CS259426B1

CS259426B1 - Digital-to-analogue converter connection for position differential elements with microcomputer

Info

Publication number: CS259426B1
Application number: CS867665A
Authority: CS
Inventors: Zdenek Kolman; Vojtech Prchlik; Zdenek Vavra; Vladimir Vurm
Original assignee: Zdenek Kolman; Vojtech Prchlik; Zdenek Vavra; Vladimir Vurm
Priority date: 1986-10-23
Filing date: 1986-10-23
Publication date: 1988-10-14
Also published as: CS766586A1

Abstract

Řešení se týká zapojení číslicově-analogového převodníku pro diferenční členy polohových servomechanismů obráběcích strojů s mikropočítačem a spočívá ve využití ná sobící schopnosti monolitického D/A převodníku pro rozšíření jeho rozsahu, tj. počtu převáděných hitů v polohových diferenčních členech. Podstatou je propojení následují cích bloků podle připojeného výkresu: monoliíickéhq D/A násobícího převodníku, zdroje referenčního napětí, analogového dě liče, analogového přepínače a mikropočíta če. Řešení je určeno pro polohové diferenč ní členy s mikropočítačem pro zařazení do regulační polohové smyčky souřadnic obrá běcích strojů a je ho možno využít všude tam, kde je D/A převodník spojen s mikropočítačem a kde se nepožaduje maximální rozlišovací schopnost D/A převodu v celém rozsahu.The solution concerns the connection of a digital-to-analog converter for differential elements of position servomechanisms of machine tools with a microcomputer and consists in using the multiplying ability of a monolithic D/A converter to expand its range, i.e. the number of converted hits in position differential elements. The essence is the connection of the following blocks according to the attached drawing: monolithic D/A multiplying converter, reference voltage source, analog divider, analog switch and microcomputer. The solution is intended for position differential elements with a microcomputer for inclusion in the control position loop of machine tools coordinates and it can be used wherever the D/A converter is connected to a microcomputer and where the maximum resolution of the D/A conversion is not required in the entire range.

Description

Řešení se týká zapojení číslicově-analogového převodníku pro diferenční členy polohových servomechanismů obráběcích strojů s mikropočítačem a spočívá ve využití násobící schopnosti monolitického D/A převodníku pro rozšíření jeho rozsahu, tj. počtu převáděných hitů v polohových diferenčních členech. Podstatou je propojení následujících bloků podle připojeného výkresu: monoliíickéhq D/A násobícího převodníku, zdroje referenčního napětí, analogového děliče, analogového přepínače a mikropočítače. Řešení je určeno pro polohové diferenční členy s mikropočítačem pro zařazení do regulační polohové smyčky souřadnic obráběcích strojů a je ho možno využít všude tam, kde je D/A převodník spojen s mikropočítačem a kde se nepožaduje maximální rozlišovací schopnost D/A převodu v celém rozsahu.The solution concerns the connection of a digital-to-analog converter for differential members of positional servomechanisms of machine tools with microcomputer and it consists in utilizing the multiplication capability of the monolithic D / A converter to extend its range, ie The essence is to connect the following blocks according to the attached drawing: monolithic D / A multiplication converter, reference voltage source, analog divider, analog switch and microcomputer. The solution is designed for position differential members with microcomputer for inclusion in the position control loop of machine tool coordinates and can be used wherever the D / A converter is connected to the microcomputer and where the maximum resolution of the D / A conversion is not required in the whole range.

Vynález se týká zapojení číslicově-analogového převodníku pro polohové diferenční členy s mikropočítačem.BACKGROUND OF THE INVENTION The invention relates to a digital-to-analog converter for position differential members with a microcomputer.

