книги / Элементы автоматики и счетно-решающие устройства

тенциала Uc, = Д Uu подаваемого через КП. Следовательно, второе

приращение выходного напряжения

и т. д., т. е. все ступеньки выходного напряжения будут одинако­ выми, а его величина после поступления N импульсов будет равна

Ci + с 2

Пе р е к л ю ч а т е л и

ВПКН с активными делителями необходимо в определенном порядке переключать сопротивления делителя. В зависимости от типа делителя используются переключатели как просто замыкаю­ щие, так и переключающие (двухпозиционвые). Во всех случаях

при создании точных ПКН к характеристикам переключателей предъявляются весьма жесткие требования. В идеальном случае переключатель должен иметь в замкнутом состоянии сопротивле­ ние Ra=0, а в разомкнутом Rp= 00 и не создавать паразитных

э. д. с. или токов в переключаемых электрических цепях. Наиболее полно этим требованиям удовлетворяют контакты электромагнит­ ных реле, получивших в связи с этим широкое применение для соз­ дания высокоточных ПКН.

Иногда быстродействие электромагнитных реле (не более 1000 срабатываний в секунду) оказывается недостаточным и для комму­ тации переключателей приходится использовать бесконтактные реле. Переключатели в этом случае могут быть также только бес­ контактными, например по типу схем «И», рассмотренных в нача­ ле главы. Однако обычные схемы «И» не соответствуют указанным выше специфическим требованиям и в ПКН используются специ­

Наилучшими характеристиками обладают бесконтактные пере­ ключатели на транзисторах, простейшие типовые схемы которых для работы на замыкание и на переключение приведены на рис. 9. 18. Основные положения работы транзисторов в ключевом режиме были изложены в гл. II при рассмотрении модуляторов. Переключатель на рис. 9.18, а отпирается или запирается в зави­

симости от полярности управляющего напряжения £/у, приложен­ ного между базой и коллектором транзистора. В схеме рис. 9. 18, б применены транзисторы разной проводимости (р—п—р и п—р—п)

Поэтому, когда один из транзисторов запирается, то другой отпи­ рается и наоборот, в зависимости от полярности t/y.

Для повышения стабильности транзисторных переключателей и снижения их паразитных э. д. с. и токов часто применяются спе­ циальные способы уменьшения влияния этих факторов. Однако их

ПКН с контактными переключателями, в которых суммарная по­

Существуют две основные разновидности дискретных делите­ лей— последовательные (делители напряжения) и параллельные (делители тока). В последовательных делителях переключатели

только контактные переключатели, так как бесконтактные пере­ ключатели имеют паразитные гальванические связи между вход­ ными и выходными цепями. В параллельных делителях эти связи

ного напряжения UK) сопротивления /? Вых- В последовательных делителях RBX постоянно, a RBых меняется от 0 до ^выхтах. В па­ раллельных делителях, наоборот, RBых постоянно, а /?вх меняется

в широких пределах.

Десятичная система построения делителей наиболее удобна для цифрового отсчета и позволяет использовать для переключения одного разряда всего один элемент — шаговый искатель. Однако общее количество сопротивлений и число переключений будет при этом самое большое. С этой точки зрения самой экономичной яв­ ляется двоичная система. Для большего удобства получения деся­ тичного цифрового отсчета она часто заменяется несколько менее экономичной тетрадно-десятичной. В этих системах в каждом раз­ ряде может быть одновременно включено несколько сопротивле­ ний, т. е. применять шаговые искатели нельзя. Для коммутации пе­ реключателей в этом случае нужно иметь по одному реле на каж­ дый переключатель.

На рис. 9. 19 показаны две наиболее типовые схемы последова­ тельных делителей на 3 десятичных разряда, т. е. для представле­ ния дискретного ряда чисел от 0 до 1000. Десятичный делитель (рис. 9. 19, а) имеет 32 разрядных сопротивления, коммутируемых щетками шаговых искателей ШИ-1, ШИ-2 и ШИ-3. Для этой схемы сопротивления

(2^ H 10^ )= 5 r = const

вг 2- 5г+Ю-г

На рис. 9. 19,6 показан тетрадно-десятичный делитель, имею­ щий 24 разрядных сопротивления, коммутируемых по очереди при движении шагового искателя ШИ при помощи 12 реле Pj—Р При срабатывании каждого реле (например, Pi) шунтируется со­ противление верхнего ряда и вводится в цепь съема UK соответсг

вующее сопротивление нижнего ряда. При этом общее сопротив­ ление в цепи источника Е0 остается неизменным, а величина L

определяется количеством сопротивлений, введенных в нижнем ряду. Реле выключаются или самоблокируются (схема самоблоки­

т. е. реле Р4, Рб, Р9 и Р 12 после срабатывания должны самобло-

кироваться.

