Файл: Глава 18.doc

Метод измерения скорости с помощью АЦП обладает недостатками, характерными для аналоговых систем, требуя принятия мер с целью компенсации дрейфа усилителей, фильтрации выходного напряжения и компенсации нелинейности тахогенератора в начальной зоне. Разрешающая способность тракта "ТГ-АЦП" не превышает 10^-3.

Метод счета импульсов фотоэлектрического импульсного датчика позволяет измерять среднюю скорость за период дискретности Т системы. При использовании стандартных решений он имеет минимальную разрешающую способность в нижней части диапазона изменения скорости, где как раз требуется высокое качество ее регулирования.

Метод измерения длительности периода имеет высокую разрешающую способность на малой скорости и низкую – на большой. Следует отметить, что в верхней части диапазона изменения скорости, где соблюдается условие Т_uТ, где Т_u – период следования импульсов ФИД, значение измеряемой скорости приближается к мгновенной. Однако в нижней части диапазона измерение частоты вращения менее 1,8мин^-1 каждый цикл расчета в микроЭВМ становится невозможным ввиду значительного увеличения периода следования импульсов. Например, период следования импульсов при частоте вращения 0,1мин^-1 и дискретности ФИД, равной 10⁴мин/оборот, достигает значения Т_u=0,06с. При периоде дискретности системы Т=0,003с это недопустимо, так как вызывает запаздывание в цепи обратной связи по скорости.

Разрешающая способность устройств измерения, использующих индукционные измерительные преобразователи с механической редукцией 5:1, не превышает значения , что недостаточно. Таким образом, ни один из перечисленных выше методов не обеспечивает глубокое регулирование скорости. Основной причиной этого является ограниченная разрешающая способность устройств измерения скорости.

Для нахождения компромисса между конкретными технологическими требованиями и возможностями их реализации по точности и быстродействию с помощью импульсно-цифровых измерителей скорости предлагается ряд комбинированных методов (М/Т методы) [3-15], причем возможна реализация этих методов с помощью измерителей не только циклического, но следящего действия.

В качестве примера рассмотрим функциональную схему рис.18.16 устройства измерения скорости на базе фотоэлектрического импульсного датчика, для увеличения разрешающей способности которого применен метод интерполяции [3-13].

Рис.18.16. Двухканальное устройство измерения скорости с ФИД

Устройство имеет два информационных канала. В нижней части диапазона измерения работает интерполяционный преобразователь перемещение-код ИППК, преобразующий аналоговые сигналы ФИД в код N_φ₁ угла.

В верхней части диапазона измерения работает дискретный преобразователь перемещение-код ДППК, реализующий метод счета импульсов ФИД. Он формирует код угла в виде N_φ=2^к N_φ₁, где 2^к – коэффициент согласования отсчетов информационных каналов. Блок согласования отсчетов БСО синхронизирует работу информационных каналов. Блок цифрового дифференцирования БЦД формирует код N_ω скорости в виде приращений кода N_φ угла. Данное устройство измерения скорости имеет высокое быстродействие. Его разрешающая способность достигает оборота вала электродвигателя.

На диапазон регулирования скорости цифрового электропривода с рассмотренным устройством измерения сильно влияет внутришаговая погрешность, вызываемая наличием гармонических составляющих в аналоговых сигналах ФИД. Предельное значение диапазона регулирования скорости при оптимальном выборе дискретности равно 1:20000.

Диапазон рабочих скоростей и быстродействие всех ППК следящего уравновешивания, рассмотренных выше, ограничением максимальной частоты преобразователя напряжение-частота ПНЧ. Для повышения быстродействия ППК выполняют по комбинированной структуре со следящим и поразрядным уравновешиванием. Аналогичного результата добиваются, изменяя в процессе работы ППК его дискретность.

Импульсно-цифровое измерение скорости предполагает предварительную обработку сигналов импульсного датчика, когда выделяются достоверные сигналы импульсного датчика, учетверяется его частотный сигнал, определяется направление вращения. Эта обработка сигналов может выполняться асинхронным или синхронным способом. В микропроцессорных системах предпочтение отдается синхронному варианту, так как он аппаратно реализуется проще, а сам МП является устройством с синхронной обработкой информации, при этом синхронизация всех процессов обработки информации в системе должна осуществляться от общего генератора – генератора процесса.

18.9.3. Измерение электрических величин

В микропроцессорных системах управления электроприводами регулируемыми и контролируемыми координатами могут быть не только механические величины – угол поворота, скорость, ускорение, но и электрические величины, такие как ток, напряжение, э.д.с., мощность. Для измерения этих координат используются соответствующие датчики тока (ДТ) и напряжения (ДН). Эти датчики наиболее часто применяются, на их основе строятся датчики э.д.с. и мощности [3-5].

Назначение ДН и ДТ – преобразования входной величины – напряжения или тока цепи преобразователя, двигателя в выходной сигнал, пропорциональный входной величине. Датчики могут выполнять одновременно и функции согласующего элемента – потенциального разделителя, усилителя по напряжению, мощности. В зависимости от вида выходного сигнала датчики разделяются на аналоговые и дискретные (цифровые).

В составе аналогового датчики с выходным напряжением на постоянном токе можно выделить три части: вводную цепь (ВЦ), потенциальный разделитель (ПР) и выходной усилитель (У). Собственно датчиком является вводная цепь – делитель напряжения, шунт, трансформатор напряжения или тока с выпрямителем. Эта цепь преобразует измеряемые напряжения (U) или ток (I) во входное напряжение постоянного тока U_вх. Потенциальный разделитель гальванически разъединяет входной и выходной сигналы. Выходной усилитель формирует усиленный по напряжению и мощности выходной сигнал датчика U_вых. Характеристики управления ДН и ДТ без учета погрешностей прямолинейны:

где: к_дн – безразмерный коэффициент ДН;

к_дт – коэффициент ДТ с размерностью сопротивления (Ом).

Цифровые ДН и ДТ также имеют в своем составе вводную цепь, потенциальный разделитель и усилитель, но для формирования цифрового выходного сигнала N_вых снабжены аналого-цифровым преобразователем (АЦП). При дискретном сигнале ПР просто реализуется с помощью оптопар. Характеристики управления цифровых ДН и ДТ описываются выражениями:

где: - передаточные коэффициент соответственно вводных цепей, входного усилителя, оптронного потенциального разделителя и АЦП.

Глава 19. Программирование микропроцессорных систем

Система команд МП использует прямую, относительную (посредством базовых регистров), непосредственную, косвенную и индексную адресацию. В МП могут выполняться арифметические операции над 8- и 16-разрядными числами со знаком и без знака, над упакованными и неупакованными двоично-кодированными десятичными числами. Для простых операций обработки последовательностей данных (цепочек) имеются однобайтные команды, для которых посредством префикса можно задавать число повторений. Имеются команды передачи управления двух типов, осуществляющие переходы соответственно внутри текущего программного сегмента и к произвольному сегменту, который при этом становится текущим.