CS209205B1

CS209205B1 - Wiring for generating a rectangular pulse signal in the AC I I phase of the phase converter

Info

Publication number: CS209205B1
Application number: CS218878A
Authority: CS
Inventors: Bernd Kiel; Frank Riedel; Siegfried Wildner
Original assignee: Bernd Kiel; Frank Riedel; Siegfried Wildner
Priority date: 1977-04-11
Filing date: 1978-04-04
Publication date: 1981-11-30
Also published as: BG30303A1; DD139965A3

Abstract

Předmětem vynálezu je zapojení pro vytváření obdélníkového impulzového signálu ve střídavém výstupním obvodu měniče fází, které obsahuje budicí jednotku a měnič fá2Ís výstupníjednotkou, přičemž na vstupu budicí jednotky je zapojeno I obdélníkové impulzové napětí aobavýstupybudicí ! jednotky jsou pro přenos dvou o 90° fázově posunutých proudů nebo napětí spojeny s oběma vstupy- měniče fází, na jehož výstup je připojena výstupní jednotka pro potlačení vyšších harmonických. * 1 Úkolem vynálezu je poskytnout u výšeuvedeného zapojení výstupnísignál o konstantní amplitudě a bez fázové chyby způsobené konstrukcívlastního zařízení. i To se podle vynálezu dosáhne tínij že ve výstupní jednotce jsou pro potlačení vyšších harmonických zapojeny pasivní RC-hornokmitočtová propusť, v sérii s aktivní RC-dolnokmitočtovou propustí, mající eliptické rozdělení pólů, s pasivní RC-dolnokmitočtovou propustí a s omezovacím zesilovačem, jehož výstup je připojen na jeden vstup vyhodnocovací jednotky, na jejíž druhý vstup je připojen vstup budicí jednótký a na jejímžvýstupu je signál, představující velikost a směr fázového posunutí, vytvořeného měničem fází.The subject of the invention is a circuit for generating a rectangular pulse signal in the AC output circuit of a phase converter, which includes an excitation unit and a phase converter with an output unit, wherein a rectangular pulse voltage is connected to the input of the excitation unit and both outputs of the excitation unit are connected to both inputs of the phase converter for the transmission of two currents or voltages shifted by 90°, to the output of which an output unit is connected for suppressing higher harmonics. * 1 The object of the invention is to provide, in the above-mentioned circuit, an output signal of constant amplitude and without a phase error caused by the design of the device itself. This is achieved according to the invention in that in the output unit, for suppressing higher harmonics, a passive RC high-pass filter is connected in series with an active RC low-pass filter having an elliptical pole distribution, with a passive RC low-pass filter and with a limiting amplifier, the output of which is connected to one input of an evaluation unit, to the second input of which the input of the excitation unit is connected and at the output of which there is a signal representing the magnitude and direction of the phase shift created by the phase inverter.

Description

Vynález se týká zapojení pro vytváření obdélníkového impulsového signálu ve střídavém výstupί ním obvodu měniče fází, které obsahuje budicí í jednotku a měnič íází s výstupní jednotkou, přičemž na vstupu budicí jednotily je zapojeno obdélníkové impulsové napětí a oba výstupy budicí jednotky jsou pro přenos dvou o 90° fázově posunutých proudů nebo napětí spojeny s oběma vstupy měniče fází, na jehož výstup je připojena výstupní jednotka pro potlačení vyšších harmonických.BACKGROUND OF THE INVENTION The invention relates to a circuit for generating a rectangular pulse signal in an AC output circuit of a phase converter comprising a drive unit and a drive converter with an output unit, wherein a rectangular pulse voltage is connected at the drive unit input. ° phase shifted currents or voltages are connected to both inputs of the phase converter, to whose output the output unit is connected to suppress higher harmonics.

V patentové literatuře je uveden způsob napájení rotačního měniče fází, tak zvaného resolveru, nebo lineárního měniče fází, tak zvaného induktosinu.The patent literature discloses a method of feeding a rotary phase changer, a so-called resolver, or a linear phase changer, a so-called inductosin.

Přitom je použito takové uspořádání, které obsahuje jednotku pro vytváření dvou, přesně o 90° vzájemně posunutých obdélníkových napětí o stejné amplitudě, dále měnič f&á a filtr.An arrangement is used which comprises a unit for generating two exactly 90 [deg.] Offset rectangular voltages of the same amplitude, a converter F and a filter.