Dosud známé zapojení využívá monolitický D/A násobící převodník s nižším počtem převáděných bitů, přičemž analogový vstup referenčního napětí monolitického D/A násobícího převodníku je připojen na výstup analogového· přepínače, jehož první vstup je spojen s výstupem zdroje referenčního napětí. Na tento zdroj je připojen rovněž vstup analogového· děliče, jehož výstup je spojen s druhým vstupem analogového přepínače. Číslicový vstup D/A převodníku je spojen s výstupem číslicového přepínače, na jehož první vstup je připojen výstup polohové odchylky řídicího počítače, který je připojen rovněž do vstupu číslicového děliče. Výstup číslicového děliče je připojen na druhý vstup číslicového přepínače a na vstup rozhodovacího bloku, jehož výstup je spojen s ovládacím vstupem číslicového přepínače a analogového přepínače.The prior art uses a monolithic D / A multiplier converter with a lower number of bits to be converted, with the analog reference voltage input of the monolithic D / A multiplier converter connected to the analog switch output whose first input is connected to the reference voltage source output. An analogue splitter input is also connected to this source, the output of which is connected to the second analog switch input. The digital input of the D / A converter is connected to the output of the digital switch whose first input is connected to the position deviation output of the control computer, which is also connected to the input of the digital divider. The output of the digital divider is connected to the second input of the digital switch and the input of the decision block, the output of which is connected to the control input of the digital switch and the analog switch.

Řešení využívá násobící schopnosti monolitického D/A převodníku pro rozšíření jeho rozsahu, tj. počtu převáděných hitů v polohových diferenčních členech a skutečnost, že při vyšších rychlostech pohybu, tj. při vyšších hodnotách polohové odchylky, není nutné, aby byl převod na analogové napětí prováděn s diskrétností 1 inkrementu, jako je tomu v okolí nulové odchylky. Napětí na výstupu monolitického D/A převodníku se nezmění, jestliže je vstupní číslicový údaj převodníku vydělen číslem k a referenční napětí monolitického D/A převodníku je vynásobeno týmž číslem k.The solution uses the monolithic D / A converter's multiplier capabilities to expand its range, ie the number of hits to be transferred in positional differential members, and the fact that at higher motion speeds, ie at higher positional deviation values, it is not necessary to convert to analog voltage with a discretion of 1 increment, as is the case around zero deviation. The voltage at the output of the monolithic D / A converter will not change if the digital input of the converter is divided by the number k and the reference voltage of the monolithic D / A converter is multiplied by the same number k.

Většinou však bývá součástí moderního diferenčního· polohového členu mikropočítač a v těchto případech mohou být některé bloky shora uvedeného zapojení realizovány programově v tomto mikropočítači, což vede k zjednodušení zapojení při zachování jeho výhod.Mostly, however, a microcomputer is part of a modern differential positioning member and in these cases some of the blocks of the above-mentioned circuitry can be implemented programmatically in the microcomputer, which leads to simplification of the circuitry while maintaining its advantages.

Řešení podle vynálezu spočívá v tom, že programem mikropočítače jsou realizovány rozhodovací blok, číslicový dělič a číslicový přepínač.The solution according to the invention is characterized in that a decision block, a digital divider and a digital switch are implemented by the microcomputer program.

Podstata zapojení spočívá v tom, že se využívá monolitický O/A násobící převodník, jehož analogový vstup referenčního· napětí je připojen na výstup analogového přepínače, jehož první výstup je spojen s výstupem zdroje referenčního napětí, kam je připojen rovněž vstup analogového děliče, jehož výstup je spojen s druhým vstupem analogopRedmEtThe principle of connection is that a monolithic O / A multiplication converter is used, whose analog reference voltage input is connected to the output of an analog switch whose first output is connected to the output of the reference voltage source, where the analog divider input is connected. it is connected to the second input analogopRedmEt

Zapojení číslicově-analogového převodníku pro polohové diferenční členy s mikropočítačem, vyznačující se tím, že využívá monolitický D/A násobící převodník (1), jehož analogový vstup referenčního) napětí je připojen na výstup analogového přepínače (4), jehož první vstup je spojen s výstupem zdroje referenčního napětí (2), kam je připojen vého přepínače, jehož ovládací vstup je spojen s řídicím výstupem mikropočítače, přičemž číslicový vstup D/A převodníku je spojen s číslicovým výstupem polohové odchylky mikropočítače.Connection of a digital-to-analog converter for positional differential elements with a microcomputer, characterized in that it uses a monolithic D / A multiplier converter (1), whose analog reference voltage input is connected to the output of the analog switch (4), the output of a reference voltage source (2) to which a switch is connected, the control input of which is connected to the microcomputer control output, wherein the digital input of the D / A converter is connected to the digital output of the microcomputer positional error.

