Формирователь импульсов датчика положения Советский патент 1993 года по МПК G05B19/405 

Изобретение относится к области автоматизированных систем и может найти применение в следящих электроприводах, а также в электроприводах на базе синхронных и асинхронных электродвигателей с импульсными

датчиками для получения путевой информации с целью формирования синусоидального закона управления электроприводом в приводах подач металлорежущих станков-и других промышленных механизмов.

Известен формирователь, содержащий последовательно соединенные 1 и 2, 3 и 4 D-триггеры, D-входы первого и третьего триггеров подключены к первому и второму выходам датчика положения, динамические С-входы всех триггеров соединены с выходом тактового генератора, и их прямые выходы подключены к блоку логики, состоящему из первого и второго элементов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ и четырех ключей.

На фиг. 1 приведен наиболее типичный на практике случай появления в одном из каналов датчика положения (вх. 2) помехи (кратковременное изменение сигналов с 1 на О), которая приводит к ложной работе формирователя. Последнее приводит к снижению надежности и точности устройств, использующих такой формирователь.

Из известных решений наиболее близким по технической сущности и принятым за прототип является формирователь,, содержащий последовательно соединенные 1 и 2, последовательно соединенные 3 и 4 D-триг- гера, D-входы 1 и 3 триггеров через первый 27 и второй 28 элементы временной задержки соединены с Вх, 1 и Вх.2 выходами датчика положения которые через инверторы 35, 36, элементы ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 29, 30 и элементы И 31, 32 подключены к С-входам 1, и 3 триггеров, вторые входы элементов И 31, 32 и С-входы триггеров 2, 4 подключены к выходу тактового генератора 13, прямые выходы 1, 2, 3, 4 триггеров и инверсные выходы 1 и 3 триггеров соединены со входами элементов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 15, 16, 17, 18, выходы которых соединены со входами элементов И 33,34, выходы последних являются выходами формирователя.

Данный формирователь довольно прост по техническому решению, однако он обладает недостаточной помехозащищенностью. Схема формирователя защищает от помех, возникающих раздельно по времени в прямом или инверсном сигнале датчика положения ротора (инвертора 35, 36 функционально входят в состав датчика положения, см. техническое описание на серийно выпускаемые датчики положения ротора типа ЦДФ-9 ГЛЦИ.648141.006 ТО). Как показал опыт работы с данным типом датчиков на малых скоростях подач в металлорежущих станках с увеличением нагрузки на механизм увеличивается дребезг (кратковременные переключения фотодиодов датчика положения ротора) по фронтам импульсов путевой информации, что вызывает синхронное изменение информации на прямом и инверсном выходах Датчика (см. например, фиг. 4). При этом элементы 29,30 ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ не блокируют запись в триггера ложной информации, что

0

5

0

5

0

5

0

5

0

5

приводит к сбоям в работе формирователя, т.е. потере путевой информации, что снижает надежность и помехозащищенность устройств, в которых он применяется.

Целью изобретения является повышение помехозащищенности и надежности формирователя.

Схема формирователя представлена на фиг. 2; фиг. 3 поясняет его работу, На фиг. 2 и 3 приняты следующие обозначения.

1, 2, 3,4, 5, 6-О-триггеры, 7, 8 -дифференциальные приемники, 9, 10. 11, 12 - элементы ИЛИ-НЕ, 13 - генератор тактовых импульсов, 14 - узел логики, 15, 16, 17, 18 - элементы ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, 19,20,21, 22 - элементы И-НЕ, 23 - инвертор, - элементы,26-инвертор.

Вх. 1, Вх.1, Вх.2, Вх,2 - прямые и инверсные входы формирователя; Вых. 1, Вых. 4 - выходы удвоения Вперед и Назад формирователя; Вых. 2, Вых. 3 - выходы учетве- рения Вперед и Назад формирователя, U-напряжения; t-время; а-выход генератора тактовых импульсов; 61,62- выходы дифференциальных приемников; В1...В4 прямые выходы D-триггеров; п... щ - выходы элементов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ . Д1...Д4- выходы элементов ИЛИ-НЕ; BS, BS- инверсные выходы D-триггеров.

