CS258924B1

CS258924B1 - Device for electronic suppression of signal's asynchronous components

Info

Publication number: CS258924B1
Application number: CS856922A
Authority: CS
Inventors: Frantisek Gazarek
Original assignee: Frantisek Gazarek
Priority date: 1985-09-27
Filing date: 1985-09-27
Publication date: 1988-09-16
Also published as: CS692285A1

Abstract

Zařízení je určeno zejména k vyhodnocení signálu nevývahy u strojů na dynamické vyvažování rotačních součástí. Výhodou zařízení, je, že ze všech vstupních signálů je přivedena na výstup zařízení jen ta složka, která je stálá a neměnná ve vztahu k posloupnosti řídících signálů a přitom u této složky nedochází k nežádoucím posuvům fáze. Podstata zařízení spočívá v tom, že obsahuje vstupní řízený přepínač polarity signálu, jehož výstup je připojen na vstup řízeného průměrujícího vícenásobného vzorkovacího obvodu, jehož výstup je připojen na vstup výstupného řízeného přepínače polarity signálu, přičemž vstupy přepínačů a vzorkovacího obvodu jsou spojeny s výstupy řídícího obvodu.The device is mainly intended for evaluation nonbalance signal for dynamic balancing machines rotating parts. Device Advantage is that all of the input signals are fed the output of the device is the only one that is steady and invariant in relation to sequence control signals, and this component does not occur phase shifts. Essence the device is that it contains input controlled signal polarity switch whose output it is connected to a controlled averaging input multiple sampling circuit whose output is connected to the input of the output controlled signal polarity switch, with switch inputs and sampling circuit are connected to the control circuit outputs.

Description

Vynález se týká zařízení k elektronickému potlačení nesynchronních složek signálu, zejména pro vyhodnocení signálu nevývahy u strojů na dynamické vyvažování rotačních součástí.The invention relates to an apparatus for electronically suppressing non-synchronous signal components, in particular for evaluating an imbalance signal in machines for dynamic balancing of rotating components.

U strojů na dynamické vyvažování rotačních součástí je velikost a poloha nevývahy vyhodnocována na základě signálů nevývahy získaných ze snímačů vibrací nebo sil vyvozených rotující součástí. Velikost nevývahy je odvozována od amplitudy a poloha nevývahy od fáze signálů ⁴ 1 ze snímačů nevývahy. Tento systém pracuje dobře za předpokladu nízké úrovně rušivých signálů reprezentujícím nevývahu. Tato podmínka však není nikdy u strojů pro dynamické vyvažování dostatečně splněna a zejména není splněna při nízké úrovni signálu nevývahy, tj. při malé nevývaze. Tato skutečnost limituje dolní hranici nevývahy, na kterou je možno na stroji součást . vyvážit.In rotary part dynamic balancing machines, the magnitude and position of the unbalance is evaluated based on the unbalance signals obtained from the vibration sensors or forces generated by the rotating part. The amount of unbalance is derived from the amplitude and the position of the unbalance from the phase of the ⁴ 1 signals from the unbalance sensors. This system works well assuming a low level of interference signals representing unbalance. However, this condition is never sufficiently fulfilled in dynamic balancing machines and, in particular, is not fulfilled at a low unbalance signal level, i.e. a small unbalance. This limits the lower limit of unbalance to which a part can be mounted on the machine. balance.

K potlačení rušivých signálů se používá pásmových propustí, které buá nejsou dostatečně úzké, takže nepotlačují rušivé signály s kmitočtem blízkým kmitočtu signálu reprezentujícímu nevývahu, nebo jsou dostatečně úzké, ale potom se svým charakterem blíži rezonačnímu obvodu, který vykazuje v okolí rezonance vysokou neurčitost fáze výstupního signálu (v okolí rezonančního kmitočtu se fázový posuv' signálu prudce mění z +90° na -90°) .Band-pass filters are used to suppress interfering signals, which are either not narrow enough so that they do not suppress interfering signals at a frequency close to the signal representing unbalance, or are narrow enough, but then close to a resonant circuit with high uncertainty in the output phase signal (around the resonant frequency the phase shift of the signal changes sharply from + 90 ° to -90 °).

