Онищенко Г.Б. и др. Автоматизированный электропривод промышленных установок

Подождите немного. Документ загружается.

тцли. Фотоэлектрические датчики имеют высокую точность

образования, хорошую разрешающую способности и боль

быстродействие Принцип их действий основан на модул

светового потока с помощью подвижных элементов, имею

переменную прозрачность. Модулированный в функции угло

или линейного перемещения световой поток преобразуется ф

приемниками в лчектрический сигнал, который затем подверг

ся обработке

В системах электропривода нашли применение два основ

метода преобразования: считывание с кодовой маски и поел

вательный счет единичных приращений [3-15].

Кодовая маска представляет собой набор оптических ш

позволяющих поставить в соответствие каждому квантог

уровню углового или линейного положения конкрегную код

комбинацию. Чаще всего кодовая маска имеет только одну о

ческую шкалу с чередующимися прозрачными и непрозрачн

областями. В этом случае перемещение измеряется путем на

ления единичных приращений.

В преобразователях последовательного счета непользу

четыре фотоприемника, причем каждый следующий фотопр

ник имеет пространственный сдвиг по фазе, равный п/^ отг

телъно предыдущего. Это позволяет путем определенною вг

чення фотоприемников сформировать квадратурные сиги

причем знак фазового сдвига между квадратурными сигнал

определяет направление измеряемого перемещения.

Соответствующим набором параметров оптической реш

можно добиться синусоидальной формы квадратурных сиги

которые могут быть преобразованы с помощью компаратоу

сигналы прямоугольной формы Таким образом, измеряемое

ремещение представляется последовательностью прямоуголы

импульсов, каждый из которых соответствует перемещению

один шаг оптической решетки.

Для повышения разрешающей способности фотоэлектрг

ских датчиков перемещения используют способы дробления ш

оптической решетки на четыре части и более. Рассмотрим л

кретный преобразователь перемещение - код (ППК), ре ал из

щнй мегод последовательного счета импульсов фотоэлсктрн

ского датчика [3-13], схема которого представлена на рис. 18 I

Фотоэлектрический импульсный датчик (ФИД) формнр

две нары прямых и инверсных сигналов прямоугольной форм

имеющие сдвиги по фазе я/. Прямые и инверсные сигналы i

ДУЗ pa С1У2

аются на входы дифференциальных усилителен ДУ1 и

ходные сигналы И

, и Ида усилителей ДУ

и ДУ2 посту-

гветственно на входы сдвигающих регистров СРг! и

вигаюшие регистры, синхронизируемые тактовыми им-

[HI ТИК формируют двоичные коды, первые разряды ко-

ВОогве

ствуют новому, а вторые - старому значению сиг-

рИД. Контроль уровня (логических значений "О" и "1")

(эв йд, и Ид2 ФИД осуществляется каждый такт синхрони-

вшнфратор Дш. сгробирусмый тактовыми импульсами

визирует состояние разрядов сдвигающих регистров и

ует сигналы "Счет" (см. таблицу 18.2). Выходные сигналы

уединенные в группы "Плюс 1" и "Минус 1" схемой фор-

Пия импульсов СФИ, подаются, соответственно, на сум-

[1Ий и вычитающий входы реверсивного счетчика РСч.

|Йвный счетчик, накапливая импульсы, формирует кол N

)

(линейного) перемещения.

Рис 18.15 Дисмрггный ППК с ФИД

|>ицнент умножения частоты сигналов ФИД в этом

I 4. Схема нс*гувствнтельна к фазовым сдвигам ФИД и

5иаруживать ложные импульсы, возникающие в тракте

|ft входных сигналов.

[дальнейшего улучшения разрешающей способности ис-

метод интерполяции. ППК, реализующие метод интер-

могут быть построены как устройства прямого или

увешивающего преобразования.

иой коэффициент дробления шага оптической решетки

Кчии квадратурных сигналов ФИД, имеющих малое со-

Не высших гармонических составляющих, обеспечивает

ДОяпнонный ПГ1К, реализующий способ следящего урав-

вния, схема и принцип действия которою рассмотрены в

| ППК такого типа относятся к системам с постоянным ша-

эвання по уровню и переменной частоты счета. Недос-

татком сннусно-косинусных интерполяторов является влияй

их точность дрейфа сигналов ФИД.

Таблица

Формирование сигналов "Счет"

Выхо

Дш

Питание кода регистра

СРг!

новое старое

СРг2

новое старое

Сигнал "Счет"

Без изменения

Плюс I

Минус 1

Без изменения

Минус 1

Ошибка

Плюс 1

Ошибка

Минус I

Без изменения

Минус 1

Плюс I

Без изменения

1-1

Благодаря высоким эксплуатационным качествам ши

применяют индукционные измерители перемещения электр

нигного типа, в частности, синусно-косинусные врашаы

трансформаторы (СКВТ), принцип действия которых основа

изменении по синусоидальному закону взаимной индукции

ду обмотками статора и ротора и. соответственно напедс!