V tomto zařízení se přivádějí měniči fází prostřednictví statorových vinutí dvě obdélníková napětí, posunutá navzájem o 90°, která se mohou ; vytvářet například pomocí tří bistabilních klopných obvodů, zapojených jako dělič frekvence. Tím se v rotorovém vinutí měniče fází vytváří napětí, i jehož průběh se mění v závislosti na poloze rotoru. Výstupní napětí rotorového vinutí měniče fází se vede k filtru, který propouští harmonické základní frekvence. Jako schematické zapojení filtru je uvedeno uspořádání skládající se z odporu, cívek a kondenzátorů.In this device, two rectangular voltages, offset by 90 ° relative to each other, can be supplied through the stator windings by means of the stator windings, which can be shifted to one another; for example using three bistable flip-flops connected as a frequency divider. As a result, a voltage is generated in the rotor winding of the phase changer, the course of which varies depending on the position of the rotor. The output voltage of the rotor winding of the phase converter is applied to a filter that transmits harmonic fundamental frequencies. An arrangement consisting of resistors, coils and capacitors is shown as a schematic connection of the filter.

Nevýhoda tohoto zařízení spočívá v tom, že se vyskytují fázové chyby u signálu, vystupujícího z filtru V důsledku změn teploty v předem zadané požadované pracovní oblasti. Týto chyby jdou na vrub nedostatečné fázové konstanty filtru. Známé i způsoby pro udržování konstantní teploty pomocí regulačního obvodu s použitím termoplastu se | nemohou použít v důsledku vysokých nákladů, _: které jsou nutné na jejich realizaci, protože kromě | regulačního obvodu pro termoplast se potřebuje ještě kontrolní obvod a oddělená část sítě pro tento ‘ regulační obvod. Týto jednotky pro udržování konstantní teploty na filtru musí se při současném i použití více měničů fází, například jako měřicí systémy dráhy, v jednotlivých osách řídicího zařízení obráběcího stroje, uspořádat pro každé zařízení odděleně. Tím je zařízení pro měnič fází zatíženo ί chybou, kterou lze odstranit jen s vynaložením vysokých nákladů na technické prostředky. Z toho , vyplývá neúnosné ekonomické zatížení pro užíva: tele.A disadvantage of this device is that there are phase errors in the signal exiting the filter due to temperature changes in a predetermined desired working area. This error is due to insufficient phase constant of the filter. Methods for maintaining a constant temperature by means of a control circuit using a thermoplastic are also known they cannot use them because of the high costs _: they are necessary to implement them because, except for A control circuit and a separate part of the network for this control circuit are still required. This constant temperature filter unit must be arranged separately for each device, for example as path measuring systems, in the individual axes of the machine tool control, when several phase converters are used simultaneously. As a result, the phase converter device is subject to an error which can only be eliminated at high technical cost. This implies an unbearable economic burden on the user: the calf.

Při použití cívek vznikají dále velké potíže při jejich výrobě.Furthermore, the use of coils creates great difficulties in their manufacture.

Cílem vynálezu je zabezpečit s nepatrnými ekonomickými náklady přesnost funkce zapojení pro vytváření obdélníkového impulsového signálu ve ? výstupním střídavém obvodu měniče fází. j Úkolem vynálezu je vytvořit zapojení pro vytvá! ření obdélníkového impulzového signálu ve střídavém výstupním obvodu měniče fází, pracujícího podle transformátorového principu, které poskytuje výstupní signál o konstantní amplitudě a bez i fázové chyby, vyvolané samotnou konstrukcí zapoí jení.It is an object of the invention to provide, at low economic cost, the accuracy of the wiring function for generating a rectangular pulse signal in the? the output AC circuit of the phase converter. SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the invention to provide a wiring for generating a circuit. measuring a rectangular pulse signal in the AC output circuit of the phase converter, operating according to the transformer principle, which provides an output signal of constant amplitude and without phase error induced by the circuit design itself.

Podstata vynálezu spočívá v tom, že u navrženého zapojení je na měnič fází napojena výstupní > jednotka, ve které jsou v sérií zapojeny homokmi- ;The principle of the invention consists in that in the proposed circuit, an output unit is connected to the phase converter, in which homogeneous series are connected in series;

, točtová propust RC, aktivní dolnokmitočtová pro- i pust a omezovači zesilovač., RC high pass filter, low pass active filter and limiting amplifier.

Výstup omezovadho zesilovače je připojen na i I jeden vstup vyhodnocovací jednotky, na jejíž ;The output of the limiting amplifier is connected to one input of the evaluation unit to which;

! druhý vstup je připojeno vedení od vstupu budicí ' jednotky. ' ' j! the second input is connected to the wiring from the input of the excitation unit. '' j