V obou případech použití pásmové propusti je zvýšení přesnosti měření amplitudy a zejména fáze signálů reprezentujících nevývahu velmi omezeně. Jsou také známa analogpvě - digitální zařízení k potlačení rušivých signálů ^a zařízení k digitální filtraci signálů pomocí mikropočítače, a podobně, ale tato zařízení jsou složitá, nákladná a není s nimi vždy dosahováno výsledků na požadované úrovni.In both cases, the use of a band-pass filter is very limited in increasing the accuracy of the amplitude measurement and in particular the phase of the signals representing unbalance. Analog-digital interference suppression devices and microcomputer digital signal filtering devices and the like are also known, but such devices are complex, costly and do not always achieve the desired level.

Uvedené nevýhody nemá zařízení k elektronickému potlačení nesynchronních složek signálu podle vynálezu, jehožpodstata spočívá v tom, že se skládá ze vstupního řízeného přepínače polarity signálu, jehož výstup je připojen na vstup řízeného průměrujícího vícenásobného vzorkovacího obvodu, jehož výstup je připojen na vstup výstupního řízeného přepínače polarity, signálu. Řídicí vstupy uvedených řízených obvodů jsou spojeny s výstupy řídicího obvodu.,The above-mentioned disadvantages have no device for electronically suppressing non-synchronous signal components according to the invention, which consists of an input controlled signal polarity switch whose output is connected to an input of the controlled averaging multiple sampling circuit, the output of which is connected to the input controlled output polarity switch , signal. The control inputs of said control circuits are coupled to the control circuit outputs.

Řízený průměrující vícenásobný vzorkovací obvod je vytvořen tak, že má mezi vstup a výstup zapojen rezistor a současně má na tento výstup připojenou společnou vstup/výstupni svorku řízeného elektronického přepínače. K ostatním vstup/výstupním svorkám tohoto přepínače jsou připojeny vždy jedním vývodem kondenzátory, jejichž druhé vývody jsou připojeny ke vztažnému vodiči. K řídicím vstupům řízeného elektornického přepínače jsou připojeny výstupy řídicího obvodu.The controlled averaging multiple sampling circuit is formed by having a resistor connected between the input and output and at the same time having a common input / output terminal of the controlled electronic switch connected to the output. Capacitors are connected to the other input / output terminals of this switch, the other terminals of which are connected to the reference wire. The control circuit outputs are connected to the control inputs of the controlled electronic switch.

Výhoda zařízení podle vynálezu spočívá v tom, že ze všech složek vstupního signálu je přivedena na výstup zařízení jen ta složka, která je stálá a neměnná ve vztahu k posloupnosti řídicích signálů z řídicího obvodu a přitom u této složky nedochází k nežádoucím posuvům fáze. Na výstup se přenáší synchronní stálá složka vstupního signálu s konstantním ziskem a potlačovány jsou ty složky vstupního signálu, které mají jiný kmitočet než je opakovači kmitočet sledu řídicích signálů včetně subharmonických a sudých vyšších hramonických složek, potlačuje složky vstupního signálu s proměnnou fází vůči sledu řídicích signálů, nepřenáší jednorázové jevy a signály náhodného a Sumového charakteru a případnou stejnosměrnou složku vstupního signálu. Těchto vlastností nelze dosáhnout žádnou pásmovou propustí ani jiným známým zařízením, přičemž zařízeni podle vynálezu je konstrukčně a výrobně jednoduché.The advantage of the device according to the invention is that of all the components of the input signal, only the component that is stable and unchangeable in relation to the sequence of control signals from the control circuit is output to the device output, while this component does not cause undesirable phase shifts. The output is synchronous constant component of the input signal with constant gain and suppressed those input signal components having a frequency other than the repetition frequency of the control signal sequence including subharmonic and even higher hierarchical components, suppressing the components of the input signal with a variable phase relative to the control signal sequence , does not transmit one-off phenomena and signals of random and Sum character and any DC component of the input signal. These properties cannot be achieved by any band-pass filter or other known device, and the device according to the invention is simple in construction and manufacture.

Na připojených výkresech je schematicky znázorněno zařízení podle vynálezu, kde na obr.In the accompanying drawings, a device according to the invention is shown schematically, in which FIG.

je blokové schéma zařízení, na obr. 2 jsou průběhy signálů bezprostředně po přivedení vstupního signálu a na obr. 3 je průběh těchto signálů v ustáleném stavu.Fig. 2 shows the waveforms of the signals immediately after the input signal is applied, and Fig. 3 shows the waveforms of these signals at steady state.

