CS254490B1

CS254490B1 - Digital-to-Analog Converter for Position Differential Members

Info

Publication number: CS254490B1
Application number: CS859179A
Authority: CS
Inventors: Zdenek Kolman; Vojtech Prchlik; Zdenek Vavra; Vladimir Vurm
Original assignee: Zdenek Kolman; Vojtech Prchlik; Zdenek Vavra; Vladimir Vurm
Priority date: 1985-12-12
Filing date: 1985-12-12
Publication date: 1988-01-15
Also published as: CS917985A1

Abstract

Řešení se týká zapojení číslicově- -analogového převodníku pro diferenční členy polohových servomechanismů obráběcích strojů a spočívá ve využití násobící schopnosti monolitického D/A převodníku pro rozšíření jeho rozsahu, tj. počtu převáděných bitů v polohových diferenčních členech. Podstatou je propojení následujících bloků podle připojeného výkresu: monolitického D/A násobícího převodníku, zdroje referenčního napětí, analogového děliče, číslicového děliče, rozhodovacího bloku, analogového přepínače*, číslicového přepínače a řídicího počítače. Řešení je určeno pro polohové diferenční členy pro zařazení do regulační polohové smyčky souřadnic obráběcích strojů a je ho možno využít všude tam, kde se nepožaduje maximální rozlišovací schopnost D/A převodu v celém rozsahu.The solution concerns the connection of a digital-to-analog converter for differential elements of position servomechanisms of machine tools and consists in using the multiplying ability of a monolithic D/A converter to expand its range, i.e. the number of converted bits in position differential elements. The essence is to connect the following blocks according to the attached drawing: monolithic D/A multiplying converter, reference voltage source, analog divider, digital divider, decision block, analog switch*, digital switch and control computer. The solution is intended for position differential elements for inclusion in the control position loop of machine tools coordinates and can be used wherever the maximum resolution of the D/A conversion is not required in the entire range.

Description

Vynález se týká zapojení číslicově-analogového převodníku pro polohové diferenční členy polohových servomechanismů obráběcích strojů.BACKGROUND OF THE INVENTION The present invention relates to the use of a digital-to-analog converter for position difference members of position machine servomechanisms.

Dosud známá řešení D/A převodníků polohových diferenčních členů používají při převodu číselné hodnoty polohové odchylky na analogové napětí různé formy šířkové a frekvenční pulsní modulace. Vlastnosti takto řešeného D/A převodníku s pulsní modulací závisí na vlastnostech spínačů, které vytvářejí pulsní modulaci. Teplotní stabilita a linearita těchto převodníků je podstatně horší než u D/A převodníků monolitických integrovaných.The prior art solutions of D / A converters of position differential members use different forms of pulse width and frequency modulation when converting the numerical value of the position deviation to the analog voltage. The characteristics of the D / A converter with pulse modulation depends on the characteristics of the switches that create pulse modulation. The temperature stability and linearity of these converters is considerably worse than monolithic integrated D / A converters.

Výstupní analogový signál je navíc zvlněn základní harmonickou pulsní modulací, která může negativně ovlivnit činnost pohonu. Přímé využití integrovaného D/A převodníku a to 15 nebo 16bitového není výhodné pro vysoké pořizovdcí náklady.In addition, the analog output signal is ripped by the basic harmonic pulse modulation, which can negatively affect the operation of the drive. Direct use of the integrated D / A converter, either 15 or 16 bit, is not advantageous for high acquisition costs.

Popsané nevýhody odstraňuje zapojení dle vynálezu, jehož podstata spočívá v tom, že využívá monolitický D/A násobící převodník s nižším počtem převáděných bitů, přičemž analogový vstup referenčního napětí monolitického D/A násobícího převodníku je připojen na výstup analogového přepínače, jehož první vstup je spojen s výstupem zdroje referenčního napětí.The described drawbacks eliminate the circuit according to the invention, which uses a monolithic D / A multiplier converter with a lower number of bits to be converted, the analog input of the monolithic D / A multiplier converter reference voltage being connected to the output of an analog switch whose first input is connected with reference voltage source output.

Na tento zdroj je připojen rovněž vstup analogového děliče, jehož výstup je spojen s druhým vstupem analogového přepínače. Číslicový vstup D/A převodníku je spojen s výstupem číslicového přepínače, na jehož první vstup je připojen výstup polohové odchylky řídicího počítače, který je připojen rovněž do vstupu číslicového děliče.An analogue splitter input is connected to this source, the output of which is connected to the second input of the analog switch. The digital input of the D / A converter is connected to the output of the digital switch whose first input is connected to the position deviation output of the control computer, which is also connected to the input of the digital divider.

Výstup číslicového děliče je připojen na druhý vstup číslicového přepínače a na vstup rozhodovacího bloku, jehož výstup je spojen s ovládacím vstupem číslicového přepínače a analogového přepínače.The output of the digital divider is connected to the second input of the digital switch and the input of the decision block, the output of which is connected to the control input of the digital switch and the analog switch.

Řešení využívá násobící schopnosti monolitického D/A převodníku pro rozšíření jeho rozsahu, tj. počtu převáděných bitů v polohových diferenčních členech a skutečnost, že při vyšších rychlostech pohybu, tj. při vyšších hodnotách polohové odchylky, není nutné, aby byl převod na analogové napětí prováděn s diskrétností 1 inkrementu, jako je tomu v okolí nulové odchylky.The solution uses the multiplication capability of the monolithic D / A converter to expand its range, ie the number of bits to be converted in position differential members, and the fact that at higher motion speeds, ie at higher position deviation values, it is not necessary to convert to analog voltage with a discretion of 1 increment, as is the case around zero deviation.

