CS268925B1

CS268925B1 - Wiring of a generator controlling voltage with hyperbolic waveform

Info

Publication number: CS268925B1
Application number: CS87675A
Authority: CS
Inventors: Jiri Loskot
Original assignee: Jiri Loskot
Priority date: 1987-02-03
Filing date: 1987-02-03
Publication date: 1990-04-11
Also published as: CS67587A1

Abstract

Zapojení generátoru je určeno zejmé na pro řízení stejnosměrných pohonů s požadavkem dodržení konstantní obvodové rychlosti rotujícího tělesa. Zapojení je provedeno tak, že vstup spouštěcího impulzu je přiveden na převodník dekadické hodnoty na kmitočet a současně na vstup převodníku kmitočtu na binární hodnotu. Vstup hodinového kmitočtu je přiveden na druhý vstup převodníku dekadické hodnoty na kmitočet a zároveň na druhý vstup převodníku kmitočtu na binární hodnotu. Výstup převodníku dekadické hodnoty na kmitočet Je přiveden na třetí vstup převodníku kmitočtu na binární hodnotu, jehož výstup je přiveden na vstup obvodu nastavení krajních mezí a současně na vstup lineárního číslicově analogového převodníku. Výstup obvodu nastavení krajních mezí je přiveden na poslední vstup převodníku kmitočtu na binární hodnotu. Výstup číslicově analogového převodníku je pf-tveden na výuLup analogového iiopétl.The generator connection is intended especially for controlling DC drives with the requirement of maintaining a constant peripheral speed of a rotating body. The connection is made in such a way that the input of the triggering pulse is fed to the decimal value to frequency converter and simultaneously to the input of the frequency to binary value converter. The input of the clock frequency is fed to the second input of the decimal value to frequency converter and simultaneously to the second input of the frequency to binary value converter. The output of the decimal value to frequency converter is fed to the third input of the frequency to binary value converter, the output of which is fed to the input of the limit setting circuit and simultaneously to the input of the linear digital-to-analog converter. The output of the limit setting circuit is fed to the last input of the frequency to binary value converter. The output of the digital-to-analog converter is fed to the output of the analog loop.

Description

Vynález se týká zapojení generátoru řídících napětí s hyperbolickým průběhem, zejména pro řízení stejnosměrných pohonů s požadavkem dodržení konstantní rychlosti rotujícího tělesa v závislosti na jeho proměnném průměru.The invention relates to the connection of a control voltage generator with a hyperbolic waveform, in particular for controlling DC drives with the requirement of maintaining a constant speed of a rotating body depending on its variable diameter.

Řízení stejnosměrných pohonů rotujícího tělesa, u kterého je požadováno dodržení konstantní obvodové rychlosti, je požadováno při mnoha průmyslových aplikacích. Příkladem je ultrazvuková kontrola jakosti rotujících válcových sochorů a výkovků rozdílných průměrů, kde je nutno udržet konstantní obvodovou rychlost v úzkém tolerančním pásmu, protože v závislosti na ní jsou dynamicky určovány parametry nalezených vad.Control of DC drives of a rotating body, where constant peripheral speed is required, is required in many industrial applications. An example is ultrasonic quality control of rotating cylindrical billets and forgings of different diameters, where it is necessary to maintain a constant peripheral speed within a narrow tolerance band, because the parameters of the found defects are dynamically determined depending on it.

