Цифровой измеритель скорости для микропроцессорных систем

,80126 А 1 01 Р 3/48 51 ТЕНИ СВИДЕТЕЛЬСТВ ТОРСН В 41отехнический инстиГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ ПИСАНИЕ ИЗ(56) Авторское свидетельство СССРМ 538297, кл. б 01 Р 3/48, 1976.Авторское свидетельство СССРУ 670890, кл, б 01 Р 3/48, 1979.(54) ЦИФРОВОЙ ИЗМЕРИТЕЗЬ СКОРОСТИДИ МИКРОПРОЦЕССОРНЬБ СИСТЕМ(57) Изобретение относится к областиавтоматики 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 16Ф синхронизации поступают соответственно на е - и о -входы триггера 3, что Щ дает возможность выделить знак скорости объекта управления. Выход триггера 3 является знаковым разрядом сформированного кода скорости.11 ил.1 269028 ручк ова О,Головач да Подписн Тираж 778 осударственного комитета делам изобретений и открь Москва, Ж-Э 5, Раушская нул.Проектная,риятие, гуж скее пр Производственно-полиг Составитель йТехред Л,Сердю Корректор Е.Рошко40 45 50 55 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, чтоизмерение скорости проводится в ин,тервале между ( +1) последними импульсами датчика, предшествовавшимиимпульсу опроса от микроЭВМ,На Фиг.1 представлена структурнаяэлектрическая схема цифрового иэмерителя скорости; на Фиг. 2 - схемадатчика перемещения; на Фиг 3блок синхронизации; на Фиг, 4 - временные диаграммы, поясняющие работублока синхронизации; на фиг. 5 -блок объединения и временные диаграммы его работы; на фиг. 6 - блокначального сброса; на Фиг. 7 - блок,регистров; на фиг. 8 - схема ключа;,на фиг. 9 - схема арифметическогоблока; на Фиг, 10 - схема мультиплексора; на Фиг, 11 - 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 9схемы И, блок 1 О регистров, первый1 и второй 12 мультиплексоры, ариф -метический блок 13 и блок 4 управления. 11 ервый 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 Й -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 соответственко к первому выходу ключа 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 10 15 20 25 30 35 и второй входы первого мультиплексора 1 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" 5 соединены с первым и вторым входами блока 16 синхронизации, третий вход которого подключен к входу датчика 1 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 3 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 АПУ 18, а второй вход - к третьему входу арифметического блока 13.Датчик 1 перемещения преобразует перемещение в последовательность им 269028пульсов, синхронизированных с импульсами генератора 2 импульсов.Преобразователь "Перемещениечисло импульсов" 15 формирует двепоследовательности импульсов, сдвинутых по Фазе на четверть периода.Блок 16 синхронизации (Фиг.З) осуществляет электрическое деление цены инкремента преобразователя 15 иобеспечивает синхронизацию. В зависимости от сигналов на входах блока 16 синхронизации на одном из еговыходов появляются импульсы, а надругом - постоянный уровень логической "1", 5Блок 17 объединения (фиг.5) осуществляет объединение импульсов свыходов блока 16 синхронизации икоррекцию датчика 1 перемещения приреверсе объекта управления. 20Триггер 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 2импульсов за интервал времени с, между двумя импульсами от датчика 1 перемещения. Советчик 5 включен с инвер- З 0тором на втором входе. Блок 10 регистров (Лиг,7) осуществляет хранение кода перемещения объекта управления за каждые 1 последних интерваловмежду импульсами от датчика 1 переме 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 40И управляет работой счетчика 5 и блока 10 регистров (фиг.8),Арифметический блок 13 (фиг.9)Формирует код скорости по следующемуалгоритму: 45Мг,= И -М + И,11где И,= Е Йф 1- )( Ф 1- код, формирующийся в арифметическом блоке 3 после прихода 50очередного импульса от датчика 1 перемещения;Н- код, хранившийся в арифметическом блоке 13 до прихода очередного импульса от датчика 1 перемещения;И;,=; 1, - код, сформированный счетчиком 5, за интервал времени между двумя последними импульсами от датчика 1 перемещения,- частота генератора импульсов 2;И;- код счетчика за интервалвремени с порядковым номером на 1 меньшим, чем номер рассматриваемого .