Na obr. 1 je schematicky znázorněno zapojené zařízení k elektronickému potlačení nesynchronních složek signálu, které se skládá ze vstupního řízeného přepínače 1. polarity signálu, jehož vstup Dl je připojen na ystup řízeného proměřujícího vícenásobného vzorkovacího obvodu,FIG. 1 schematically illustrates a connected device for electronically suppressing non-synchronous signal components, comprising an input controlled signal polarity switch 1. whose input D1 is connected to the output of a controlled measuring multiple sampling circuit;

2, jehož výstup je připojen na Vstup výstupního řízeného přepínače 3^ polarity signálu. Řízený průměrující vícenásobný vzorkovací obvod 2 je vytvořen tak, že má mezi vstup a výstup zapojen rezostor R a současně je na tento výstup připojena společná vstup/výstupní svorka2, the output of which is connected to the input of the output controlled switch 3 of the signal polarity. The controlled averaging multiple sampling circuit 2 is formed by having a resistor R connected between the input and output, and at the same time a common input / output terminal is connected to this output.

D2 řízeného elektronického přepínače AM2. Tento řízený elektronický přepínač AM2 má ke svým ostatním vstup/výstupním svorkám S21, S22 až S2N připojeny vždy jedním vývodem kondenzátoryD2 of the controlled electronic switch AM2. This controlled electronic switch AM2 has capacitors connected to its other input / output terminals S21, S22 to S2N

Cl, C2 až CN, jejichž druhé vývody jsou připojeny k vztažnému vodiči.C1, C2 to CN, the other terminals of which are connected to a reference conductor.

Vstupní a výstupní řízené přepínače 1 a 3 polarity signálu mohou být vytvořeny tak, že pomocí řízených elektronických přepínačů AMI, AM3 jsou na výstupy Dl, D3 připojeny signály Sil, S31 nebo invertované signály S12, S13. Řídicí vstupy přepínačů AMI, AM2 a AM3 jsou připojeny na výstupy řídicího obvodu DM.The input and output controlled signal polarity switches 1 and 3 may be formed such that the signals Sil, S31 or the inverted signals S12, S13 are connected to the outputs D1, D3 by the controlled electronic switches AM1, AM3. The control inputs of switches AMI, AM2 and AM3 are connected to the outputs of the DM control circuit.

V obr. 2 i obr. 3 znázorňuje průběh a vstupní signál, průběh b výstup Dl vstupního řízeného přepínače .1 polarity signálu, průběh c výstup řízeného průměrujícího vícenásobného vzorkovacího obvodu 2, průběh d výstup D3 výstupního řízeného přepínače 2 polarity signálu, čili výstupní signál celého zařízení podle vynálezu.In Fig. 2 and Fig. 3, the waveform a of the input signal, the waveform b of the output polarity switch D1, the waveform output of the controlled averaging multiple sampling circuit 2, the waveform d output of the output polarity switch D3, or the output signal of the entire device according to the invention.

Funkce zařízení k elektronickému potlačení nesynchronních složek signálu, například při aplikaci po vyhodnocení signálu nevývahy u strojů na dynamické vyvažování rotačních součástí spočívá v tom, že doba jedné otáčky rotující součásti je pomocí řídicího obovodu DM rozdělena na 2N časových úseků, přičemž v době trvání úseků 1, 2 až N, to je v první polovině otáčky rotující součásti, jsou postupně nabíjeny odpovídající kondenzátory Cl, £2 až CN přes rezistor R na základě signálu Sil, tj. na základe okamžité hodnoty napětí vstupního signálu zařízení, a v době trvání časových úseků N+1 až 2N, to je ve druhé polovině otáčky rotující součásti, jsou postupně nabíjeny tytéž odpovídající kondenzátory Cl, C2 a CN přes rezistor R na základě signálu S12, tj. na základě invertované hodnoty napětí vstupního signálu zařízení.The function of an electronic suppression device for non-synchronous signal components, for example when applied after evaluating an unbalance signal in rotary component dynamic balancing machines, is to divide one rotational time of the rotating component into 2 time slots via the DM control circuit. 2 to N, i.e. in the first half of the rotation of the rotating component, the corresponding capacitors C1, 2 to CN are gradually charged through the resistor R based on the signal Sil, i.e. the instantaneous voltage value of the input signal of the device, and over time N + 1 to 2N, i.e. in the second half of the rotation of the rotating component, are sequentially charged with the same corresponding capacitors C1, C2 and CN via a resistor R based on the S12 signal, i.e. based on the inverted voltage of the device input signal.