ЭДС прн изменении углового положения

<р

ротора.

К достоинствам С'КВТ следует отнести малый коэффиц

ослабления выходного сигнала, к недостаткам - сложность »

товлення обмоток.

Этот

недостаток отсутствует в индуктоенн

многополосных датчиках с плоскими печатными обмотками,

дуктосины делятся на линейные и угловые. К основным дост

ствам индуктосинов следует отнести наличие эффекта усре

ния погрешности нанесения печатных обмоток, что позво;

получать высокую точность [3-13].

18.9.2. Средства измерении скорости

До недавнего времени обратная связь по скорости больш

ства регулируемых электроприводов осуществлялась с помои

тахогенерагоров постоянного н переменного тока. Наиболы

334

сние получили тахогенераторы постоянного тока,

Пне высокой линейностью, хорошей симметричностью и

J крутизной выходной характерист ики, у них отсутствует

jwc напряжение К недостаткам тахогенераторов посто-

вока следует отнести наличие скользящего контакта, не-

Мость фильтрации выходного напряжения, сложность

и.

нераторы переменного тока в отличие от тахогенера-

Ьстоянного тока определяют только значение частоты

|я и не определяют ее направление. Их выходная характе-

[сущеетвенно нелинейна Поэтому несмотря на простоту

«ни и отсутствие коммутации тахогенераторы перемен-

! применяют редко.

Вчестве датчика обратной связи по скорости в микро про-

]ЫХ электроприводах обычно используются импульсные

частота импульсов на выходе которых пропорциональна

I, а число импульсов - перемещению контролируемого

13,3-15].

^«стоящее время в электроприводах, особенно в цифро-

Ьчестве датчиков скорости применяют фогоэлектриче-

Вшукционные измерительные преобразователи. Это свя-

рробходимостью измерения малой скорости при глубоком

ковании.

етворение повышенных требований со стороны элек-

а при использовании импульсного датчика возможно

[счет решения следующих вопросов правильного выбора

ивиых параметров датчика (число импульсов на один

чика, точность изготовления границ кодовых делений,

S сочленения с механизмом и т.д.) и способов формнро-

Шгналов считывающих элементов, преобразования часто-

З'Льсов в пропорциональный скорости числовой эквива-

Жхронизапии процессов и фильтрации результатов изме-

ровными методами измерения скорости в электроприво-

JpOBbiM управлением являются следующие [3-13, 3-15]:

Метод аналого-цифровогс» преобразования напряжения

дрвтора постоянного тока.

1етод последовательного счета импульсов фотоэлектри-

датчика за заданный интерват времени (Н-метод).

Метод измерения длительности периодов между импуль-

элсктрического летчика (Т-метод).

Метод цифрового дифференцирования кода угла ПИК

Расшивания с индукционным датчиком.

Метод измерения скорости с помощью АЦП обладает не,

татками, характерными для аналоговых систем, гребуя прим;

мер с целью компенсации дрейфа усилителей, фильтрации

ходного напряжения и компенсации нелинейности тахОгенер

ра в начальной зоне. Разрешающая способность тракта "ТГ-А1

не превышает 10 .

Метод счета импульсов фотоэлектрического импульс и:

датчика позволяет измерять среднюю скорость за период

крстности Г системы. При использовании стандартных peine

он имеет минимальную разрешающую способность в ниж

части диапазона изменения скорости, где как раз требуется вт

кое качество ее регулирования.

Метод измерения длительности периода имеет высокую

решающую способность на малой скорости и низкую - на б

шой. Следует отметить, что в верхней части диапазона измен

скорости, где соблюдается условие Т

«Т, где Т„ - период сл

вання импульсов ФИД. значение измеряемой скорости при

жаегся к мгновенной. Однако в нижней части диапазона изм

ние частоты вращения менее 1,8мнн' каждый цикл расче

микроЭВМ становится невозможным ввиду значительного

личення периода следования импульсов. Например, период

довання импульсов при частоте вращения

0,1

мин и дискре

стн ФИД. равной 10 мин/оборот, достигает значения Т

=0,

При периоде дискретности системы 7=0,003с это недопусти

так как вызывает запаздывание в цепи обратной связи по ск

стн.

Разрешающая способность устройств измерения, йен

зуюших индукционные измерительные преобразователи с м

нической редукцией 5:1, не превышает значения 0,05-10"",

недостаточно. Таким образом, ни один из перечисленных BI

методов не обеспечивает глубокое регулирование скорости

новной причиной этого является ограниченная разрешаю

способность устройств измерения скорости.

