Цифровой измеритель скорости для микропроцессорных систем

 

Изобретение относится k области автоматики и позволяет повысить точность и надежность работы устройства , которое содержит датчик 1 перемещения , генератор 2 импульсов, три1- гер 3 сброса, блок 7 задержки, схемы И 8 и 9, блок 10 регистров, мультиплексоры 11,12, арифметический блок 13 и блок 14 управления. Введение новых элементов и образование новых связей между элементами устройства позволяет производить измерение скорости в интервале между последними импульсами датчика, предшествовавшими импульсу опроса от микроЭВМ. При работе устройства на одном из выходов блока 16 синхронизации в зависимости от знака скорости объекта управления имеют импульсы, а на другом выходе - постоянный уровень логической 1. Сигналы с выходов блока 16 § синхронизации поступают соответствен (Л но на R - и 6 -вхрды триггера 3, что дает возможность вьаделить знак скорости объекта управления. Выход триггера 3 является знаковым разрядом сформированного кода скорости.11 ил. фиэ. 1

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

„„SU„„126

А1 (51) 4 G 01 Р 3/489

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А BTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3810582/24-10 (221 05.11.84 (46) 07.11.86.Вюл. 11- 41 (/1) Минский радиотехнический институт (72) В.П.Кузнецов, А.П.Пашкевич, Ф.В.Фурман и С.И.Акулич (53) 531.767.621.317.36 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

М 538297, кл. G 01 P 3/48, 1976.

Авторское свидетельство СССР

У 670890, кл. G 01 P 3/48, 1979. (54) ЦИФРОВОЙ ИЗМЕРИТЕ1Ъ СКОРОСТИ

)gL МИКРОПРОЦЕССОРНЬБ СИСТЕМ (57) Изобретение относится к области автоматики и позволяет повысить точность и надежность работы.устройства, которое содержит датчик 1 перемещения, генератор 2 импульсов, триггер 3 сброса, блок 7 задержки, схемы

И 8 и 9, блок !О регистров, мультиплексоры 11,12, арифметический блок

13 и блок 14 управления. Введение новых элементов и образование новых связей между элементами устройства позволяет производить измерение скорости в интервале между последними импульсами датчика, предшествовавшими импульсу опроса от микроЭВМ. При работе устройства на одном иэ выходов блока 16 синхронизации в зависимости от знака скорости объекта управления имеют импульсы, а на другом выходе — постоянный уровень логической "1". Сигналы с выходов блока 16 ф синхронизации поступают соответственио иа R — и о -входы триггера 3, что (/) дает возможность выделить знак скорости объекта управления. Выход триггера 3 является знаковым разрядом сформированного кода скорости.11 ил.

1269028

Изобретение относится к автоматике и может быть использовано в цифровых системах управления электроприводами промышленных роботов, станков с числовым программным управлением и др.

Цель изобретения — повышение точности и надежности за счет того, что измерение скорости проводится в ин,тервале между (k+11 последними импульсами датчика, предшествовавшими импульсу опроса от микроЭВМ.

IIa фиг.l представлена структурная электрическая схема цифрового иэмери1 теля скорости; на фиг. 2 — схема датчика перемещения; на фиг..3 блок синхронизации; на фиг. 4 — временные диаграммы, поясняющие работу блока синхронизации; на фиг. 5— блок объединения и временные диаграммы его работы; на фиг. 6 — блок начального сброса; на фиг. 7 — блок, регистров; на фиг. 8 — схема ключа;, на фиг. 9 - схема арифметического блока; на фиг. 10 — схема мультиплексора; на фиг. Il — схема блока. управления.

Цифровой измеритель скорости содержит датчик 1 перемещения, генератор 2 импульсов, триггер 3, ключ 4, счетчик 5, блок 6 начального сброса, блок 7 задержки, первую 8 и вторую 9 схемы И, блок 10 регистров, первый

ll и второй 12 мультиплексоры, арифметический блок 13 и блок !4 управления.

