Устройство суммирования частот

(54) УСТРОЙСТВО СУММИРОВАНИЯ ЧАСТОТ(57) Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано при разработке устройств частичного регулирования скорости вращения ротора электродвигателя. Целью изобретения является повышение точности и помехоустойчивости устройства. Устройство суммирования частот содержит генератор 1 тактовых импульсов, формирователь 2 тактовых последовательностей импульсов, основную и дополнительную логические схемы 3, 4, схему 5 приведения входных последовательностей и реверсивную пересчетную схему 6, Устройство формирует многофазную систему тактовых последовательностей импульсов и с помощью логической схемы в определенные моменты времени последовательно осуществляет передачу этих тактовых последовательностей на выход устройства. При этом скорость изменения среднего значения фазы выходного сигнала устройства относительно сигнала тактового генератора получает приращение, пропор- Б циональное частоте переключения логиче- у ской схемы, а знак приращения определяется очередностью передачи так- ( товых последовательностей на выход устройства. 2 ил.Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в системах управления электродвигателями, например, для частотного регулирования скорости электродвигателя, питаемого от полупроводникового преобразователя частоты,Наиболее близким к предлагаемому является устройство для суммирования частот для систем управления электродвигателями, содержащее тактовый генератор, соединенный с формирователем тактовых посл едовател ьностей импул ьсов, логическую схему и схему приведения входных последовательностей импульсов, имеющую тактирующий и информационный входы.Однако устройство характеризуется невысокой точностью, так как в угловой скорости электродвигателя, кроме помехи квантования, появляются дополнительные низкочастотные пульсации, являющиеся следствием неравномерного следования импульсов выходного сигнала, Устройство осуществляет алгебраическое суммирование двух частот, В случае суммирования частот на каждый импульс входного сигнала Хвх к импульсамтактовой последовательности добавляется импульс приведенной последовательности, а при вычитании частот появление каждого импульса Хвлечет за собой исчезновение одного импульса тактовой последовательности, при этом введение или исключение импульсов тактовой последовательности приводит к неравномерности следования импульсов выходного сигнала. Кроме того, устройство имеет низкую помехоустойчивость. В устройстве необходимо формирование входной и тактовых последовательностей с короткими по длительности импульсами. Так, например, при частоте тактового генератора 100 кГц и диапазоне частот входного сигнала от 0 до 100 кГц длительность импульсов входной и тактовой последовательностей должны составлять 4-б мкс. В связи с этим при построении устройства необходимы элементы с повышенным быстродействием, требующие дополнительной экранировки.Цель изобретения - повышение точности и помехоустойчивости устройства.Поставленная цель достигается тем, что в устройстве суммирования частот, содержащее тактовый генератор, соединенный с формирователем тактовых последовательностей импульсов, логическую схему и схему приведения входных последовательностей импульсов, имеющую тактирующий и информационный входы, введены дополнительная логическая схема и реверсивная пересчетная схема, причем выходы 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 формирователя тактовых последовательностей импульсов подключены к первой группе входов логической схемы и первой группе входов дополнительной логической схемы, вторая группа входов логической схемы подключена к выходам схемы приведения входных последовательностей импульсов, информационные входы которой подключены к выходам реверсивной пере- счетной схемы и второй группе входов дополнительной логической схемы, выход которой соединен с тактирующим входом схемы приведения входных последовательностей импульсов.Предлагаемое устройство формирует многофазную систему тактовых последовательностей импульсов и с помощью коммутатора, в качестве которого используется логическая схема, в определенные моменты времени последовательно осуществляет передачу этих тактовых последовательностей на выход устройства. В этом случае скорость изменения среднего значения фазы выходного сигнала устройства относительно сигнала тактового генератора получает приращение, пропорциональное частоте переключения коммутатора, а знак приращения определяется очередностью передачи тактовых последовательностей на выход устройства. Приращение фаэы выходного сигнала обеспечивается путем мгновенного перехода с одной тактовой последовательности на другую. В результате более чем в 2 раза уменьшается амплитуда дополнительных низкочастотных пульсаций и увеличивается их частота, что повышает качество и точность регулирования момента и угловой скорости электродвигателя. Схема устройства помехоустойчива и не требует экранировки, так как не требуется формирования коротких по длительности импульсов тактовых и входных последовательностей,На фиг,1 представлена структурная схема устройства суммирования частот; на фиг.2 - временные диаграммы этого устройства.