Для нахождения компромисса между конкретными техн

гнческимн требованиями и возможностями их реализации

точности и быстродействию с помощью импульсно-цифро

измерителей скорости предлагается ряд комбинированных м

дов (М/Т методы) [3-15], причем возможна реализация этих

тодов с помощью измерителей не только циклического, не

дящего действия

В качестве примера рассмотрим функциональную с\

рис 18.16 устройства измерения скорости на базе фотоэлекгри

цпульсного датчика, для увеличения разрешающей спо-

ги которого применен метод интерполяции [3-131.

ДУ

J—

ДУ

J—

ДУ

сип р;

СРг2

дш

шик

СФИ

Рсч!

Ы1

т"

БСО

•N,

БЦД

Гтк

ФП

"О

ЕН

КЗ

РСч2

I1H4

РСч2

Рис 18.16

Лвухкашлыюе усгроПство

итисрсния скорости с ФИД

ойство Имеет дна информационных канала. В нижней

^пазона измерения работает интерполяционный прсобра-

Щ перемещение-код ИППК, преобразующий аналоговые

|ФИД в код Nf| угла,

рхней части диапазона измерения работает дискретный

Зватель перемещение-код ДГТПК, реализующий метод

Ьпульсов ФИД Он формирует код угла в виде ;V

^ коэффициент согласования отсчегов информационных

^Блок согласования отсчетов БСО синхронизирует рабо-

национных каналов. Блок цифрового дифференцирова-

[ формирует код Л',., скорости в виде приращений кода

^иое устройство измерения скорости имеет высокое бы-

вие. Его разрешающая способность достигает

оборота ваза электродвигателя.

иапазои регулирования скорости цифрового электро-

де рассмотренным устройством измерения сильно влияет

овая погрешность, вызываемая наличием гармониче-

авляющих в аналоговых сигналах ФИД. Предельное

диапазона регулирования скорости при оптимальном

скретности равно 1:20000

зон рабочих скоростей и быстродействие всех ППК

|Г0 уравновешивания, рассмотренных выше* ограничени-

лальнон частоты преобразователя напряжение-частота

ин повышения быстродействия ППК выполняют по ком-

|нноЙ структуре со следящим и поразрядным уравновс-

|Ием Аналогичного результата добиваются, изменяя в про-

Ьвботы ППК его дискретность.

Импульсно-цифровое измерение скорости прел пол

предварительную обработку сигналов импульсного датчик

гда выделяются достоверные сигналы импульсного датч

учетверяется его частотный сигнал, определяется направ.

вращения. Эта обработка сигналов может выполняться асиих

ным или синхронным способом. В микропроцессорных сист

предпочтение отдастся синхронному варианту, так как он а

ратио реализуется проще, а сам МП является устройством с

хронной обработкой информации, при этом синхронизация

процессов обработки информации в системе должна осуш

ЛА'гься от общего генератора - генератора процесса.

18.9.3. Измерение электрических величин

В микропроцессорных системах управления электрон

дами регулируемыми и контролируемыми координатами м

быть не только механические величины - угол поворота,

рость, ускорение, но и электрические величины, такие как

напряжение, э.д.с., мощность. Для измерения этих координп

пользуются соответствующие датчики тока (ДТ) и напряж

(ДН) Эти датчики наиболее часто применяются, на их ос

строятся датчики э.д.с и мощности [3-5].

Назначение ДН и ДТ - преобразования входной величик

напряжения или тока цепи преобразователя, двигателя в вы

ной сигнал, пропорциональный входной величине. Датчики

гут выполнять одновременно и функции согласующего элем

- потенциального разделителя, уоилнтеля по напряжению, м

ности. В зависимости err вида выходного сигнала датчики р

ляются на аналоговые и дискретные (цифровые).

В составе аналогового датчики с выходным напряжение

постоянном токе можно выделить три части: вводную lienb (

потенциальный разделитель (ПР) и выходной усилитель

Собственно датчиком является вводная цепь - делитель напр

ния. шунт, трансформатор напряжения или тока с выпрямите.

Эга цепь преобразует измеряемые напряжения (U) или ток (

входное напряжение постоянного тока U

. Потенциальный

делитель гальванически разъединяет входной и выходной си

лы. Выходной усилитель формирует усиленный по напряжет!

мощности выходной сигнал датчика Характеристики уп

ления ДН и ДТ без учета погрешностей прямолинейны:

^Кл. - безразмерный коэффициент ДН;

•

коэффициент ДТ с размерностью сопротивления (Ом),

эвые ДН и ДТ также имеют в своем составе вводную

енциальный разделитель и усилитель, но для формиро-

Ифрового выходного сигнала S'

tux

снабжены аналого-

лм преобразователем (ЛЦП). При дискретном сигнале Г1Р

шизуется с помощью оптоиар. Характеристики управ-

()ровых ДН и ДТ описываются выражениями:

| A'., =

'. К "

'/j\ К„=1; Л\„ - переда-

|)фнциент соответственно вводных цепей, входного

пя. оптронного потенциального разделителя и АЦП.