Dosud se k řízení motorů, u kterých bylo nutno často měnit otáčky v závislosti na daném průměru rotujícího tělesa, nastavovalo vstupní napětí regulátoru analogově ze zdroje konstantního napětí děličem napětí. V případě, že došlo ke změně průměru rotujícího tělesa, bylo nutno znovu nastavit dělič prostřednictvím přepínače, který musel mít tolik odboček, kolik se vyskytovalo průměrů na rotujícím tělese. Pokud bylo požadováno dosažení otáček plynule, pomalým zvyšováním a nikoliv skokem z nuly, bylo nutno použít zdroj konstantního proudu, kterým se nabíjela kapacita kondepzátoru vhodné velikosti. K tomu bylo nutno použít nákladný kondenzátor a oddělovací stupeň s vysokým vstupním odporem pro udržení dané přesnosti napětí. Další nevýhoda dosavadního provedení spočívá v tom, že se zvětšujícím se počtem požadovaných průměrů neúměrně rostou nároky na nastavování děličů a provedení přepínače.Until now, to control motors where the speed had to be changed frequently depending on the diameter of the rotating body, the input voltage of the regulator was set analogically from a constant voltage source using a voltage divider. In the event that the diameter of the rotating body changed, it was necessary to reset the divider using a switch, which had to have as many taps as there were diameters on the rotating body. If it was required to achieve the speed smoothly, by slowly increasing it and not by jumping from zero, it was necessary to use a constant current source, which charged the capacity of a capacitor of a suitable size. For this, it was necessary to use an expensive capacitor and a separation stage with a high input resistance to maintain the given voltage accuracy. Another disadvantage of the current design is that the demands on adjusting the dividers and designing the switch increase disproportionately with the increasing number of required diameters.

Vynález vychází z tohoto známého stavu techniky a odstraňuje jeho nedostatky. Podstata vynálezu spočívá v takovém zapojení obvodu, že vstup spouštěcího impulzu je přiveden na převodník dekadické hodnoty na kmitočet a současné na vstup převodníku kmitočtu na binární hodnotu. Vstup hodinového kmitočtu je přiveden na druhý vstup převodníku dekadické hodnoty na kmitočet a zároveň na druhý vstup převodníku kmitočtu na binární hodnotu. Výstup převodníku dekadické hodnoty na kmitočet je přiveden' na třetí vstup převodníku kmitočtu na binární hodnotu, jehož výstup je přiveden na vstup obvodu nastavení krajních mezí a současně na vstup lineárního číslicově analogového převodníku. Výstup obvodu nastavení krajních mezí je přiveden na poslední vstup převodníku kmitočtu na binární hodnotu a výstup číslicově analogového převodníku je přiveden na výstup analogového napětí.The invention is based on this known state of the art and eliminates its shortcomings. The essence of the invention lies in such a circuit connection that the input of the trigger pulse is fed to the decimal value to frequency converter and simultaneously to the input of the frequency to binary value converter. The input of the clock frequency is fed to the second input of the decimal value to frequency converter and simultaneously to the second input of the frequency to binary value converter. The output of the decimal value to frequency converter is fed to the third input of the frequency to binary value converter, the output of which is fed to the input of the limit setting circuit and simultaneously to the input of the linear digital-to-analog converter. The output of the limit setting circuit is fed to the last input of the frequency to binary value converter and the output of the digital-to-analog converter is fed to the analog voltage output.

Obvod podle vynálezu řeší rovnici převodu zadaného průměrní na otáčky, při konstantní obvodové rychlosti, což je rovnice hyperboly, číslicovou technikou a teprve jeho posledním článkem je lineární číslicově analogový převodník.The circuit according to the invention solves the equation of the conversion given by the average to the revolutions, at a constant peripheral speed, which is the equation of the hyperbola, using digital technology and only its last element is a linear digital-to-analog converter.

Hlavní výhodou zapojení podle vynálezu je možnost nastavení libovolné hodnoty průměru v daných mezích. Další výhodou je stálá doba náběhu do zadaných otáček, neboli čím je větší průměr rotujícího tělesa, tím menší je rychlost náběhu, což odpovídá požadavkům ochrany proti přetížení pohonů. Obvod lze zapojit do smyčky vnější zpětné vazby, nebo napojit na řídící počítač.The main advantage of the circuit according to the invention is the possibility of setting any value of the diameter within the given limits. Another advantage is the constant ramp-up time to the specified speed, i.e. the larger the diameter of the rotating body, the smaller the ramp-up speed, which corresponds to the requirements of protection against overload of drives. The circuit can be connected to an external feedback loop, or connected to a control computer.