Формирователь работает следующим образом.

В исходном состоянии при неподвижном датчике положения независимо от состояния его выходов на Вых. 1, 2, 3, 4 формирователя сигналы единичного уровня.

При работе электропривода датчик положения, связанный кинематически с валом электродвигателя или осью объекта регулирования приходит во вращение и на его выходах появляется чередование сигналов единичного и нулевого уровня с частотой пропорциональной скорости вращения вала электродвигателя, которые поступают на Вх1. Вх.1, Вх.2 и Вх.2 формирователя, причем сигналы Вх.1 и Вх.2 сдвинуты относительно друг друга на 90 эл.градусов. При направлении вращения Вперед сигнал Вх.1 опережает сигнал Вх.2, при направлении вращения Назад сигнал Вх.2 опережает сигнал Вх.1. При отсутствии помех в линии связи и отсутствии дребезга фронтов импульсов датчика на выходах дифференциальных приемников 7 и 8 повторяется информация инверсных Вх1 и Вх.2, соответственно. В момент времени to при поступлении очередного изменения сигнала с 1 на О по Вх.1 D-триггер 1 передним фронтом тактового импульса устанавливается по его прямому выходу в 1, D-триггеры 2,3, 4 установлены по их прямым входам в это время в О. Частота импульсов тактового генератора выбирается из условия Ti3 fnep, где Тпер - время переключения D- триггеров 1-4. С учетом этого на прямом выходе D-триггера 2 сигнал единичного уровня появляется со сдвигом Аг Ттз + +Тпер. При этом на выходе элемента 15 формируется единичный импульс на время переключения D-триггеров 1, 2 длительностью А г,а на выходе элемента 9 нулевой импульс длительность Т13/2 по переднему фронту тактового импульса для исключения гонки фронтов, который устанавливает D-триггер 5 в нулевое состояние по инверсному выходу и возвращает в исходное единичное состояние по инверсному выходу D-триггер б, подготавливая его к примеру первого импульса при изменении сигнала Вх.2. Инверсный выход D-триггера 5 блокирует нулевым сигналом дальнейшее прохождение информации через элемент 10 до очередного формирования импульса по входу 2, который установит D-триггер 5 в исходное состояние. На элементах 16, 17 выполнены ключи направления вращения, которые разрешают прохождение сформированных выше импульсов по фронту изменения сигналов Вх. 1 и Вх.2 через соответствующие элементы 19, 20, 21 и 22. На Вых.1 и Вых.4 при этом формируются нулевые импульсы удвоенные по отношению к частоте импульсов датчика положения ротора, а на Вых.2 и Вых.З - учетверенные, соответственно, для направления вращения Вперед и Назад. Появление помехи в одном из каналов, например, Вх.1 не вызывает изменения информации на выходе дифферен- циального приемника, благодаря гистерезису. Появление дребезга, напри-4 мер, по заднему фронту сигнала Вх.2 не приведет к сбою в работе формирователя, так как D-триггер б блокирует следующие импульсы дребезга на входе элемента ИЛИ-НЕ 12.