Napětí na výstupu monolitického D/A převodníku se nezmění, jestliže je vstupní číslicový údaj převodníku vydělen číslem k a referenční napětí monolitického D/A převodníku je vynásobeno týmž číslem k.The voltage at the output of the monolithic D / A converter will not change if the digital input of the converter is divided by the number k and the reference voltage of the monolithic D / A converter is multiplied by the same number k.

Zapojení podle vynálezu nahrazuje nákladný monolitický D/A převodník s velkou délkou slova cenově dostupným převodníkem s nižší délkou slova, pří zachování všech vlastností monolitického D/A převodníku.The circuitry of the invention replaces the expensive, long word length monolithic D / A converter with an affordable lower word length converter, while retaining all the features of the monolithic D / A converter.

Na připojeném výkrese je znázorněno blokové schéma zapojení číslicově analogového převodníku pro polohové diferenční členy, kde analogový vstup referenčního napětí monolitického D/A přepínače 6, jehož první vstup je spojen s výstupem zdroje referenčního napětí 2, kam je připojen rovněž vstup analogového děliče 3.·The attached drawing shows a block diagram of a digital-to-analog converter for position differential members, where the analog reference voltage input of monolithic D / A switch 6, the first input of which is connected to the output of the reference voltage source 2, where analog input 3 is also connected.

Výstup analogového děliče 2 í^e spojen s druhým vstupem analogového přepínače 6 a číslicový vstup D/A převodníku 2 je spojen s výstupem číslicového přepínače 2· Na první vstup číslicového přepínače 7_ je dále připojen výstup N _χ polohové odchylky řídicího počítače 8, který je připojen rovněž do vstupu číslicového děliče £.The output of analog divider 2 ^te coupled to the second input of the analog switches 6 and the digital input of the D / A converter 2 is connected with the output digital switches 2 · The first input of the digital switch 7 is further connected to the output N _χ positional deviation control computer 8, which is connected also into the digital divider input.

Výstup číslicového děliče _4 je spojen s druhým vstupem číslicového přepínače 2 ^a vstupem rozhodovacího bloku 2· Výstup rozhodovacího bloku 2 3^e připojen na ovládací vstup číslicového přepínače 7_ a analogového přepínačeThe output of the digital divider 4 is connected to the second input of the digital switch 2 ^{and the} input of decision block 2 · 2 output of decision block ³ and connected to the control input of the digital switches 7 and analog switches

V zapojení podle vynálezu pracuje monolitický D/A převodník 2 ^ve dvou režimech. V oblasti malých polohových odchylek, kdy je absolutní hodnota odchylky menší než základní rozsah monolitického D/A převodníku 1. je na číslicový vstup monolitického D/A převodníku přiváděna přímo hodnota odchylky a na analogový vstup referenčního napětí hodnota u Pokud je hod“ t nota odchylky taková, že přesahuje základní rozsah převodníku, je vydělena číslem k a současně je referenční napětí k-krát vynásobeno - ^urefIn the circuit according to the invention, the monolithic D / A converter 2 operates ⁱⁿ two modes. In the range of small positional deviations, where the absolute deviation value is less than the basic range of monolithic D / A converter 1, the deviation value is directly applied to the digital input of the monolithic D / A converter and u is the value of the deviation value. such that it exceeds the basic converter range is divided by the number ka while the reference voltage to the times multiplied - ^at ref

Výše uvedené zapojení může být realizováno využitím 12bitového D/A monolitického převodníku, jehož rozsah je v zapojení podle vynálezu rozšířen na 15 bitů. Tato délka slova je dostatečná pro řízení polohových servomechanismů na obráběcích strojích při inkrementu odměřování 1 ^um, maximální rychlosti posuvu 20 m/min a zesílení polohové smyčky alespoň Kv=20. Při rozšíření převodníku o 3 bity je referenční napětí měněno v poměru 1:8 . , (1,25 V:10 V), děleni osmičiselného údaje polohové odchylky lze realizovat jednoduše posunem : bitů ve slově - 3x vpravo.The above connection can be realized using a 12-bit D / A monolithic converter whose range is expanded to 15 bits in the circuit according to the invention. This word length is sufficient to control positional servomechanisms on machine tools at 1 µm increment, a maximum feed rate of 20 m / min and a position loop gain of at least Kv = 20. When the converter is extended by 3 bits, the reference voltage is changed in the ratio 1: 8. , (1.25 V: 10 V), the division of the eight digit position deviation data can be realized simply by shifting: bits in the word - 3x right.

Vynález je určen pro polohové diferenční členy pro zařazení do regulační polohové smyčky souřadnic obráběcích strojů. Zapojení převodníku je možno využít všude tam, kde se nepožaduje maximální rozlišovací schopnost D/A převodu v celém rozsahu.The invention is intended for position differential members for inclusion in a position control loop of machine tool coordinates. The wiring of the converter can be used wherever the maximum resolution of the D / A conversion in the whole range is not required.

předmEt vynálezuobject of the invention

Claims

object of the invention

Digital-to-analog converter for position differential members, characterized in that it comprises a monolithic D / A multiplier converter (1j, whose analog reference voltage input is connected to the analog switch output (6), whose first input is connected to the reference voltage source output) (2), to which the analog divider input (3) is connected, the output of which is connected to the second input of the analog switch (6), and the digital input of the D / A converter (1) is connected to the output of the digital switch (7); the input is connected to the position deviation output of the control computer (8), which is also connected to the input of the digital divider (4), the output of which is connected to the second input of the digital switch (7) and the input of the decision block (5) input of digital switch (7) and analog switch (6).

1 drawing