Первый выход датчика 1 перемеще.ния подключен к первому входу первой схемы И 8 и входу блока 14 управления через блок 7 задержки, к второму входу ключа 4 и первому входу второй схемы И 9, второй и третий выходы датчика 1 перемещения соединены соответственно с 5 — и R -входами триггера 3, выход генератора 2 импульсов подключен к входу датчика 1 перемещения и первому входу ключа 4, выход блока 6 начального сброса соединен с третьим входом ключа 4 и вторым входом первой схемы И 8, первый и второй входы счетчика 5 подключены соответственнэ к первому выходу клюI ча 4 и выходу первой схемы И 8, а выход его — к первому входу блока 10 регистров, второй выход ключа 4 соединен с вторым входом второй схемы

И 9, выход которой подключен к второ му входу блока 10 регистров, первый

1О

35 и второй входы первого мультиплексора Il соединены соответственно с вторым и первым выходами блока 10 регистров, а третий вход — с первым выходом блока 14 управления и вторым входом арифметического блока 13, первый и второй входы второго мультиплексора 12 подключены соответственно к выходу арифметического блока 13 и второму выходу блока 10 регистров, первый вход арифметического блока 13 соединен с выходом первого мультиплексора 11,, третьи входы арифметического блока 13 и второго мультиплексора 12 подключены соответственно к второму выходу блока 14 управления и третьему выходу блока 10 регистров, третий выход блока 10 регистров вместе с выходами триггера 3 и второго мультиплексора 12 соединен с выходной шиной, третий выход блока 14 управления подключен к шине

"Требование обслуживания".

Датчик 1 перемещения содержит преобразователь "Перемещение — число импульсов" 15, блок 16 синхронизации и блок 17 объединения, причем первый и второй выходы преобразователя "Перемещение — число импульсов" 15 сое— динены с первым и вторым входами блока 16 синхронизации, третий вход которого подключен к входу датчика l перемещения., первый и второй выходы блока 16 синхронизации соединены соответственно с первым и вторым входами блока 17 объединения, выход которого подключен к первому выходу датчика 1 перемещения, второй и тре- тий выходы датчика 1 перемещения соединены соответственно с первым и вторым выходами блока 16 синхронизации.

Арифметический блок 13 содержит арифметико-логическое устройство 18 (АЛУ), инвертор 19 и регистр 20, причем первый вход арифметического блока 13 соединен с вторыми информационными входами АПУ 18, а его второй вход подключен к третьему и через инвертор 19 к четвертому входам управления АЛУ 18, выход регистра 20 соединен с первыми информационными входами АПУ 18 и выходом арифметического блока 13„ первый вход регистра 20 подключен к выходу АЛУ 18, а второй вход — к третьему входу арифметического блока 13.

Датчик 1 перемещения преобразует перемещение в последовательность им!

269028 пульсов, синхронизированных с импульсами генератора 2 импульсов.

Преобразователь "Перемещение число импульсов" 15 формирует две последовательности импульсов, сдвину- 5 тых по фазе на четверть периода.

Блок 16 синхронизации (фиг.3) осуществляет электрическое деление цены инкремента преобразователя 15 и обеспечивает синхронизацию. В зависимости от сигналов на входах блока 16 синхронизации на одном из его выходов появляются импульсы, а на другом — постоянный уровень логической "1". !5

Блок 17 объединения (фиг.5) осуществляет объединение импульсов с выходов блока 16 синхронизации и коррекцию датчика 1 перемещения при реверсе объекта управления. 20

Триггер 3 формирует разряд выходного кода, указывающий на знак скорости объекта управления. Блок 6 начального сброса осуществляет начальный запуск цифрового измерителя скорости (фиг.6). Счетчик 5 подсчитывает число импульсов от генератора 2 импульсов за интервал времени, меж1 ду двумя импульсами от датчика 1 перемещения. С-летчик 5 включен с инвер- Зб тором на втором входе. Блок 10 регистров (Лиг.7) осуществляет хранение кода перемещения объекта управления за каждые k последних интервалов между импульсами от датчика 1 переме-З щения, предшествовавших текущему моменту времени, а также управляет работой второго мультиплексора 12.

Ключ 4 совместно с блоком задержки 7 и первой 8 и второй 9 схемами 4р

И управляет работой счетчика 5 и блока 10 регистров (фиг.8).

