Устройство для контроля интерполятора Советский патент 1983 года по МПК G05B23/02 G05B19/406 

со

:о

УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ ИНТЕРПОЛЯТОРА по $вт. СВ. 802933, отличающееся тем, что. с целью повшаения точности и надежностр устройства, в него дополнительно введены компаратор, источник прстоянно1чэ напряжения и два формирователя пилообразного напряжения, вход первого из котохжос подключен к выходу делителя частоты, а выход к первому входу компаратора, второй вход которого соединен с выходом источника постоянного напряжение, а выход - с входом фазЬрасадапителя, причем выход триггер.а через второй формирователь пилообразного напряжения подключен к второму входу блока регистрации.

0U2./

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике, и .может быть использовано для автоматической проверки точности работы интерполяторов, предназначенных ;для интерполяции сигналов измеритeльныx преобразователей перемещений.

По основному авт. св. № 802933 известно устройство для контроля интерполятора, содержащее блок регистрации, генератор импульсов, выход которого соединен с входом делителя частоты и первьлм входомтриггера, подключённого другим входом к, выходу интерполятора, а также интегратор, частотные фильтры и фазорасщепитель, вход которого подключен к выходу делителя частоты, выходы - через ч.астотные фильтры к входам интерполятора, вход интегратора соединен с выходом триггера, а выход - с входом блока регистрации 1 .

Однако изветное устройство характеризуется недостаточными точностью и надежностью, так как запаздывание интегрирующих звеньев {интегратора ) приводит к динамической погрешности и может иметь место потеря информации в виде выпадания отдельных информационных импульсов из алгоритма обработки из-за неправильной фазировки опорной и исследуемой последовательностей сигналов Целью изобретения является повышение точности и надежности устройства.

Цель достигается тем, что в устройство введены компаратор, источник постоянного напряжения и два формирователя пилообразного напряжения, вход первого из которых подключен к выходу делителя частоты, а выход - к первому входу компаратора, второй вход которого соединен с выходом источника постоянного напря женин, а выход - с входом фаэорасщепителя, причем выход триггера через второй формирователь пилообраного напряжения подключен к второму входу блока регистрации.

На фиг. 1 изображена блок-схема устройства , на фиг, 2 - временные диаграммы сигналов.

Устройство (фиг. l содержит генератор 1 импульсов, делитель 2 час тоты, формирователи 3 и 4 пилообразного напряжения, компаратор $, источник 6 постоянного напряжения, фазорасщепитель 7, частотные фильтры 8 и 9, контролируекялй интерполятор 10, триггер 11, интегратор 12 и блок 13 регистрации.

Устройство работает следующим образом.

Генератор 1 формирует последовательность импульсов с частотой f-.

частота делителя на п в делителе 2. Далее импульсы поступают на формирователь 3. Сигналы на выходах генератора, делителя и формирователя показаны на фиг. 2а, б, в. Пилообразное напряжение (фиг. 2в) поступает на один вход компаратора 5,

на другой вход которого подается опорное напряжение с источника 6 (показано на фиг. 2в штриховой линией ), В зависимости о-т величины опорного напряжения относительно сигналов генератора 1 меняется положение коротких импульсов, сформированных из переднего фронта сигнала, полученного на выходе компаратора 5.

Сдвинутая ( сфазированная последовательность коротких импульсов относительно импульсов генератора

, 1 (так называемая их фазировка с сдвигом л®) показана на фиг. 2г. Эти сигналы поступают на фазорасще питель 7, который на своих выходах образует две последовательности импульсов - синусоидальную и косинусоидальную (например, в виде симмесричных прямоугольных сигнсшов - меандров. Принцип работы фазорасщепителя 7 может быть использован любой. например, он может быть построен на двух счетных триггерах, каждый из которых срабатывает либо от переднего, либо от заднего фронтов импульсов, поступающих на вход фазорасще,пителя 7, при этом его выходные оротогональные сигналы имеют частоту в два раза меньшую, чем входные.

На обоих выходах фазорасщепителя 7 установлены соответственно фильтры 8 и 9, которые выделяют первую гармонику, т.е. на их выходах образуются соответственно синусоидальный и косинусоидальный гармоническиесигналы. Эти два сигнала поступают

на входы интерполятора 10, на его выходе, как устройства внутришагового деления, образуется последовательность коротких импульсов, расстояние между которыми по оси времени в некоторое число раз, равное коэффициенту интерполяции, меньше периода входного сигнала. Поэтому практически интерполятор представляет собой умножитель частоты. Если

предположить, что фазорасщепитель 7 обеспечивает разделение фаз без изменения частоты, на вход интерполятора поступают ортогональные сигналы частоты . При коэффициенте интерполяции, равном п, на

бРго выходе последовательность коротких импульсов имеет частоту f(,фиг. 2д ). Коэффициент интерполяции интеполятора 10 известен,и, исходя из него, выбирается коэффициент деления делителя 2.