Příklad zapojení podle vynálezu je znázorněn na připojeném výkresu, kde na obr. 1 je zobrazeno blokové schéma obvodu a na obr. 2 jedno z možných konkrétních provedení obvodu u zařízení pro ultrazvukovou kontrolu jakosti sochorů.An example of a circuit according to the invention is shown in the attached drawing, where Fig. 1 shows a block diagram of the circuit and Fig. 2 shows one of the possible specific embodiments of the circuit in a device for ultrasonic quality control of billets.

Zapojení obvodu podle blokového schéma je provedeno tak, že vstup £ spouštěcího impulzu je přiveden na převodník £ dekadické hodnoty na kmitočet a současně na vstup převodníku £ kmitočtu na binární hodnotu. Vstup £ hodinového kmitočtu je přiveden na druhý vstup převodníku £ dekadické hodnoty na kmitočet a zároveň na druhý vstup převodníku 4 kmitočtu na binární hodnotu.The circuit is connected according to the block diagram in such a way that the input £ of the trigger pulse is connected to the converter £ of the decimal value to the frequency and simultaneously to the input of the converter £ of the frequency to the binary value. The input £ of the clock frequency is connected to the second input of the converter £ of the decimal value to the frequency and simultaneously to the second input of the converter 4 of the frequency to the binary value.

* ² - CS 260 925 Bl* ² - CS 260 925 Bl

Výstup převodníku χ dekadické hodnoty na kmitočet je přiveden na třetí vstup převodníku £ kaitoStu η» binární hodnotu, jehož výstup je přiveden na vstup obvodu % nastavení krajních mezí a současné na vstup lineárního číslicové analogového převodníku 6. Výstup obvodu nastavení krajních mezí je přiveden na poslední vstup převodníku £ kmitočtu na binární hodnotu. Výstup lineárního číslicově analogového převodníku 6. je přiveden na výstup 2 analogového napětí.The output of the decimal value to frequency converter χ is fed to the third input of the binary value to frequency converter £ kaitoStu η», the output of which is fed to the input of the limit setting circuit % and simultaneously to the input of the linear digital-analog converter 6. The output of the limit setting circuit is fed to the last input of the frequency to binary value converter £. The output of the linear digital-analog converter 6. is fed to the analog voltage output 2.

Příklad provedení zapojení obvodu pro zařízení pro ultrazvukovou kontrolu jakosti Sochorů má vstup 2. hodinového kmitočtu připojen přes déličku 41 k prvnímu vstupu monostabilního klopného obvodu 42. Druhý vstup monostabilního klopného obvodu 42 je spojen se vstupem £ spouštěcího impulzu. Třetí vstup monostabilního klopného obvodu 42 je spojen s výstupem dolní meze 52. Jeden výstup monostabilního klopného obvodu 42 je připojen k obvodu 53 paměti a jeho druhý výstup k druhému vstupu součinového hradla 43. První vstup součinového hradla 43 je připojen k programovatelnému děliči 32 kmitočtu, který je svými vstupy připojen k obvodu 31 předvolby a ke vstupu .2 hodinového kmitočtu. Třetí vstup součinového hradla 43 je připojen k výstupu obvodu 51 horní meze a čtvrtý vstup součinového hradla 43 k vývodu přeplnění obousměrného binárního čítače 45. Výstup součinového hradla 43 je přes součtové hradlo 44 připojen na vstup binárního čítače £2· ^Na součtové hradlo 44 je přiveden vstup £ signálu čítání nahoru. K dalšímu vstupu binárního čítače 45 je přiveden vstup 10 signálu čítání dolů. Výstup binárního čítače 45 je spojen se vstupy obvodu 51 horní meze, obvodu 52 dolní meze, paměti 53 a číslicově analogového převodníku £. Výstup 2 číslicově analogového převodníku 6 je výstupem požadovaného napětí. Výstup 8 paměti je signálem binární hodnoty pro porovnání okamžitých otáček s požadovanými otáčkami rotujícího tělesa. 'An example of a circuit for ultrasonic quality control of billets has a 2nd clock frequency input connected via a divider 41 to the first input of a monostable flip-flop 42. The second input of the monostable flip-flop 42 is connected to the input £ of the trigger pulse. The third input of the monostable flip-flop 42 is connected to the lower limit output 52. One output of the monostable flip-flop 42 is connected to the memory circuit 53 and its second output to the second input of the product gate 43. The first input of the product gate 43 is connected to a programmable frequency divider 32, which is connected by its inputs to the preselection circuit 31 and to the input .2 of the clock frequency. The third input of the product gate 43 is connected to the output of the upper limit circuit 51 and the fourth input of the product gate 43 to the overflow terminal of the bidirectional binary counter 45. The output of the product gate 43 is connected via the sum gate 44 to the input of the binary counter £2. The input £ of the count-up signal is fed ^to the sum gate 44. The input 10 of the count-down signal is fed to the next input of the binary counter 45. The output of the binary counter 45 is connected to the inputs of the upper limit circuit 51, the lower limit circuit 52, the memory 53 and the digital-to-analog converter £. The output 2 of the digital-to-analog converter 6 is the output of the desired voltage. The output 8 of the memory is a binary value signal for comparing the instantaneous speed with the desired speed of the rotating body. '

