Формирователь импульсов датчика положения

 

Изобретение относится к области автоматизированных систем. Цель изобретения - повышение помехозащищенности и надежности . Достигается цель тем, что формирователь, 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

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (si)s 6 05 В 19/405

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ПАТЕНТУ (21) 4908168/24 (22) 05.02.91 (4б) 23.08,93. Бюл, N 31 (71) Всесоюзный научно-исследовательский, проектно-конструкторский и технологический институт релестроения (72) М.И.Альтшуллер, B.Н.Кальсин, B.À.Ка.ширский и В.Л.Саевич (73) Всесоюзный научно-исследовательский, проектно-конструкторский и технологический институт релестроения (56) Формирователь, ФРГ, фирма BOSCH (ТО 3397-Д2)12 — 81 KURZ-I В В Е I ЧО В) 1—

EGENDER 0PTlMIERUNG

Авторское свидетельство СССР

М 1238038, кл. G 05 В 19/405, 1984. (54) ФОРМИРОВАТЕЛЬ ИМПУЛЬСОВ ДАТ. ЧИКА ПОЛОЖЕНИЯ (57) Изобретение относится к области автоматизированных систем. Цель изобретения — повышение помехозащищенности и надежности. Достигается цель тем, что формирователь, содержащий D-триггеры, генератор тактовых импульсов. узел логики, введены элементы ИЛИ вЂ” Н Е, два дифференциальных приемника с гистерезисом и Dтриггеры, D-входы которых предназначены для подключения к источнику напряжения, 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

„„!Ж„„1836661 АЗ инверсные входы 0-триггеров соединены с элементами И вЂ” НЕ, выходы которых подключены к выходам формирователя, входы дифференциальных приемников подключены к входам формирователя, а выходы соединены с 0-входами О-триггеров, С-входы которых подключены к выходам генератора тактовых импульсов и первым входам элементов ИЛИ вЂ” НЕ, выход первого элемента

ИЛИ-НЕ соединен с 0-триггером пятым и шестым, выход третьего элемента ИЛИ вЂ” НЕ соединен с С-входом шестого D-триггера и

R-входом пятого 0-триггера, выход первого

0-триггера подключен через элемент исключающее ИЛИ ко вторым входам первого .и третьего элементов И вЂ” НЕ и через третий Я элемент исключающее ИЛИ соединен со вторыми входами второго и четвертого элементов И вЂ” НЕ, поямой выход второго 0триггера через первый элемент исключающее ИЛИ подключен ко вторым входам первого и второго элементов ИЛИ—

НЕ, прямой выход четвертого 0-триггера через исключающее ИЛИ соединен с вторыми входами элементов ИЛИ вЂ” HE, а выход треть- Со его D-триггера подключен ко вторым входам (Д третьего и четвертого элементов исключаю- Д, щее ИЛИ; 4 ил. („ датчиками для получения путевой информации с целью формирования синусоидального закона управления электроприводом в приводах подач металлорежущих станков и других промышленных механизмов.

1836661

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 5

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. 10

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 "0"), 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 20 прототип является формирователь,. содержащий последовательно соединенные 1 и 2, последовательно соединенные 3 и 4 D-триггера, D-входы 1 и 3 триггеров через первый

27 и второй 28 элементы временной задержки соединены с Вх, 1 и Вх.2 выходами 25 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 30 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 соеди- 35 иены со входами элементов И 33, 34, выходы последних являются выходами формирователя, Данный формирователь довольно прост по техническому решению, однако он обла- 40 дает недостаточной помехозащищенностью. Схема формирователя защищает от помех, возникающих раздельно по времени в прямом или инверсном сигнале датчика положения ротора (инвертора 35, 36 функ- 45 ционально 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 ипом 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 вызы- 55 вает синхронное изменение информации на прямом и инверсном выходах датчика {см. например, фиг. 4). При этом элементы 29, 30