Сигналы е выхода интерполятора

10поступают на один из входов триггера 11, на другой вход которого подается прямоугольное напряжение

с выхода генератора 1. Триггер 11 фронтом например, передним) импульсов э генератора 1 переводится из исходного логического состояния в другое, а фронтом импульсов с выхода интерполятора О О триггер

11переводится обратно в,11сходное логическое состояние, т.е . если

интерполятор 10 не обладает погрешностью (это значит, что расстояние по оси времени между короткими импульсами на выходе интерполятора - одинаково, т.е. внутришаговое деление (фиг. 2д ) производится точно и равномерно, на выходе триггера 11 формируются прямоугольные импульсы одинаковой длительности (фиг. . Поэтому на выходе интегратора i 2 образуется постоянное напряжение, которое регистрируется блоком 13.

Если интерполятор характеризуетс погрешностью, т.е. расстояние по оси времени между короткиьда импульсами на его выходе неодинаковое (фиг. 2з, то внутришаговое деление производится неравномерно, прямоугольные импульсы на выходе триггера 11 имеют неодинаковую длительность (фиг. 2и ), которая меняется в течение периода пропорционально погрешности, т.е. на выходе триггера

11имеет место широтно-импульсная 1одуляция (ШИМ ). При интегрировании ШИМ-импульсов на выходе интегратора

12образуется кривая погрешности, фиксируемая блоком 13. Из-за инерционности интегратора возможна ошибка запаздывания, что искажает записываемую кривую погрешность, т.е.

в принципе вносит неточности измерений, искажая достоверность результатов. При необходимости увеличить точность измерений, повышая достоверность , выходные ШИМ-импульсы с триггера 11 поступают на вход формирователя 4. При этом при отсутствии погрешности интерполяции у интерполятора 10, на выходе этого формирователя 4 образуется последовательность импульсов пилообразной формы с одинаковой амплитудой (фиг. 2ж). При определенном шаге (периоде Т импульсов с выхода интерполятсра 10 амплитуда сигналов пилообразной формы характеризуется величиной и, причем между этими величинами существует взаимооднозначное соответствие.

Если интерполятор 10 имеет погрешность, последовательность ШИМимпульсов на выходе триггера 11 пре образуется в формирователе 4 в Пилообразные импульсы (фиг. 2к) с

неравномерным распределением амплитуды. Величина этой неравномерности Л1Х, характеризует погрешность, которая выражается в долях периода последовательности коротких импульсов на выходе интерполятора и определяется из пропорции C-U

по формуле

o ли

л-с Т 1ГПри таком подходе исключены погрешности интегратора, кроме того при наблюдении последовательности

5 пилообразных импульсов, например, на экране осциллографа создается возможность фиксации детальио1о распределения этих импульсов и тем самым установления неточной работы или

0 неисправности того узла интерполятора 10, который ответственен за неправильное распределение того короткого импульса, которое и определяет погрешность. Кроме того, при оп5ределеннных случаях возможно резкое возрастание погрешности из-за того, что происходит потеря информации, в частности (фиг. 2 а, з ) короткие импульсы (заштрихованные } информа0 цин не дают и поэтому погрешность фиг. 2к велика.

I

Это происходит потому, что импульсы с выхода генератора 1 в первом

5 случае приходят на вход Триггера 11 подряд два раза, так как расстояние между двумя импульсами, поступаюодами на второй вход триггера с выхода интепролятора 10, больше расстояния между импульсами с выхода генератора 1 и триггер 11 получает два импульса подряд (фиг. 2а, з Ji на бдин вход и поэтому На второй импульс гёне-j ратора 1 не реагирует. Во втором случае расстояние между двумя им5пульсами с выхода интерполятора 10 меньше и они поступают на второй вход триггера 11 два раза подряд (фиг. 2а, 3 ) и поэтому триггер 11 ие реагирует на второй импульс и

0 информация о нем теряется.

. Однако, если произвести фазировку коротких импульсов с помощью формиро-, вателя 3 компаратора 5 и источника 6, т.е. сдвинуть по фазе на величину Л® , например, вправо последова- , тельность коротких импульсов (фиг.2э, а после сдвига фиг. 2л) на выходе интерполятора 10 сдвига входных сигналов, то из ШИМ-сигналов, получен/ных после этого сдвига (фиг. 2м), образуется последовательность пилообразных сигнёшов (фиг. 2н.), причем точность измерений повысилась, Теперь перепад амплитуд, несущий информацию от этой погрешности, равен , что соответствует истине, та как все импульсы участвуют в формировании сигналов ШИМ, следовательно, и пилообразных. Пилообразное напря жение теперь состоит из семи пилообразных импульсов фиг. 2н), так как семь импульсов с интерполятора 10 :несут информацию, а не из шести (фиг. 2к).

Использование предлагаемого устройства позволяет получить техникоэкономический эффект, заключающийся в повьаиении точности и надежности контроля интерполяторов и в расширении функциональных возможностей устройства, которое может обнаруживать расстройку или.неисправность те основных узлов, которые эту погрешность вызывают.

f

/ИГ