Арифметический блок 13 (фиг.9) формирует код скорости по следующему алгоритму: 45

М,„=й; — М;„„+ М;,, 1

1 где Й ., = Е Й = -k i |

М ;, — код, формирующийся в арифметическом блоке 13 после прихода у! очередного импульса от датчика 1 перемещения;

Н, — код, хранившийся в арифметическом блоке 13 до прихода очередного импульса от датчика 1 перемещения; !!;,= ; 1,„ — код, сформированный счетчиком 5, за интервал времени между двумя последними импульсами от датчи ка 1 перемещения, — частота генератора импульсов ?;

И;,, — код счетчика за интервал времени с порядковым номером íà k меньшим, чем номер рассматриваемого . интервала.

Мультиплексор 11 служит для последовательной подачи в арифметический блок 13 кодов И; „ и М;„ . Информа- . ция на выходную шину поступает через мультиплексор 12. Структура мультиплексоров 1I и 12 одинакова (фиг.10 ).

Блйк 14 управления (фиг.11) служит для управления работой первого мультиплексора 11 и арифметического блока 13, а также формирует сигнал, помещаемый на шину "Требование обслуживания

Цифровой измеритель скорости работает следующим образом.

При включении питания либо.по сигналу оператора блок начального сброса 6 формирует импульс, устанавливающий триггер ключа 4 и счетчик 5 в ноль, в результате чего импульсы от генератора 2 импульсов через ключ 4 и вторую схему И 9 поступают на второй вход блока 10 регистров и происходит обнуление последнего. По приходе первого импульса с первого выхода датчика 1 перемещения триггер ключа 4 устанавливается в "1", этот же импульс после задержки поступает на первый вход первой схемы И 8 и на вход блока 14 управления, в результате чего происходит сброс счетчика 5,. обнуление арифметического блока и последовательность импульсов частоты поступает с выхода ключа 4 на гц суммирующий вход счетчика 5. После прихода каждого последующего импульса с первого выхода датчика 1 перемещения повторяется следующий цикл.

Импульс с первого выхода датчика

1 перемещения поступает на второй вход ключа 4 и через вторую схему И9 на второй вход блока 10 регистров.

11ри этом состояние ключа 4 не изменяется в процессе работы, а в блок 10 регистров записан код скорости, сформированный в счетчике 5. После задержки, величина которой обусловлена временем записи в блок 10 регистров, импульс от датчика 1 перемещения поступает на счетчик 5 и обнуляет его.

11осле чего счетчик 5 начинает формиS 126 рование кода скорости нового временного интервала. Этот же импульс поступает на вход блока 14 управления и устанавливает триггер 21 в "i", Сигнал с выхода триггера 21 поступает на третий вход первого мультиплексора 11 и на второй вход арифметического блока 13, в результате чего на втором входе AJIY 18 появляется через мультиплексор 11 код H,;i,+, а на

I управляющих третьем и четвертом входах AJIY 18 появляется код — ОС110, соответствующий выполнению AJ17 18 операции вычитания. С задержкой в блоке 24 импульс переводит триггер

21 в "0", триггер 22 в "1", и через схему И 23 поступает на третий вход записи арифметического блока 13. Величина задержки блока 24 определяется временем выполнения операции вычитания в АПУ 18. B регистр 20 запи" сан код (k, -H;„«) . С третьего выхода блока 14 управления на шину

"Требование обслуживания" подается сигнал, запрещающий съем информации с выходной шины цифрового измерителя скорости. Нулевой уровень на выходе триггера 21 обеспечивает подачу через мультиплексор 11 на второй. вход

А!!У 18 кода N;+, и на третий и четвертый управляющие входы АНУ 18 кода 11001, соответствующего операции суммирования. С задержкой, определяемой в блоке 25, импульс устанавливает триггер 22 в "0" и проходит через схему И 23 на третий вход арифметического блока 13, Величина этой задержки определяется временем выполнения операции суммирования в AJIY 18.