Obvod v zapojení podle vynálezu pracuje takto:The circuit in the connection according to the invention works as follows:

V klidovém stavu, to je bez přivedení spouštěcího impulzu na vstup £ je programovatelný dělič 32 kmitočtu, monostabilní klopný obvod 42 a obousměrný binární čítač 45 nulován a na výstupu lineárního číslicově analogového převodníku £ je nulové napětí. Hodinový kmitočet ze vstupu 2 je v děličce £1 vydělen na kmitočet o periodě dvojnásobné požadované době náběhu do plných otáček.In the idle state, that is, without a trigger pulse being applied to input £, the programmable frequency divider 32, the monostable flip-flop 42 and the bidirectional binary counter 45 are reset and there is zero voltage at the output of the linear digital-to-analog converter £. The clock frequency from input 2 is divided in divider £1 by a frequency with a period twice the required ramp-up time to full speed.

Přivedením spouštěcího impulzu na vstup £ je nejprve spuštěn programovatelný dělič 32 kmitočtu, což znamená, že podle nastavené dekadické hodnoty průměru rotujícího tělesa je touto hodnotou vydělen hodinový kmitočet. Současně je odblokován obousměrný binární čitač 45 a spuštěn monostabilní klopný obvod 42. který vygeneruje signál jedničkové úrovně délky času požadovaného pro náběh do otáček. Výstupní signál z děliče 32 kmitočtu a výstupní signál z monostabilního' klopného obvodu £2 jsou spolu s klidovým signálem od obvodu 51 horní meze a signálem přeplnění binárního čitače 45 přivedeny na součinové hradlo 43. které je signálem z klopného obvodu 42 odblokováno a umožní signálem z děliče 32 kmitočtu čítání v binárním čítači 45. Tento čítač £5 je zapojen pro čítání nahoru. Po ukončení signálu z klopného obvodu 42 se součinové hradlo 43 uzavře a v binárním čítači 45 je načítána binární hodnota úměrná výstupnímu signálu z děliče 32 kmitočtu. Tato binární hodnota je současně po celou dobu trvání signálu z klopného obvodu 42 v číslicově analogovém převodníku 6. převáděna na ekvivalentní hodnotu analogového výstupního napětí na výstupu 2· Současně je přivedena na obvod 51 horní meze a obvod 52 dolní meze. Obvod 51 horní meze srovnává binární hodnotu s nastavenou hodnotou maximálního měřeného průměru rotujícího tělesa a není-li tato hodnota překročena, vysílá na součinové hradlo 43 logickou 1.By applying a trigger pulse to input £, the programmable frequency divider 32 is first triggered, which means that according to the set decimal value of the diameter of the rotating body, the clock frequency is divided by this value. At the same time, the bidirectional binary counter 45 is unlocked and the monostable flip-flop 42 is triggered. This will generate a signal of the one level of the length of time required for acceleration to speed. The output signal from the frequency divider 32 and the output signal from the monostable flip-flop £2 are, together with the idle signal from the upper limit circuit 51 and the overflow signal of the binary counter 45, fed to the product gate 43. which is unlocked by the signal from the flip-flop 42 and enables counting in the binary counter 45 by the signal from the frequency divider 32. This counter £5 is connected for counting up. After the signal from the flip-flop 42 ends, the product gate 43 closes and a binary value proportional to the output signal from the frequency divider 32 is read in the binary counter 45. This binary value is simultaneously converted into the equivalent value of the analog output voltage at output 2 in the digital-to-analog converter 6 for the entire duration of the signal from the flip-flop 42. It is simultaneously fed to the upper limit circuit 51 and the lower limit circuit 52. The upper limit circuit 51 compares the binary value with the set value of the maximum measured diameter of the rotating body and, if this value is not exceeded, sends a logical 1 to the product gate 43.