Устройство суммирования частот содержит тактовый генератор 1, выход которого соединен с входом формирователя 2 тактовых последовательностей, Выходы формирователя 2 подключены к одним из входов логической схемы 3 и дополнительной логической схемы 4. Другие входы логической схемы 3 подключены к выходам схемы 5 приведения входных последовательностей. Информационные входы схемы 5 соединены с выходами реверсивной пересчетной схемы 6, а также с другими входами дополнительной логической схемы 4. Выход дополнительной логической схемы 4подключен к тактирующему входу схемы 5, Входы схемы б являются входами устройства, На первый вход устройства подается сигнал входной частоты. а на второй - сигнал, определяющий знак операции, Выходом устройства является выход логической схемы 3,Устройство осуществляет алгебраическое суммирование двух частот, одна из которых, определяется частотой выходного сигнала тактового генератора 1, а другая - частотой входного сигнала реверсивной пересчвтной схемы б,Сигнал Хт тактового генератора 1 преобразуется формирователем 2 тактовых последовательностей в многофазную, например четырехфаэную, систему прямоугольных импульсов Х 1-Х 4 (систему тактовых последовательностей). Фазовый сдвиг и ширина Х 1-Х 4 равны л/2 радиан, а частота пропорциональна частоте сигнала ХМногофаэная система импульсов У 1-У 4 (система входных последовательностей) формируется реверсивной пересчетной схемой б, на один из входов которой подается последовательность импульсов Хвх, а на другой - сигнал Я (О либо 1), определяющий порядок чередования фаз выходных сигналов У 1 - У 4 Фазовый сдвиг и ширина импульсов входных последовательностей составляет л /2 радиан, а частота их пропорциональна частоте сигнала Хвх.Тактирующий сигнал Я 1 формируется дополнительной логической схемой 4, Сигнал 51 определяет момент перехода с одной тактовой последовательности на другую системы Х 1 - Х 4. Алгоритм преобразования дополнительной логической схемы 4 описывается логическим выражением;Яс = У 1 Х 1+У 2 Х 2+УзХЗ+У 4 Х 4. (1) С приходом импульса 3 на тактирующий вход схемы 5 состояние входов этой схемы переписывается нэ ее выход, Состояние выходов схемы 5 характеризуются сигналами 71 - 74, которые поступают на один излвходов логической схемы 3. На другие входы логической схемы 3 подаются сигналы Х - Х 4, Если алгоритм преобразования входных сигналов логической схемы 3 выбрать в виде:0 = 71 Х 1+72 Х 1+гзХ 2+74 Хз, (2) то при совпадении 71 и Х 4 на выход устройства проходит последовательность Х 4, при совпадении 72 и Х 1 - последовательность Х 1 и т.д, В момент перехода с одной последовательности на другую выходной сигнал устройства получает приращение по фазе, знак которого зависит от направления чередования фаэ сигналов 71-74, т.е, от сигнала Я на входе пересчетной схемы б, Частота перехода с одной тактовой последовательности на другую, как видно из выражения(2), зависит от частоты сигналов 71-74, т.е.определяется частотой входного сигналаг,5 Рассмотрим работу устройства для случая вычитания частот. В качестве исходногопринят момент времени т 1. На интервалевремени (т 1, 2) выходные сигналы схемы бимеют следующие значения У 1 = У 2 = Уз = 0;10 У 4= 1.Состояние выходов схемы 5 определяЕтСя Эначвниями 71 = 72 = гэ = 0; 74 = 1.Тогда на этом интервале времени в соответствии с выражением (2) выходной сиг 15 нал устройства О = Хз.В момент времени т 2 меняются состояния выходов схемы б У 1 = 1- У 2 = Уз = У 4 = О.Однако перехода на очередную последовательность (Х 4) не происходит, так как20 интервал т 2, тз с точки зрения перехода с Хзна Х 4 является неблагоприятным, Благоприятному переходу на последовательность импульсов Х 4 мешает первый импульс Х 4,поэтому схема 5 хранит исходную информэ 25 цию 71.= 72 = 7 з = 0; 74 = 1,О = Хз.С момента времени 1 з начинается благоприятный интервал для перехода с Хз на Х 4,В соответствии с (1) дополнительная логическая схема 4 вырабатывает тактирующий30 импульс Яь по которому информация с входа схемы 5 переписывается на ее выход 21 =У 1 = 1; 72 = У 2 = 0; гз = Уз =- 0; 74 = У 4 = О.В соответствии с выражением (2) выходной сигнал устройства 0 = Х 4. Таким обра 35 эом, в момент тз происходит переход с Хз нэХ 4 и выходной сигнал получает прирац,ениепо фазе на величину Лр . В дальнейшемочередной переход с Х 4 нэ Х 1 произойдет вмомент времени т 4 и т,д,40 При сложении частот по сигналу Я меняется направление чередования фаэ системыУ 1 - У 4, в связи с чем изменяется направление чередования фаз системы 71-74 и,следовательно, изменяется на обратную45 очередность передачи на выход устройстватактовых последовательностей Х 1-Х 4, Выходной сигнал при этом получает положительное приращение фазы,Использование предлагаемого устрой 50 ства в системах управления электродвигателя позволяет повысить точностьрегулирования угловой скорости, что является одним из основных показателей качества управления технологическим55 процессом. Помехоустойчивость схемы устройства и отсутствие экранировки повышает надежность системы управления иснижает ее стоимость, Особенно эффектив.ным является использование устройства всовременных сложных устройствах управ1705824 Х Хг 4 К+ 4 Еф Составитель А.ШнейнерРедактор Л,Пчолинская Техред М.Моргентал Корректор Н,Корол каз 194 Тираж ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ ССС113035, Москва, Ж, Раушская наб 4/5 оизводственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 ления, например, для частотного регулирования электродвигателя, питаемого от полупроводникового преобразователя частоты.Формула изобретения Устройство суммирования частот, содержащее тактовый генератор, соединенный с формирователем тактовых последовательностей импульсов, логическую схему и схему приведения входных последовательностей импульсов. имеющую тактирующий и информационные входы, о тл и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности и помехоустойчивости, введена дополнительная логическая схема и реверсивная пересчетная схема, причем выходы формирователя тактовых последова; тельностей импульсов подключены к первым группам входов логической схемы и 5 дополнительной логической схемы, втораягруппа входов логической схемы подключена к выходам схемы приведения входных последовательностей импульсов, информационные входы которой подключены к выхо дам реверсивной пересчетной схемы и квторой группе входов дополнительной логической схемы, выход которой соединен с тактирующим входом схемы приведения входных последовательностей импульсов.1 1