Na připojeném výkrese je znázorněno blokové schéma zapojení číslicově-analogového převodníku pro polohové diferenční členy s mikropočítačem, kde analogový vstup referenčního napětí monolitického D/A násobícího převodníku 1 je připojen na výstup analogového přepínače 4, jehož první vstup je spojen s výstupem zdroje referenčního napětí 2, kam je připojen rovněž vstup analogového· děliče 3. Výstup analogového děliče 3 je spojen s druhým vstupem analogového přepínače 4, jehož ovládací vstup je spojen s řídicím výstupem mikropočítače 5 a číslicový vstup D/A převodníku 1 je připojen na číslicový výstup polohové odchylky mikropočítače 5.The attached drawing shows a block diagram of a digital-to-analog converter for positional differential members with a microcomputer, where the analog reference voltage input of the monolithic D / A multiplier converter 1 is connected to the analog switch 4 output whose first input is connected to the reference voltage source 2 where the analogue divider 3 input is also connected. The analogue divider 3 output is connected to the second input of the analog switch 4, the control input of which is connected to the microcomputer control output 5 and the digital input of the D / A converter 1 is connected to the microcomputer positional offset digital output. 5.

V zapojení podle vynálezu pracuje monolitický D/A převodník 1 ve dvou režimech. V oblasti malých polohových odchylek, kdy je absolutní hodnota odchylky menší než základní rozsah monolitického D/A převodníku 1 je na číslicový vstup monolitického D/A převodníku přiváděna přímo hodnota odchylky a na analogový vstup referenčního· napětí hodnota u_ref/k. Pokud je hodnota odchylky taková, že přesahuje základní rozsah převodníku, je vydělena číslem k a současně je referenční napětí k-krát vynásobeno — u_ref.In the circuit according to the invention, the monolithic D / A converter 1 operates in two modes. In the area of small positional deviations, where the absolute value of the deviation is less than the basic range of the monolithic D / A converter 1, the deviation value is directly applied to the digital input of the monolithic D / A converter and u is _referenced u. If the value of the deviation is such that it exceeds the basic range of the transmitter, it is divided by the number k and at the same time the reference voltage is multiplied by - u _ref .

Výše uvedené zapojení může být realizováno· využitím 12 bitového D/A monolitického převodníku, jehož rozsah je v zapojení podle vynálezu rozšířen na 15 bitů. Tato délka slova je dostatečná pro řízení polohových servomechanismů na obráběcích strojích při inkrementu odměřování 1/zm, maximální rychlosti posuvu 20 m/min. a zesílení polohové smyčky alespoň Kv = 20. Při rozšíření převodníku o 3 bity je referenční napětí měněno v poměru 1: 8 (1,25 V : 10 V], dělení osmičíselného údaje polohové odchylky lze realizovat jednoduše posunem bitů ve slově — 3X vpravo.The above connection can be realized by using a 12-bit D / A monolithic converter whose range in the circuit according to the invention is extended to 15 bits. This word length is sufficient to control positional servomechanisms on machine tools at 1 / m increment, maximum feed rate of 20 m / min. and position loop gain of at least Kv = 20. When the converter is extended by 3 bits, the reference voltage is changed in a ratio of 1: 8 (1.25V: 10V), the 8-digit position offset can be realized simply by shifting the bits in the word - 3X to the right.

Vynález je určen pro polohové diferenční členy s mikropočítačem pro zařazení do regulační polohové smyčky souřadnic obráběcích strojů. Zapojení převodníku je možno využít všude tam, kde se nepožaduje maximální rozlišovací schopnost D/A převodu v celém rozsahu.The invention is intended for position differential members with a microcomputer for inclusion in a position control loop of machine tool coordinates. The wiring of the converter can be used wherever the maximum resolution of the D / A conversion in the whole range is not required.

Claims

Also include an analog divider input (3) whose output is coupled to a second analog switch input (4) whose control input is coupled to the microcomputer control output (5), wherein the digital input of the D / A converter (1) is coupled to the digital the microcomputer position deviation output (5).

1 sheet of drawings