Разработка цифрового устройства контроля и управления
Состав и условия функционирования устройства.
Устройство предназначено для подсчета импульсов перемещения механизма подачи, формирования сигнала на включение электромагнитного исполнительного механизма и записи базового кода. Струкгурная схема устройства влючает (см рис. 1):
— формирователь импульсов слежения /имп;
— блок управленя (БУ), на который поступают: сигнал L от датчика наличия (ДН) механизма подачи в зоне слежения, сигнал S от оператора на обнуление счетчика и сигнал U дешифратора на запрещение счета;
— блок установки базового кода (БК);
— счечик (СЧ);
— дешифратор (ДШ), определяющий момент появления в счетчике заданного количества импульсов слежения и формирующий сигнал +у на включение исполнительного механизма,
— формировать [F(+y)], вырабатывающий единичный импульсный сигнал [u] при поступлении на вход сигнала с дешифратора +у; ,
— блок индикации (БИ), позволяющий контролировать содержимое счетчика и появление сигнала дешифратора. Индикация содержимого счетчика выполняется в десятичной системе счисления;
— преобразователь транзисторный (РТ), усиливающий сигнал включения электромагнитного исполнительного механизма по мощности.
Рисунок 1 Структурная схема цифрового устройства контроля и управления
Условия функционирования устройства
При стробирующем сигнале L=1 счетчик суммирует импульсы, поступающие с формирователя Fимп - При поступлении числа импульсов N1 формируется команда на включение исполнительного механизма и сигнал запрещения счета U. Через время tз сигнал запрещения счета снимается, затем снимается стробирующий сигнал с датчика наличия. При снятии сигнала L в счетчик записывается число базового кода N2. Обнуление счетчика выполняется дополнительно оператором с помощью кнопки S через формирователь F(+S).
Контроль считаемых импульсов, базового кода и сигнала дешифратора выиолняется с помошью элементов индикации.
Исходные данные
N1 = 21; N2 = 43; tз = 0,2мс
Последовательность разработки устройства.
В процессе разработки цифрового устройства контроля и управления решаются следующие задачи.
1. Выбор типа счетчика и их количества: определение входов и выходов, задействованных в схеме.
Выбираем счетчик типа К155ИЕ7. Он позволяет произвести запись базового кода, его содержимое достаточно просто выводится на индикщию через микросхему типа К155ИД1. Количество счетчиков равно определяется разрядности записываемого или считаемого числа
7. Расчет схема блока дешифратора.
Использование двух четырехразрядных счетчиков для представления двухразрядных десятичных часел N7 или N7 позволяет записать логическую функцию дешифратора выражением:
где у —переменная сигнала яа выходе дешифратора; xij — перемешая на i-том выходе i-того счетчика с весом j, знак ~ означая условный характер переменной, он показывает, что соответствующая переменная может принять единичное значение (этом случае она запишется прямым значением).
Для заданного устройства (N7=77)переменные дешифратора запишутся в следующем виде
Следовательно
Логическая функция дешифратора реализуется логическим элементом И на восемь входов.
7. Расчет схемы установки базового кода
Для записи некоторого кода в счетчик следует на входах D7…D7 счетчика каждого десятичного разряда установить сигналы, соответствующие требуемому числу. Для рассматриваемого устройства (N7=77) базовый код можно записать через входы счетчика следующим образом:
7. Синтез функциональной схемы управления.
Условия функционирования цифрового устройста позволяют составить формулу включения исполнительного элемента Q (появление сигнала разрешения счета)
и логические уравнения автомата с памятью
Полученные уравнения позволяют синтезировать схему управления, показанную на рис 7.
Рисунок 2. Функциональная схема блока управления
Воспользуемся методикой реализации логических функций на элементах И-НЕ. В результате уравнения автомата примут вид
Соответствующая функциональная схема устройства управления показана на рис 7.
Рисунок 3. Функциональная схема устройста управления
7. Функциональная схема цифрового устройста контроля и управления
Объединяя схемы устройств в единую схему, получим общую функциональную схему цифрового устройства и управления.
В качестве формирователей импульсов конечной длительности используем схему, показанную на рис.7.
Рисунок 4. Формирователь импульсов
Для реализации заданной длительности импульса отрицательной полярности, номиналы резистора и конденсатора выбираем следующими:
R7 = 7,7 кОм, C7 = 7,77 мкФ.
