1 на входах Ll совпадают сиrnалы 1 и на выходе. L также будет сигнал 1. При переключении распределителя в позицию 2

]05

на входах L2 также совпадают сигналы 1 и на выход L проходит сиг­ нал 1. В позиции 3 распределителя на вход 1 схемы L3 поступает сиг­

нал 1, а на вход 2 - О, поэтому на выходе L будет О. В позиции n распределителя на входах 1 и 2 схемы LN совпадают сигналы 1 и на выходе будет сигнал 1. В результате на выходе мультиплексора бу­ дет комбинация 11 О) последовательного кода. Для создания разде­ лительных пауз между элементами последовательного кода необхо­ димо в выходной элемент ИЛИ ввести дополнительный вход Б, ко­ торый образует с другими входами схему И. На этот вход сигнал 1

подается от ПИ только на импульсе, а на паузе - подается сиrnал О,

схема L в течение времени, соответствующего паузе, будет закрьrrа. Демультиплексор (рис. 2.44, в) содержит распределитель импульсов

RG 1--7, лоmческие элементы И (Ll .. , LN) и perncтp RG, имеющий на

каждый элеменг кода ячейку пaмяm. Пусть на вход последовательного

кода поступает кодовая комбинация 11 О1. Первый сиrnал 1 проходит на ВXOдbI 2 элементов Ll ... LN, распределитель RG 1--7 находится в по­ зиции 1, на его выходе 1 будет сиrnал 1, следовательно, на выходе эле­ мента Ll будет сиrnал 1. Этот сиrnал записывается в устройстве памяти RG. Второй сиrnал 1 поступает на вход последовательного кода при перекmoчении распределителя во вторую позицию и аналоrnч­ но первому записьmается во второй ячейке памяти реrnстра RG. В по­ зиции 3 RG 1--7 на вход последовательного кода и в запоминающее уст­ ройство поступает сигнал О, а в позиции n RGI--7 - сиrnал 1.

В данной схеме распределитель импульсов должен переключаться

одновременно с поступающей кодовой комбинацией, Т.е. в течение

первого сиrnала кодовой серии должен находиться в позиции J, в те­

чение второго - в позиции 2 и т.д. Для выполнения этого требования

демультиплексор дополняется специальными схемами синхронизации.

Преобразование последовательного кода в параллельный и об­

ратно с помощью распределителей импульсов находит широкое при­ менение в устройствах телемеханики.

212. Уcrpoйcrвa ввода и вывода ин<Jюp.мау:ии.

в электронных системах автоматики и телемеханики для ввода пер­

вичной и вывода переработанной информации применяются специаль­ ные УCТJЮЙсгва. С их помощью осуществляется согласование и гальва­ ническая развязка (изоляция) высоковольтных и сильноточных цепей

106

управления оборудованием, линий связи и слаботочных цепей элект­

ронных схем. Важнейшей функцией устройств ввода и вывода инфор­

мации является также предотвращение проникновения внеuших помех

в электронные схемы. Такие помехи, возникающие при переключении коммугационных аппаратов, носят импульсный характер. Они MOryr

проникать через входные и выходные устройства в электронные cxeМbI,

вызывая сбои в работе и даже повреждения отдельных элементов. Как во входных, так и в выходных узлах передачи информации в

1 бит часто используют слаботочные электромеханические реле, обес­

печивающие идеальную гальваническую развязку цепей. Магниmые и

емкостные связи между входом и выходом реле (между ка1)WКОЙ и кон­ тактами) практически отсугствуют, что исключает возможность npо­ никновения помех. Однако электромеханические реле громоздки, ма­ лонадежны, обладают недостаточным быстродействием. Во входных цепях наиболее целесообразно применять безъякорныIe реле с гермern:­

зированными коIПактами (герконы). для вьIxодных цепей применяют­

ся более мощные реле с контактами, рассчитанными на ток 5-1 О А. Оnmропы - оптоэлектронные полупроводниковые приборы, ко­

торые широко ИСПОЛЬЗУЮТСЯ в устройствах автоматики и телемеха­

ники для гальванической развязки. Оптроны содержат источник и

приемник светового излучения, которые оптически и конструктивно

связаны между собой. В качестве источников света часто использу­

ют светодиоды, а в качестве фотоприемников - фоторезисторы, фо­

тодиоды, фототранзисторы и фототиристоры (рис. 2.45, а, б, 8, г). Сигналы, получаемые с выхода таких фотоприемников достаточно слабы и не могуг быть использованы для непосредственного управ­

ления, например, логическими элементами, поэтому на их выходе

необходимо применять дополнительные усилители.

Схема оптрона с усилителем представлена на рис. 2.46. При оmира­ нии транзистора VТ1 в цепи светодиода протекает ток Светодиод ос-

Рис. 2.45. оптроны с фотоприемниками на основе:

а - фоторезистора; б - фотодиода; в - фототранзистора; г - фототиристора

107

ческой развязки в них используется тиристорный оптрон (рис. 2.47, а)

или герконовое реле (рис. 2.47,6). эги тиристорные элементы облада­

ют низкой помехоустойчивостью и MOryr ложно срабатывать от помех. для повьп.пения помехоустойчивости на выходе тиристора включается LC-кОнryp, который с одной стороны преnятсгвует проникновению вне­

шних помех на тиристор, с другой - запирает ложно открывшийся ти­

ристор на обратной полуволне колебательного процесса LC-Koнrypa. Если помеха достаточно продолжительна, тиристор вновь откроется и

снова закроется. Такой процесс может продолжаться 5--1 О мс. Если

помеха или сигнал превьп.пaIOТ это время, то тиристор сможет вклю­

читься окончательно. Практически в цепях управления высоковольт­

ными выключателями помех такой длительности не бывает, ложные

включеlШЯ тиристоров маловероятны. Длительность же управляюще­

го импульса тиристора должна быть больше длительности переходно­ го процесса. Дополнительная емкость конденсатора Сдявляется малым

сопротивлением, шунтирующим тиристор и защищающим его от по­

мех. При оmирании тиристора конденсатор Сдразряжается через него. Стабилитрон VD3 ограничивает напряжение на тиристорном оп­ троне (см. рис. 2.47, а) и контакте К геркона (рис. 2.47,6), конденса­ торы Cl, С2, С3 защищают тиристоры VD5 и цепи оптрона VU от

кратковременных помех.

Выходные устройства отображения информации служат ДЛЯ вы­ ведения полученной информации о состоянии контролируемых

108

а

-110 (220) В

Рис. 2.47. Выходные тиристорные элементы на основе: а - тиристорного оптрона; б - герконового реле

объектов «<ВЮIl0чено», «Отключено»), исправной работе устройств

или возникновении отдельных нарушений на панель сигнализации. В устройствах телемеханики «Лисна» используются два типа маг­

нитотиратронных сигнальных ячеек: для одно- и двухпозиционных

сигналов.

В одllОnО3UЦUО1JIIЫХ СU21lШlЫIЫХ ячейках (рис. 2.48, а) сердечник Т

выполнен из пермаллоя с прямоугольной петлей гистерезиса. На сер­

дечнике расположены четыре обмотки: записи WЗ' считывания Wсч' сброса Wс6 и выходная W В' К выходной обмотке ПОДКЛlочен сUгналь-

109