Цифровое устройство для управления скоростью двигателя

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯН АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ(56) Авторское свидетельство СССРУ 495649, кл. О 05 П 13/00, 1972.Патент США В 3953776,кл. Н .02,.Р 5/06, 1978.(54)ЦИФРОВОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ СКОРОСТЬЮ ДВИГАТЕЛЯ( 7)Иеобретение относится к областисистем управления, управляемых вычислительными устройствами, и предназначено для управления скоростьюдвигателя. Цель изобретения - уменьшение времени регулирования скорости вращения двигателя. Цифровое устройство для управления скоростью двигателя содерзит счетчик с переменным коэффициентом пересчета, элемент И, вычислительный блок, блок управления скоростью, блок управления и импульсный датчик. В вычислительном блоке вычисляется значение скорости вращения двигателя по формуле- 1 с - где Ы = --- велиф - 2чина, постоянная для данного устройства, значение ее хранится в устройстве; Г - частота следования импульсов; 2 - число импульсов, поступающее с датчика за один оборот вала двигателя; ш - число импульсов, накопившееся в счетчике с переменным коэффициентом пересчета; и - число импульсов, накопившееся в вычислительном блоке. 3 ил.Изобретение относится к системам управления, управляемыми вычислительными устройствами, и предназначено для управления скоростьюдвигателя..Целью изобретения является уменьшение времени регулирования скорости вращения двигателя.На фиг. 1 представлена блок-схема устройства; на фиг. 2 - схемавычислительного блока; на фиг. 3схема блока управления.Устройство состоит из элементаИ 1, счетчика 2 с переменным,коэффициентом пересчета, вычислительного блока 3, блока 4 управления скоростью, реализованного на базе широтно-импульсного модулятора, блокауправления 5 и импульсного датчика 6,Схема вычислительного блока 3состоит из делителя 7, умножителя 8,вычитающего блока 9, элемента И 10,счетчика 11 и блока 12 формированиякоэффициента пересчета.Делитель 7 выполнен по стандартной схеме деления без восстановления остатков и со сдвигом делителявправо.Умножитель 8 выполнен по известной схеме умножения старшими разрядами вперед со сдвигом множимого вправо. Он состоит (на чертеже не показано) из сумматора, регистра мно- жимого, регистра множителя и блока управления умножением, причем сумматор соединен с регистром множимого, выход регистра множителя подключен к входу блока управления умножением, выходы последнего соединены с входа-;, ми сумматора, регистра множимого и регистра множителя, Входы и выход умножителя 8 соединены с блоком управления умножением.Вычитающий блок 9 выполнен по схеме параллельного двоичного сумматора чисел в обратном коде с групповым переносом на четыре разряда. Состоит (на чертеже не изображено) из функциональных блоков управления сложением, четырех схем входа, четырех схем переносов и четырех схем двоичной суммы, причем схемы входа соединены с соответствующими схемами переноса и схемами двоичной суммы, схемы переносов соединены с соответствующими схемами двоичной суммы, а также последовательно между собой, 10 15 устройство управления сложением соединено со схемами переносов. Вход и выход вычитающего блока 9 соединены с блоком управления сложением.Схема блока управления 5 приведена на фиг. 3, Блок управления состоит из блока индикации 13, блока памяти 14, блока 15 управления с клавиатурой, регистра памяти 16, элементов ИЛИ 17, 18, триггера 19, генератора импульсов 20, делителя частоты 21 и формирователя импульсов 22.Устройство управления скоростью содержит двигатель 23.Устройство работает следующим образом,ъ С помощью блока 15 управления склавиатуры в регистр памяти 16 заносится уставка скорости вращения двигателя 23, значение которой индицируется в блоке индикации 13. Командой "Пуск", выдаваемой с блока 15управления с клавиатуры, включаетсяВ работу генератор импульсов 20 ачерез элемент ИЛИ 18 триггер 19устанавливается в единицу, и на элемент И 1 цифровой системы управления скоростью, элемент И 10 вычислительного блока поступают сигналы 30разрешения, пропускающие на счетчик 2 цифровой системы управленияимпульсы с импульсного датчика 6скорости и на счетчик 11 вычислительного блока импульсы с делителячастоты 21. По переднему фронтусигнала разрешения формировательимпульсов 22 вырабатывает импульс,обнуляющий счетчики 2 и 11 и подготавливающий их к работе, В дальф 0 нейшем сигнал разрешения поступаетс блока 4 управления скоростью после выдачи на двигатель 23 управляющих воздействий, После накопленияв счетчике 2 цифровой системы управления скоростью количества импуль- -сов, определяемого коэффициентом,пересчета счетчика 2, а также после переполнения счетчика 11 вычислительного блока (последнее возможно при малых скоростях движениядвигателя 23 в момент. его запуска),на триггер 19 блока управления 5через элемент ИЛИ 17 поступает сигнал, устанавливающий триггер 19 в 55 нуль, после чего элемент И 1 цифрового устройства управления и элементИ 10 вычислительного блока не пропускают импульсы на счетчики 2 и 11.1218367 50 55 В вычислительном блоке 3 вычисляется значение скорости вращения двигателя 23 по формуле Ч=К - " (1) 5и ф60Ггде К = --- величина постоянная. 