CS 268 925 BlCS 268 925 Bl

V okamžiku překročení této maximální hodnoty vysílá logickou 0 a uzavírá eoučinové hradlo £3.· dí“>ž zamezí překročení horní meze· Obvod 52 dolní meze podobně srovnává binární hodnotu s přednastavenou hodnotou minimálního měřeného průměru rotujícího tělesa a svým výstupem na logickou 1 nedovolí opětnému překlopení klopného obvodu 42 zpět, dokud není načítána dostatečně veliká binární hodnota, čímž v případě nastavení průměru menšího než je minimální mez prodlouží výstupní signál z klopného obvodu 42 na délku, která postačuje k načítání na minimální hodnotu průměru.At the moment of exceeding this maximum value, it sends a logical 0 and closes the output gate £3. This prevents the upper limit from being exceeded. The lower limit circuit 52 similarly compares the binary value with the preset value of the minimum measured diameter of the rotating body and, by its output to a logical 1, does not allow the flip-flop circuit 42 to flip back again until a sufficiently large binary value is read, whereby in the case of setting the diameter smaller than the minimum limit, it extends the output signal from the flip-flop circuit 42 to a length sufficient to read the minimum diameter value.

Pro případné zapojení celého obvodu do zpětné vazby nebo připojení k počítači jc zapojen obvod 53 paměti, do kterého se zapíše signálem z klopného obvodu 42 načítaná hodnota. Dále Je mezi součinové hradlo 43 a binární čítač 45 zapojeno součtové hradlo £4, které lze vstupem 2, ovládat signálem čítání nahoru a binární čítač 45 vstupem 10 ovládat signálem čítání dolů. Těmito oběma signály lze z vnějšku nastavovat hodnotu binárního čítače £2, ^a tím i hodnotu analogového napětí na výstupu Hodnota nastavených otáček zůstává binárně zaznamenána v obvodu 53 paměti.For possible connection of the entire circuit to feedback or connection to a computer, a memory circuit 53 is connected, into which the value counted by the signal from the flip-flop circuit 42 is written. Furthermore, a summation gate £4 is connected between the product gate 43 and the binary counter 45, which can be controlled by the count-up signal via input 2 and the binary counter 45 can be controlled by the count-down signal via input 10. With these two signals, the value of the binary counter £2 can be set externally, ^and thus also the value of the analog voltage at the output. The value of the set speed remains binary recorded in the memory circuit 53.

Claims

Connection of a control voltage generator with a hyperbolic waveform, characterized in that the input /1/ of the triggering pulse is supplied to the decimal value to frequency converter /3/ and simultaneously to the input of the frequency to binary value converter /4/, the input /2/ of the clock frequency is supplied to the second input of the decimal value to frequency converter /3/ and simultaneously to the second input of the frequency to binary value converter /4/, while the output of the decimal value to frequency converter /3/ is supplied to the third input of the frequency to binary value converter /4/, the output of which is supplied to the input of the circuit /5/ for setting the extreme limits and simultaneously to the input of the linear digital-to-analog converter /6/, while the output of the circuit /5/ for setting the extreme limits is supplied to the last input of the frequency to binary value converter /4/ and the output of the digital-to-analog converter /6/ is supplied to the output /7/ of the analog voltage.