интервала.Мультиплексор 11 служит для последовательной подачи в арифметический блок 13 кодов И,и Н;, Информация на выходную шину поступает через мультиплексор 12. Структура мультиплексоров 11 и 12 одинакова (фиг,10 ).Блок 14 управления (Фиг.11) служит для управления работой первого мультиплексора 11 и арифметического блока 13, а также формирует сигнал, помещаемый на шину "Требование обслу" живанияЦифровой 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 частотыпоступает с выхода ключа 4 нагисуммирующий 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 И 9 на второй вход блока 10 регистров.11 ри 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, После чего счетчик 5 начинает Форми5 126 рование кода скорости нового временного интервала. Этот же импульс поступает на вход блока 14 управления иустанавливает триггер 21 в "1". 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 АПУ 18 появляется через мультиплексор 11 код 8;.1, ., а на управлщощих третьем и четвертом входах АПУ 18 появляется код - ОС 1 О, соответствующий выполнению А 11 У 8 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. В регистр 20 запи" сан код ( М- й, ), 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 АПУ 18 кода 8;, и на третий и четвертый управляющие входы АПУ 18 кода 11001, соответствующего операции суммирования. С задержкой, определяемой в блоке 25, импульс устанавливает триггер 22 в "О" и проходит через схему И 23 на третий вход арифметического блока 13, Величина этой задержки определяется временем выполнения операции суммирования в АЙУ 18, По Фронту импульса с второго выхода блока 4 управления в регистр 20 арифметического блока 13 записан код- М; 1,+, +К 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 М;, имеет в старших разрядах одну или несколько единиц, На третьем выходе блока 10 регистров 9028 Ьимеется уровень логической "1", который, поступая на управляющий третийвход второго мультиплексора 12,подключает к выходу мультиплексора 12его вторые входы. На выходе цифрового измерителя скорости имеется кодскорости М;+, , поступающий с вторых выходов блока 10 регистров, т.е,определение кода скорости происходит 1 О по одному, последнему, интервалу избмерения с;В случае, если в заданном количестве старших разрядов кода все нули, то на третьем выходе блока 1 О 15 регистров имеется уровень логического 0, который, поступая на третийуправляющий вход мультиплексора 12,подключает к его выходу первые входы, На выходе цифрового измерителя 20 скорости имеется код, поступающий свыхода арифметического блока 13 Йт,е. оценка скорости происходит поинтервалам измерения.При работе устройства на одном иэ 25 выходов блока 16 синхронизации в зависимости от знака скорости объектауправления имеются импульсы, на другом - постоянный уровень логической"1". Сигналы с первого и второго вы- ЗО ходов блока 16 синхронизации поступают соответственно на 5 - и 1 -входы триггера 3, что дает воэможностьвыделить знак скорости объекта управления. Выход триггера 3 является знаковым разрядом сформированного кодаскорости. Таким образом, на выходе предлагаемого цифрового измерителя скорости имеется код знака скорости объек О та управления, код модуля скоростилибо 1,, код алгоритмаполучения кода скорости, получаемый с третьего выхода блока 10 регистров, а также сигнал разрешающий либо зап 45 решающий считывание информации с выхода цифрового измерителя скорости,Формула изобретения 5 О Цифровой измеритель скорости длямикропроцессорных 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 В -входом1269триггера, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью уменьшения погрешности, в него введены блок начального сброса, блок задержки, первая и вторая схемы И, блок регистров, пер вый 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 му входу блока регистров, первый выход датчика перемещения и второй вьг ход ключа через вторую схему И соединены с вторым входом блока регистров, первый и второй выходы которого че рез первый мультиплексор подключены 028 8к 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 2 -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".