Vyhodnocovací jednotka má výstup pro Vysílání signálů, jejichž velikost odpovídá, stejně tak i směr, fázovému posunutí, vytvořenému měničem fází, í mezi vstupním signálem, přivedeným přes budicí jednotku a mezi výstupním signálem, vysílaným ; omezovacím zesilovačem. , ! Vynález bude v dalším textu blíže vysvětlen na ’ příkladu provedení, pomocí výkresů, kde na obr. I í 1 je znázorněno blokové schéma zapojení pro ' ΐ vytváření obdélníkového impulzového signálu ve ;The evaluation unit has an output for transmitting signals whose magnitude corresponds, as well as the direction, to the phase shift generated by the phase changer, between the input signal applied through the drive unit and between the output signal transmitted; limiting amplifier. ,! The invention will now be explained in more detail by way of example with reference to the drawings, in which Fig. 11 is a block diagram for generating a rectangular pulse signal in;

střídavém výstupním obvodu měniče táží, na obr.In the FIG.

je znázorněna charakteristika pasivní RC-hor' nokmitočtové propustě 3.1, na obr. 3 je znázomě- , na charakteristika aktivní RC-dolnokmitočtové | propustě 3.2 s eliptickým rozdělením pólů, na obr. , > 4 je znázorněna charakteristika pasivní RC-dol- :the passive RC-high-pass filter 3.1 is shown, Figure 3 shows the active RC-low-pass filter | pass-through 3.2 with elliptical pole distribution, in Fig.>> 4 the passive RC-dol- characteristic is shown:

nokmitočtové propustě 3.3 a na obr. 5 je znázorněn J celý propustný rozsah propustí 3.1 až 3.3. Iand the full-pass filter range 3.1 to 3.3 is shown in FIG. 5. AND

V obr. 1 je znázorněno blokové schéma zapojení ! * podle vynálezu. Budicí jednotka 1, která je vytvořena jako generátor sinusových signálů a která má vstup pro vkládání obdélníkových impulzů, je ; připojena svými oběma výstupy na měnič fází 2.FIG. 1 shows a block diagram of a circuit! * according to the invention. The excitation unit 1, which is designed as a sinusoidal signal generator and which has an input for inserting rectangular pulses, is; connected with both outputs to phase converter 2.

[ Výstup měniče t&á 2 je přiveden k pasivní RC-hor| nokmitočtové propusti 3.1 upravené na výstupní i jednotce 3 prostřednictvím jejího vstupu, přičemž ! RC-homokmitočtová propusť 3.1. je zapojena J v sérii s aktivní RC-dolnokmítočtovou propustí 3.2 s eliptickým rozdělením pólů, s pasivní RC-dolnokmitočtovou propustí 33 a s omezovacím zesilozesilovače 3.4 je. výstupní jednotka 3 spojena s jedním vstupem vyhodnocovací jednotky, která je vytvořena jako analogický porovnávací obvod ! táží a jejíž druhý vstup je spojen se vstupem budicí jednotky 1. ' ': .[Drive output t & a 2 is connected to a passive RC-mount | the night-time filter 3.1 is provided on the output unit 3 via its input, wherein! RC-Frequency Release 3.1. is connected J in series with an active RC low-pass filter 3.2 with an elliptical pole distribution, a passive RC low-pass filter 33 and a limiting amplifier 3.4's. the output unit 3 is connected to one input of the evaluation unit, which is designed as an analogue comparison circuit! The second input is connected to the input of the excitation unit 1. "

Na výstupu vyhodnocovací jednotky 4 je vysflán signál rozdílu fází.A phase difference signal is output at the output of the evaluation unit 4.

Obr. 2, obr. 3 a obr. 4 ukazují charakteristiky RC-homokmitočtové propustí 3.1, aktivní RC- , dolnokmitočtové propustí 33 s eliptickým rozdělením pólů a pasivní dolnokmitočtové propusti 33, přičemž výstupní napětí U 1, U 2 a U 3 těchto propustí jsou znázorněna v závislosti na kruhovém kmitočtu ω. Obr. 5 znázorňuje celý propustný rozsah Uges. propustí 3.1,33,33.Giant. 2, 3 and 4 show the characteristics of the RC-high-pass filter 3.1, the active RC-low-pass filter 33 with elliptic pole distribution and the passive low-pass filter 33, the output voltages U 1, U 2 and U 3 of these filters being shown in dependence on circular frequency ω. Giant. 5 shows the entire permeability range of Uges. dismisses 3.1,33,33.

Zařízení pracuje následujícím způsobem.The device works as follows.

Budicí jednotce 1 se přivádějí prostřednictvím jejího vstupu obdélníkové impulzy, z nichž se odvozují dva, o 90° fázově posunuté sinusové proudové signály. Tyto oba signály se použijí pro napájení primárních vinutí měniče fází 2.The drive unit 1 receives rectangular pulses through its input, from which two 90 ° phase shifted sinusoidal current signals are derived. Both signals are used to supply the primary windings of the phase 2 converter.