Формула изобретения Формирователь импульсов датчика положения, содержащий последовательно соединенные первый и второй D-триггеры и последовательно соединенные третий и четвертый D-триггеры, генератор тактовых импульсов, подключенный к С-входам второго и четвертого D-триггеров. четыре элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, от л и ч а ю щ и и с я тем. что, с целью повышения помехозащищенности и надежности, введены пятый и шестой D-триггеры, четыре элемента ИЛИ- НЕ, два дифференциальных приемника с ги0

5

0

5

0

5

0

5

0

5

стерезисом. шесть элементов И-НЕ и два инвертора, выходы первого и второго элементов И-НЕ и первого и второго инверторов являются выходами формирователя импульсов датчика положения, выход генератора тактовых импульсов соединен с С- входами первого и третьего D-триггеров, прямые выходы которых подключены к первым входам соответственно первого и второго элементов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, вторые входы которых соединены с прямыми выходами второго и четвертого D-тригге- ров, первый вход второго элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ подключен к первым входам третьего и четвертого элементов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ. вторые входы которых соединены соответственно с инверсным и прямым выходами первого D- триггера, а выходы подключены соответственно к первым входам третьего и четвертого, пятого и шестого элементов И- НЕ, выходы первого и второго элементов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ подключены соответственно к первым входам первого и третьего, второго и четвертого элементов ИЛИ-НЕ, вторые входы первого и второго элементов ИЛИ-НЕ соединены с выходом генератора тактовых импульсов, выход первого элемента ИЛИ-НЕ - с С-входом пятого D-триггера и инверсным R-входом шестого D-триггера, выход второго элемента ИЛИ- НЕ подключен к С-входу шестого D-триггера и инверсному R-входу пятого D-триггера, инверсный выход которого соединен с вторым входом третьего элемента ИЛИ-НЕ, инверсный выход шестого D-триггера - с вторым входом четвертого элемента ИЛИ- НЕ, выход третьего элемента ИЛИ-НЕ подключен к вторым входам третьего и шестого элементов И-НЕ, вторые входы четвертого и пятого элементов И-НЕ - к выходу четвертого элемента ИЛИ-НЕ, D-входы первого и третьего D-триггеров соединены соответственно с выходами первого и второго дифференциальных приемников, входы которых являются входами формирователя импульсов датчика положения, выход третьего элемента И-НЕ подключен к входу первого инвертора и к первому входу первого элемента И-НЕ, второй вход которого соединен с выходом пятого элемента И-НЕ. выход четвертого элемента И-НЕ соединен с первым входом второго элемента И-НЕ, второй вход которого подключен к выходу шестого элемента И-Н Е и входу второго инвертора.

«ч. - s4 СЭ « КЗ «О Ю r-

Kr 3poir rof 0 - « oro x, ti cj§

tS «S

& is

S5 6 6 ч U -

:±j

Изобретение относится к области автоматизированных систем. Цель изобретения - повышение помехозащищенности и надежности. Достигается цель тем, что форми- рователь, содержащий D-триггеры, генератор тактовых импульсов, узел логики, введены элементы ИЛИ-НЕ, два дифференциальных приемника с гистерезисом и D- триггеры, D-входы которых предназначены для подключения к источнику напряжения, инверсные входы D-триггеров соединены с элементами И-НЕ, выходы которых подключены к выходам формирователя, входы дифференциальных приемников подключены к входам формирователя, а выходы соединены с D-входами D-триггеров, С-входы которых подключены к выходам генератора тактовых импульсов и первым входам элементов ИЛИ-НЕ, выход первого элемента ИЛИ-НЕ соединен с D-триггером пятым и шестым, выход третьего элемента ИЛИ-НЕ соединен с С-входом шестого D-триггера и R-входом пятого D-триггера, выход первого D-триггера подключен через элемент исключающее ИЛИ ко вторым входам первого и третьего элементов И-НЕ и через третий элемент исключающее ИЛИ соединен со вторыми входами второго и четвертого элементов И-НЕ, прямой выход второго D- триггера через первый элемент исключающее ИЛИ подключен ко вторым входам первого и второго элементов ИЛИ- НЕ, прямой выход четвертого D-триггера через исключающее ИЛИ соединен с вторыми входами элементов ИЛИ-НЕ, а выход третьего D-триггера подключен ко вторым входам третьего и четвертого элементов исключающее ИЛИ. 4 ил. (Л С 00

1999Ш

Фиг.З

Sb

ц