По фронту импульса с второго выхода блока 14 управления в регистр 20 арифметического блока 13 записан код

= Й, — !! k«+ H,tr . который там хранится до прихода следующего импульса с первого выхода датчика 1 перемещения. С третьего выхода блока 14 управления сигнал поступает на шину "Требование обслуживания" и разрешает съем информации с выхода цифрового измерителя скорости. Код скорости поступает на выход цифрового измерителя скорости через второй мультиплексор 12. При этом возможны два случая.

В зоне реверса при малых скоростях код H;q имеет в старших разрядах одну или несколько единиц, На третьем выходе блока 10 регистров

9028 Ь имеется уровень логической "1", который, поступая на управляющий третий вход второго мультиплексора 12,подключает к выходу мультиплексора 12 его вторые входы. На выходе цифровсго измерителя скорости имеется код скорости М;+,, поступающий с вторых выходов блока 10 регистров, т.е. определение кода скорости происходит

1О по одному, последнему, интервалу изб мерения ь;«

В случае, если в заданном количестве старших разрядов кода все нули, то на третьем выходе блока 10

15 регистров имеется уровень логического "0, который, поступая на третий управляющий вход мультиплексора 12, подключает к его выходу первые входы. На выходе цифрового измерителя

20 скорости имеется код, поступающий с выхода арифметического блока 13 Й т,е. оценка скорости происходит по интервалам измерения.

При работе устройства на одном иэ

25 выходов блока 16 синхронизации в зависимости от знака скорости объекта управления имеются импульсы, на другом — постоянный уровень логической

"1". Сигналы с первого и второго вы30 ходов блока 16 синхронизации поступают соответственно на 5 — и R -входы триггера 3 что дает воэможность выделить знак скорости объекта управления. Выход триггера 3 является знаковым разрядом сформированного кода скорости.

Таким образом, на выходе предлагаемого цифрового измерителя скорости имеется код знака скорости объек4О та управления, код модуля скорости либо H, „, код алгоритма получения кода скорости, получаемый с третьего выхода блока 10 регистров, а также сигнал разрешающий либо зап1 решающий считывание информации с выхода цифрового измерителя скорости.

Формула изобретения

50 Цифровой измеритель скорости для микропроцессорных систем, содержащий датчик перемещения, генератор импульсов, триггер, ключ, счетчик, причем выход генератора импульсов через

55 ключ подключен к первому входу счетчика, первый и второй выходы датчика перемещения соединены соответственно с вторым входом клича и 5 -входом

1269 триггера, отличающийся тем, что, с целью уменьшения погрешности, в него введены блок начального сброса, блок задержки, первая и вторая схемы И, блок регистров, первый и второй мультиплексоры, арифметический блок и блок управления, причем первый выход датчика перемещения через блок задержки подключен к входу блока управления и первому входу 10 первой схемы И, второй вход которой соединен с выходом блока начального сброса и третьим входом ключа, второй вход счетчика подключен к выходу первой схемы И, а выход — к перво- 15 му входу блока регистров, первый выход датчика перемещения и второй выход ключа через вторую схему И соединены с вторым входом блока регистров, первый и второй выходы которого че- 20 рез первый Мультиплексор подключены

028 8 к первому входу арифметического блока, первый и вторые входы второго мультиплексора соединены соответственно с выходом арифметического блока и вторым выходом блока регистров, третьи входы первого и второго мультиплексоров подключены соответственно к первому выходу блока управления и третьему выходу блока регистров, третий выход датчика перемещения сое-, динен с R -входом триггера, а вход его — с выходом генератора импульсов, второй и третий входы арифметического блока подключены соответственйо к первому и второму выходам блока управления, выходы триггера, второго мультиплексора и третий выход блока регистров подключены к выходной шине, а третий выход блока управления — к шине "Требование обслуживания".

Щ/2. 2

Вх.1

Вх.2

ВхЗ

2

3 ф

6

8

11

f2

Вых,1

Уых.2

1269028

Риз. 5

1 269028

1269028

l 269028

Составитель й.Мручко

Техред Л.Сердюкова

Корректор Е.Рошко

Редактор О. Головач

Заказ 6028/46

Тираж 778 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д,4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г„ужгород, ул.Проектная, 4