2Фдля данного устройства, значение еехранится в блоке памяти 14;Г - частота следованияимпульсов с делителячастоты 21;2 - число импульсов, поступающее с импульсного датчика 6 скорос- .ти эа один оборот вала двигателя 23;ш - число импульсов, накопившееся в счетчике 2 (коэффициент пересчета);и - число импульсов, накопившееся в счетчике 11.В делителе 7 вычислительного блока 3 согласно формуле (1) происходит деление содержимого счетчика 2(ш) на содержимое счетчика 11 (и).Затем в умножителе 8 результат деления умножается на коэффициент К,хранящийся в блоке памяти 14, В вычитающем блоке 9 определяется разностьмежду скоростью вращения, после вычисления поступающей из умножителя 8,и уставкой скорости вращения, находящейся в регистре памяти 16. Вычитающий блок производит вычитание сзаданной точностью, необходимой для 40установки скорости вращения двигателя 23. Сигнал равности с вычитающегоблока 9 поступает в блок 12 формирования коэФфициентов пересчета, в который по поступающей разности однозначно определяется значение коэффициента пересчета, что также позво ляет повысить быстродействие устройства. В качестве блока формирования коэффициентов пересчета используется постоянное запоминающее устройство (ПЗУ) на микросхеме 556 РТ 4.На входную шину (шину адреса) подается разность с вычитающего блока 9, с выходной шины (шины данных) снимается соответствующее разности зна-чение коэффициента пересчета. Коэффициент пересчета, находящийся в обратно пропорциональной зависимости от разности с вычитающего блока 9, поступает затем на счетчик 2,Синхронизация работы вычислительного блока происходит следующим образом. Так как делитель 7, умножитель 8 и вычитающий блок 9 должны работать последовательно, то каждое иэ перечисленных устройств начинает свою работу при поступлении на его вход переднего фронта импульса разрешения работы, и, в свою очередь, после выполнения соответствующих операций формирует на выходе импульсы разрешения работы последующих устройств. Разность из вычитающего блока 9 поступает на блок 4 управления скоростью, который преобразует цифровую величину в широтно-импульсный сигнал. Сигнал вызывает. необходимое изменение скорости двигателя 23, после чего цикл управления повторяется. Формула изобретения 1. Цифровое устройство для управления скоростью двигателя, содержащее двигатель, импульсный датчик скорости, соединенный с валом двигателя,первый счетчик импульсов, блок управления и блок широтно-импульсногомодулятора для управления скоростьюдвигателя, о т л и ч а ю щ е е с ятем, что, с целью уменьшения времени регулирования скорости вращениядвигателя в устройстве, в него введены первый и второй элементы И,второй счетчик импульсов и последовательно соединенные делитель, умножитель, вычитающий блок и блок формирования коэффициентов пересчета,выход которого соединен с первым входом первого счетчика импульсов,второй вход которого подключен к выходу первого элемента И, третийвход - к первому выходу блока управления, второй выход которого соединен с первым входом первого элемента И, подключенного вторым входом к выходу датчика скорости, первый выход первого счетчика импульсов соединен с первым входом блокауправления, второй выход - с первым входом делителя, подключенноговторым входом к первому выходу вто-, 218367рого счетчика импульсов, второй вы-ход которого соединен с вторым входом блока управления, первый вход второго счетчика импульсов подключен к первому выходу блока управления, второй вход - к выходу второго элемента И, первый и второй входы которого соединены с вторым и третьим выходами блока управления соответственно, первый выход блока широтно-импульсного модулятора для управления скоростью двигателя соединен с двигателем,второй выход - с третьим входом блока управления, а первый и второй входы - соответственно с первым и вторым выходами вычитающего блока и с вторым входом блока формирования коэффициентов пересчета, вход синхронизации делителя импульсов соединен с четвертым выходом блока управления, а . второй выход делителя - с вторым входом умножителя, второй выход:которого соединен с вторым входом вычитающего блока, третий вход умно- жителя и вычитающего блока подключены соответственно к пятым и шестым выходам блока управления, подключенного седьмым выходом к чет- вертым входам делителя и умножи-.теля. 2. Устройство по п, 1, о т л ич а ю щ е е с я тем, что блок управления содержит блок памяти, клавиатуру управления, регистр памяти,два элемента ИЛИ, генератор импульсов, делитель импульсов, ЙЭ -триггер, первым выходом соединенный свторым выходом блока управления, с1 О формирователем импульсов, выход которого соединен с первым выходом блока управления, первый выход клавиатуры управления через регистр памя-ти подключен к индикатору и к шесто 15 му выходу блока управления, первыйи второй входы блока управления через первый элемент ИЛИ соединен спервым входом РЬ -триггера, вторымвходом подключенный к выходу второго элемента ИЛИ, первый вход которого соединен с третьим входом блока управления, а второй вход - свторым выходом клавиатуры управленияи с входом генератора импульсов, вы 25 ход которого подключен к седьмомувыходу блока управления и через делитель импульсов - к третьему выходу блока управления, выходы блокапамяти соединены с пятым выходомЗО блока управления, второй выход РЬ -триггера подкпючен к четвертому выходу блока управления,