И СКЛ ЮЧАЮЩЕ Е ИЛИ не блокируют запись в триггера ложной информации, что 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 — D-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 вЂ” НЕ, 23 — инвертор, 24- . 5 — 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 учетверения "Вперед" и "Назад" формирователя, U-напряжения; t-время; а — выход генератора тактовых импульсов; б1, 62 — выходы дифференциальных приемников; в1.„в4 прямые выходы D-триггеров; г1... r4 — выходы элементов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ; д1„,д4 — выходы элементов ИЛИ вЂ” НЕ; щ, вв— инверсные выходы О-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 обьекта регули= рования 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. B момент времени то при поступлении очередного изменения сигнала с "1" на "0" no Bx.1 0-триггер 1 передним фронтом тактового импульса устанавливается по его прямому выходу в "1", 0-триггеры 2, 3, 4 установлены по их прямым входам в это время в "0". Частота импульсов такто1836661

15

25

35

55 вого генератора выбирается из условия Тд>

> Упер, Где тпер Время переключения 0триггеров 1 — 4. С учетом этого на прямом выходе D-триггера 2 сигнал единичного уровня появляется со сдвигом Лт = Т з + тпер. При этом на выходе элемента 15 формируется единичный импульс на время переключения D-триггеров 1, 2 длительностью

Л 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 0-триггер 6, подготавливая его к примеру первого импульса при изменении сигнала Вх.2. Инверсный выход 0-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.3 — учетверенные, соответственно, для направления вращения "Вперед" и "Назад", Появление помехи в одном из каналов, например, Вх,1 не вызывает изменения информации на выходе дифференциального приемника, благодаря гистерезису. Появление дребезга, например, по заднему фронту сигнала Вх,2 не приведет к сбою в работе формирователя, так как D-триггер 6 блокирует следующие импульсы дребезга на входе элемента

ИЛИ вЂ” 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; отл и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения помехозащищенности и надежности, введены пятый и шестой 0-триггеры, четыре элемента ИЛИ—

НЕ, два дифференциальных приемника с гистерезисом, шесть элементов И-НЕ и два инвертора, выходы первого и второго элементов И вЂ” НЕ и первого и второго инверторов являются выходами формирователя импульсов датчика положения, выход генератора тактовых импульсов соединен с Свходами первого и третьего 0-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-триггеров, 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 0триггера, а выходы подключены соответственно к первым входам третьего и четвертого, пятого и шестого элементов ИНЕ, выходы первого и второго элементов

ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ подключены соответственно к первым входам первого и третьего, второго и четвертого элементов

ИЛИ вЂ” НЕ, вторые входы первого и второго элементов ИЛИ-НЕ соединены с выходом генератора тактовых импульсов, выход первого элемента ИЛИ вЂ” НŠ— с С-входом пятого

D-триггера и инверсным R-входом шестого

D-триггера, выход второго элемента ИЛИ—

НЕ подключен к С-входу шестого 0-триггера и инверсному R-входу пятого D-триггера, инверсный выход которого соединен с вторым входом третьего элемента ИЛИ вЂ” HE, инверсный выход шестого 0-триггера — с вторым входом четвертого элемента ИЛИНЕ, выход третьего элемента ИЛИ-НЕ подключен к вторым входам третьего и шестого элементов И вЂ” НЕ, вторые входы четвертого и пятого элементов И-Н Е вЂ” к выходу четвертого элемента ИЛИ вЂ” 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 вЂ” HE подключен к входу первого инвертора и к первому входу первого элемента И вЂ” НЕ, второй вход которого соединен с выходом пятого элемента И вЂ” НЕ, выход четвертого элемента И вЂ” НЕ соединен с первым входом второго элемента И вЂ” НЕ, второй вход которого подключен к выходу шестого элемента И вЂ” Н Е и входу второго инвертора, 1836661

1836661

1836661

1836661

Составитель И,Швец

Техред М.Моргентал Корректор Л. Ливринц

Редактор

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул,Гагарина, 101

Заказ 3019 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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