глава 19. Программирование .микропроцессорных систем

ема команд МП использует прямую, относительную

вом базовых регистров), непосредственную, косвенную

рную адресацию. В МП могут выполняться арифметиче-

рации над 8- и !6-раэрялными числами со знаком и без

[ над упакованными и неупакованными двоично-

анными десятичными числами. Для простых операций

последовательностей данных (цепочек) имеются одно-

команды, дня которых посредством префикса можно

\ число повторений. Имеются команды передачи управле-

ТИПОВ, осуществляющие переходы соответственно

I §екущего программного сегмента и к произвольному ссг-

эрый при этом становится текущим.

19.1. Форматы команд

Перамй баИг«ока1иш

Biopcfl Й4Ягкама«л11

(Пост6»йг адресации)

рмат двухоперандной команды приводится на рис. 19.!.

В первом байте

команды содер-

жится код опера-

ции и два од-

нобитных поля:

направления пе-

редачи d и слова

w. При <М осу-

339

, , ^ , 4 v. roxl

rc| tfm

1 1 1 1 -?

l 1 1... .«w. 1

119

Команда с непосрсдетпснным операндом

ществляется передача «в», а прн d=0 - передача «из» МГ1

правление передачи относится ко второму операнду (регис

определяемому полем reg второго байта команды. Поле w з

формат операнда: при w=О МГ1 оперирует с байтом, а при

производится обработка 16-битного слова.

Второй байт команды, называемый постбайтом адрес

определяет работающий регистр или ячейку памяти и со сю

трех полей: режима mod, регистра reg и селектора регистр/и

г/т.

В поле reg в соответствии с таблицей 19.1 задается од

регистров, содержащий второй операнд команды.

Таблица

гея (rim)

гее (rim)

гу=0

ООО

00 1

0 I 1

АХ

СХ

ВХ

100

1 0 1

1 I 1

АН

СН

вн

Поле mod задаст используемый режим адресации и п

значено для определения первого операнда команды

mod=

11,

то операнд содержится в регистре, адресуемом поле

в соответствии с таблицей 19.1. Во всех остальных сг

(mcxtel 1) первый операнд располагается в памяти. При этом

поля mod задает способ использования смещений disp в соо

ствни с таблицей 19.2.

Таблица

JumL

Режим

Пояснения

Disp

Disp^displ.

Disp=dispH, dispL

Смешения пет

8-битное смещение

16-битнос смешение

Регистровая адресация в соответствии с таблицей 19.1

Во всех случаях, связанных с обращением к па

(mod* 11). в поле г/т команды кодируется способ вычислс

эффективного адреса ЕА (смещения) операнда. В операцион'

устройстве МП этот эффективный адрес формируется в соо

ствни с таблицей 19.3.

Имеется только одно исключение: при mod= 00 и г/т ,

смещение отсутствует и код команды содержит прямой (фиш

ский) адрес EA~dispH. dispL.

Зим образом, операнд в памяти можно адресовать 24 раз-

• способами (3 кода поля mod в таблице 10.2 и 8 кодов

в таблице 19.3).

Таблица 19.3

Смешение ffiVO

£A=(BX)+W)+disp

ЕА=(ВХ)У (DD+disp

ЕА-(ВР)

(Sl)+disp

ЕЛ

- (ВРУ+

(DI)

• disp

EL4=(Sf)+disp

EA~(DI)^disp

EA=(BP)+disp

EA~(BX)+disn

мат двухоперандной команды с непосредственным

> показан на рис. 19.2.

-| Здесь отсутствует не-

J обходимоегь адресами

-1 второго операнда, и иоэ-

-I тому поле reg в постоайтс

используется для расши-

рения поля КОП От-

сутствует также и поле d.

Формат непосредственно-

го операнда определяется

mod

ttm

III»

}2 Дпухоперандна* команда с нспо-

1 срслстиенным операндом

s и

в соответствии с таблице 19.4.

Таблица 19.4

Формат операнда

data L

data

Н,

data L

data I*

Пояснения

байт данных

2 байта данных

байт данных с расшире-

нием знака до 16 бит

шенне полей mod и г/т сохраняется таким же, как и в

шем формате команд.

1Ча рис. 19.3 приво-

дится формат одноопе-

рандной команды. Все

правила интерпретации

полей однооперандных

Рис

19.3.

ОлнФЭПсранднзя команда КОМШ1Д ТаКИС Же. как И