Две наиболее типовые схемы параллельных делителей показа­ ны на рис. 9. 20. Переключатели здесь изображены условно, так как они могут быть и бесконтактными. Выходное напряжение UK

ьоог гоог юо г woг йог гог го г /ог t r г г г г г

6)

Рис. 9. 19. Последовательные делители

определяется суммой разрядных токов, протекающих через сопро­ тивления при верхних положениях переключателей. Делитель об­

( 1 - r t G o и выходное напряжение делителя

системой кодирования. Так, например, для трехразрядного тетрад­ но-десятичного делителя (рис. 9.20, а) с кодом 1, 2, 2, 4 они при­ няты равными: 0,1; 0,2; 0,2; 0,4; 0,01; 0,02; 0,02; 0,04; 0,001; 0,002; 0,002; 0,004. Чтобы максимальная сумма этих коэффициентов рав­ нялась 1, в схему введена дополнительная цепь с коэффициентом

поэтому для расчета разрядных сопротивлений задаются выход­ ным сопротивлением Явы* делителя. Тогда

весовые коэффициенты каждой последующей тетрады в 10 раз при тех же разрядных сопротивлениях. Легко показать при этом, что

го делителя, позволяющий обойтись всего 4 номиналами разряд­ ных сопротивлений (на рис. показан в качестве примера делитель на 6 двоичных разрядов). Легко показать, что в каждой i-й узло­

а потенциалы каждой следующей справа точки уменьшаются в два раза, т. е. потенциал предпоследней (т—1)-й точки (т — коли­

чество двоичных разрядов делителя) равен

9.3.2. Преобразователи непрерывных величин в цифровые (ПНК)

В современной технике применяются самые разнообразные пре­ образователи непрерывных величин в цифровые. Ниже будут крат­ ко рассмотрены только наиболее типовые методы преобразования в код пространственных перемещений, интервалов времени и элек­ трических напряжений.

П р е о б р а з о в а н и е п р о с т р а н с т в е н н ы х п е р е м е щ е н и и в к о д

Такие преобразователи применяются в основном для линейных и угловых перемещений с использованием специальных кодирую­ щих дисков или линеек, на которые в зависимости от типа считы­ вающего устройства наносятся символы (0 или 1) кода в виде проводящих и непроводящих участков (контактные считывающие устройства), прозрачных и непрозрачных участков (фотоэлектри­ ческие считывающие устройства), магнитных и немагнитных уча­ стков (индукционные считывающие устройства) и т. д. На один разряд кода нужна одна дорожка символов и одно считывающее устройство, причем считывающие устройства всех разрядов обыч­ но располагаются на одной линии, перпендикулярной разрядным

дорожкам. Пример построения подобного диска на 5 двоичных раз* рядов показан на рис. 9. 21, а (заштрихованы символы «1»).

Обычный двоичный код при этом не применяется из-за возмож­ ных (за счет конечной ширины элемента считывания) на границах символов ошибок считывания, так как в этом случае два соседних числа могут различаться на несколько разрядов, а считываемое число может иметь разряды от обоих пограничных чисел. Так, например, на границе чисел 01111 (15) и 10000 (16) могут быть считаны числа 11111 (31) и 00000 (0).

W!5

Для предотвращения подобных ошибок применяются специаль­ ные циклические коды, в которых соседние числа отличаются только в одном разряде, т. е. ошибка считывания не может пре­ вышать шага квантования. Это достигается за счет того, что при изменении любого числа на единицу в циклическом коде изменя­ ется только один символ. Пример соотношения между десятичным, двоичным и циклическим кодом показан в табл. 9.4, а диок с цик­ лическим кодом — на рис. 9.21,6.

Разряды циклического кода не имеют постоянного «веса», что затрудняет последующую обработку информации, полученной в циклическом коде. Обычно ее предварительно необходимо пере­ вести в обычный двоичный код, для чего пользуются следующим правилом. Все цифры старших разрядов (до первой единицы вклю­ чительно) циклического кода сохраняются в двоичном коде; для остальных разрядов цифра сохраняется, если слева от данного раз-

ряда в циклическом коде было четное число единиц, и меняется, если число единиц нечетное. Например,

число в циклическом коде: 01100101, число в двоичном коде: 01000110.

Рис. 9.22. Полусумматор (а) и схема с генератором так­ тов (б)

Построение преобразователей циклического кода в двоичный использует данное правило и зависит от способа снятия цикличе­ ского кода. При параллельном способе на каждый разряд исполь­ зуется полусумматор (рис. 9.22, а), т. е. сумматор двух чисел (А и В) без операции переноса единицы. При последовательном спо­ собе наиболее проста схема (рис. 9.22, б) с генератором тактов