Jako měnič fází se může v praktické aplikaci použít rotující systém, tak zvaný resolver, nebo lineární systém, tak zvaný induktosin. Na sekundárním vinutí vzniká přibližně sinusový výstupní signál, který vykazuje fázové posunutí oproti vstupnímu signálu na vstupu budicí jednotky 1. Toto fázové posunutí je závislé na poloze sekundárních vinutí oproti primárním vinutím. Tento výstupní signál obsahuje však především velkou složku vyšších harmonických. Pro další zpracování ve vyhodnocovací jednotce 4 je tedy třeba zajistit obdélníkový impulsový signál bez rušení a horních harmonických.In practice, a rotating system, a so-called resolver, or a linear system, a so-called inductosin, can be used as a phase changer. An approximately sinusoidal output signal is produced on the secondary winding which exhibits a phase offset relative to the input signal at the input of the drive unit 1. This phase offset is dependent on the position of the secondary windings relative to the primary windings. However, this output signal contains mainly a large component of higher harmonics. For further processing in the evaluation unit 4, it is therefore necessary to provide a rectangular pulse signal without interference and high harmonics.

K tomu slouží výstupní jednotka 3, zapojená mezi měnič fází 2 a vyhodnocovací jednotku 4. Nejdříve přijde signál vyskytující se na výstupu měniče fází 2 na pasivní RC-homokmitočtovou propusť 3.1, kde se potlačí všechny šumové frekvence způsobující rušení.This is done by the output unit 3 connected between the phase converter 2 and the evaluation unit 4. First, the signal occurring at the output of the phase converter 2 comes to passive RC-high-pass filter 3.1, where all noise frequencies causing interference are suppressed.

Pro oddělení základní harmonické resp. první harmonické od vyšších harmonických se vede potom signál přes aktivní RC-dolnokmitočtovou propusť 3.2 s eliptickým rozdělením pólů. Tato dolnokmitočtová propusť 3.2 je konstruována tak, aby v přechodové oblasti propustného pásma a potlačeného pásma a v průchodech proudu nulou byl strmější pokles než u propustí typů podle Butterwortha a podobně, nebo jaký mají póly při omezené frekvenci. Z charakteristiky, znázorněné v obr. 3, dolnokmitočtové propusti 3.2 lze seznat pólová místa v potlačeném pásmu.For separation of basic harmonic resp. the first harmonic from the higher harmonics is then passed through the active RC-low pass filter 3.2 with elliptical pole distribution. This low-pass filter 3.2 is designed to have a steeper drop in the pass-band and suppressed band transitions and zero passages than those of Butterworth and others, or the poles at a limited frequency. From the characteristic shown in FIG. 3, the low-pass filter 3.2 can be seen as pole locations in the suppressed band.

Pasivní RC-dolnokmitočtovou propustí 3.3 se superponují frekvence mezi pólovými místy. Tak se na výstupu této pasivní dolnokmitočtové pro-Passive RC low-pass filter 3.3 superimposes the frequencies between the pole locations. So at the output of this passive low-frequency

Claims

Wiring for generating a rectangular pulse signal in the AC output circuit of the phase converter, which includes an excitation unit and a phase converter with an output unit, a rectangular pulse voltage is connected at the excitation unit input and both excitation unit outputs are for transferring two 90 ° phase shifted currents; the voltage connected to the two inputs of the phase converter to the output of which the harmonic suppression output unit is connected, characterized in that the sinusoidal output voltage of the phase converter 2, which is devoid of higher harmonics, is present in the output unit (3) phase errors and noise. To apply the voltage to the evaluation unit 4, a rectangular pulse voltage is required to match the shape of the voltage supplied from the output of the excitation unit 1 to the evaluation circuit 4. This is accomplished by a limiting amplifier 3.4 which excites when a zero passage occurs low-pass filter 3.3. In this way, the required rectangular pulse voltage is obtained at the output of the limiting amplifier 3.4, whose zero passages are synchronized with the input voltage of the limiting amplifier. Thereafter, a signal is produced in the evaluation unit 4, which in size and direction corresponds to the phase shift formed by the phase converter 2.

When using this connection in machine tools, this phase offset is assigned to path segments, the phase converter 2 being used as a measuring system.

By generating a phase 2 converter output signal that is free from noise, higher harmonic and phase errors resulting from operating wiring faults, measurement errors that would result in greater damage to the machine tool if it is defective are eliminated.

In the output unit 3, no additional units are required and, due to the arrangement of the coils in the design of the culvert, complicated technological processes are eliminated.

The device according to the invention can be used for transforming alternating currents and alternating voltages in phase transformers operating according to the transformer principle, in particular in inductive, phase-cyclic measuring systems.

OF THE INVENTION, a passive RC high pass filter (3.1) in series with an active RC low pass filter (3.2) having an elliptical pole distribution, a passive RC low pass filter (3.3) and a limiting amplifier (3.4) is connected to one input an evaluation unit (4), the second input of which is the input of the excitation unit (1), and whose output is a signal indicating the magnitude and direction of the phase shift generated by the phase converter.