Главная  Журналы 

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 [ 51 ] 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100

ния и исчезает при переходе через нуль в том же направлении выходного напряжения измерителя. По окончании строба результат переписывается в буферный регистр, который подключается к устройству ввода информации или непосредственно к шине данных и может быть считан МП.

Перейдем теперь к преобразованию частоты следования импульсов в цифровой код. Три метода, применяемые в системах управления электроприводами, рассмотрены в [43]. Первый метод основан на подсчете числа импульсов измеряемой частоты за фиксированное время То, так что зафиксированный код Рх=[хТо. Относительная погрешность метода равна /7. Для реализации этого метода обычно используют два счетчика, один из которых заполняется импульсами частотой fx, а другой, переполнение которого определяет интервал То, фиксированной частотой fo- Код первого счетчика через буферный регистр подается на вход устройства ввода дискретных сигналов. Вместо второго счетчика можно использовать сигналы таймера МП-системы.

Для увеличения точности измерения можно осуществить более точное определение интервала измерения. Пусть после окончания основного интервала времени То измеряется дополнительный интервал времени AT от момента окончания Го до появления первого после окончания То импульса частоты f; пусть также момент начала отсчета То синхронизирован с появлением импульса fx. Тогда

где fo - код, зафиксированный счетчиком; jVq - емкость счетчика измерения Го; АЛ - число, зафиксированное счетчиком измерения AT (предполагается, что частоты заполнения счетчиков Го и АГ равны). Так как jVo = 2", где п - число разрядов, то деление на No заменяется сдвигом.

Второй метод основан на измерении периода Тх= /«"с помощью заполнения его импульсами высокой частоты /о. Обычно интервал счета равен нескольким (kf) периодом Тх, что позволяет уменьшить погрешность от неравномерного следования импульсов. Так как код счетчика обратно пропорционален fx, то после ввода кода счетчика Gx в МП необходимо выполнить деление

FxFjG, = F4jk,h, (5.2)

где Fo - некоторый постоянный код.

Прн уменьшении частоты fx код Gx увеличивается и может выйти за разрядную сетку, поэтому целесообразно изменять kf и Fo в функции диапазона, в котором в данный момент находится частота fx. Пусть, например, номинальный код Gx принят 12-разрядным. Тогда можно поступить следующим образом: если при очередном измерении окажется, что код Gx содержит хотя бы одну единицу в разрядах старше 12-го, то в следующем такте




•Знак


ПКН -Ч

Рис. 5.7. Схема алгоритма программы Рис. 5.8. Преобразователь напряже-измереиия скорости с адаптацией ние - код следящего типа

измерений kf уменьшается в 2 раза; если же код содержит в старших разрядах, включая 12-й, нули, то kf увеличивается в 2 раза. Возможная программа изображена на рис. 5.7. При этом используется тот факт, что в реальных условиях изменение скорости за один такт измерения невелико (не более 10 %).

Перейдем теперь к периферийным устройствам для преобразования напряжения в код (ПНК)- Здесь не ставится задача подробно проанализировать все разнообразие ПИК, а рассмотреть только основные из них, применяемые в МП-системах: следящие ПИК, интегрирующие ПИК, ПНК поразрядного уравновешивания.

Упрощенная схема ПНК следящего типа изображена на рис. 5.8. Нуль-орган Н02 сравнивает ток, пропорциональный модулю входного напряжения «х(1вх = "х/Явх), и выходной ток ПКН и в зависимости от знака их разности пропускает импульсы \з либо на вход суммирования счетчика СЧ, либо на вход вычитания. Для исключения неоднозначности при формировании счетных импульсов служит D-триггер Т, устанавливаемый частотой /2=0,5 fr- Частота \з получается делением частоты \\ делителем частоты Д2. Делитель частоты Д1 формирует неперекрывающиеся последовательности U, /г- Нуль-орган Н01 определяет знак и. Выходной код ПНК (выходной ток счетчика) вместе с разрядом знака поступает на устройство ввода дискретных сигналов. Отметим, что для исключения неоднозначности при считывании во время действия строба «Чтение» при обращении к данному устройству поступление счетных импульсов прекращается.

Быстродействие ПНК определяется частотой следования импульсов fa. Время отработки толчка от нуля до (/xmai состав-



ляет 2"/з, где л -число разрядов счетчика; данный ПНК отслеживает изменение напряжения, если относительная скорость этого изменения dujdt не превосходит /з/2". Увеличению частоты fs препятствуют следующие факторы. В данном счетчике в установившемся состоянии нуль-орган Н02 непрерывно изменяет свое состояние и на счетчик попеременно поступают импульсы то на вход сложения, то на вход вычитания. Необходимо, чтобы на каждый вход проходил только один импульс для обеспечения точности в ±1 единицу младшего разряда (МЗР). Для этого нужно, чтобы после прихода очередного импульса, например, на вход сложения нуль-орган Я02 и триггер Т изменили свое состояние до появления следующего импульса з. Тогда этот импульс, как и требуется, пройдет на вход вычитания. Так как счетчик обычно изменяет свое состояние по заднему фронту счетного импульса, то должно быть

I/Zs > п. к. н + о + 7,2 + и. (5.3)

где <и - длительность импульса частоты U; <п,к,н - время задержки информации ПКН; н, о - задержка в срабатывании нуль-органа Н02; Tf2- период частоты fz (или fi).

Пусть, например, / = 1 МГц, /з=100 кГц, „ = 0,5 мкс, тогда п,к,н+н,о<8,5 мкс. Микросхема типа КР572ПА1 имеет 4i,K,н<3 мкс, так что о<5,5 мкс. Трудность создания нуль-органа с высоким быстродействием заключается в том, что он должен быстро переключаться при малом сигнале (при 10-разрядном ПНК, например, при Лы<5 мВ). Поэтому уменьшение )азрядности ПНК существенно увеличивает допустимую частоту 3. Исследования показали, что нуль-орган обеспечивает время переключения /и,к,н + <к, о = 5 мкс. Нуль-орган собран из двух последовательно включенных усилителей типа К574УД1, причем для ограничения выходного напряжения первого усилителя в цепь его обратной связи были включены встречно-параллельно диоды, а коэффициент усиления второго усилителя равен 20.

Следует отметить, что принципиально обеспечить колебания кода счетчика в ± 1 импульс для всех значений Ых невозможно, а именно для того случая, когда значение приближается к одному из квантованных значений выходного тока (или напряжения) ПКН. При этом разность Лы стремится к нулю, время срабатывания нуль-органа увеличивается, н он может даже оказаться в активной зоне, которая характеризуется неопределенным состоянием его выхода или наличием колебаний. Только после прихода второго счетного импульса в прежнем направлении нуль-орган четко переключается, так что колебания выходного кода счетчика равны ±2 единицам МЗР. При уменьшении частоты ниже значений, вытекающих из (5.3), зона, в которой наблюдаются такие колебания, уменьшается и вероятность попасть в эту зону также уменьшается.

Перейдем теперь к рассмотрению интегрирующих ПНК- На





0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 [ 51 ] 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100