Na výstup D3 zařízení jsou v době trvání časových úseků JL, 2 až N přivedeny jako signál S31 hodnoty napětí vytvořené na odpovídajících kondenzátorech 21/ C2 až CN a v době trvání časových úseků N+1, N+2 až 2N jsou na výstup D3 zařízení přivedeny jako signál S32 invertované hodnoty napětí vytvořené na odpovídajících kondenzátorech Cl, C2 až CN. Přepínání signálů Sil, S31 a invertovaných signálů S12, S32 na výstupy Dl, D3 řízených přepínačů polarity signálů 2, 2 obstarávají řízené elektronické přepínače AMI, AM3 na základě řídicího signálu přivedeného z výstupu řídicího obvodu DM.The voltage values generated on the corresponding capacitors 21 / C2 to CN are applied to the output D3 of the devices D1, 2 to N as the signal S31, and are output to the D3 devices during the N + 1, N + 2 to 2N times the inverted voltage values generated on the corresponding capacitors C1, C2 to CN are provided as signal S32. Switching of signals S1, S31 and inverted signals S12, S32 to the outputs D1, D3 of the controlled polarity switches of signals 2, 2 is provided by the controlled electronic switches AM1, AM3 based on the control signal supplied from the output of the control circuit DM.

Přepínání kondenzátorů Cl, £2 až CN jak pro jejich nabíjení přes rezistor R, tak pro přivedení jejich napětí na vstup výstupního řízeného přepínače 2 polarity signálu je přiváděno pomocí jediného řízeného elektronického přepínače AM2 na základě řídicích signálů odvozených od okamžité polohy rotující součásti pomocí řídicího obvodu DM. Pro časové konstanty, se kterými se jednotlivé kondenzátory nabíjejí, musí pro správnou funkci zařízení platit:The switching of capacitors C1, CN to CN both for charging through the resistor R and for applying their voltage to the output of the controlled output signal polarity switch 2 is fed by a single controlled electronic switch AM2 based on the control signals derived from the current position of the rotating component. DM. For the time constants with which individual capacitors are charged, the following must apply to the correct operation of the device:

RCíJ^>^ň ' kde R je velikost odporu rezistorů R, Ci je kapacita kondenzátorů Cl, C2 až CNWhere R is the resistance value of the resistors R, Ci is the capacitance of capacitors C1, C2 to CN

T je doba periody řídicích signálů, tj. například doba trvání jedné otáčky rotující SOUČásti.T is the period of the control signals, i.e., for example, the duration of one revolution of the rotating component.

2N je počet časových úseků, na který je rozdělena jedna perioda řídicích signálů, . tzn. že časová konstanta nabíjení jednotlivých kondenzátorů je mnohem větší než doba trvání jednotlivých časových úseků. Za tohoto předpokladu se na kondenzátorech Cl, C2 až CN postupně vytvoří napětí odpovídající dlouhodobé statistické průměrné hodnotě vstupního signálu v odpovídajících časových úsecích 1, 2 až N a invertovaného vstupního signálu v úsecích N+1, N+2 až 2N.2N is the number of slots over which one control signal period is divided,. ie. that the charging time of the individual capacitors is much greater than the duration of the individual time periods. Under this assumption, capacitors C1, C2 to CN gradually build up a voltage corresponding to the long-term statistical average value of the input signal over the corresponding time periods of 1, 2 to N and the inverted input signal over the N + 1, N + 2 to 2N.

Pro správnou funkci zařízení podle vynálezu je dále nutné, aby vstupní odpor výstupního řízeného přepínače 2 polarity signálu byl mnohem větší než velikost odporu rezistorů R.In order for the device according to the invention to function properly, it is also necessary that the input resistance of the output controlled switch 2 of the signal polarity is much greater than the resistance of the resistors R.

Jako řízených elektronických přepínačů AMI, AM2, AM3 lze s výhodou použít číslicově adresovaných přepínačů analogových signálů, například integrovaných analogových multiplexerů. Výstupní signál D3 má schodkovitý průběh napětí,a může být dále zpracován známým způsobem, například přiveden na obvod charakteru dolní propusti, kde vznikne signál sinusového průběhu napětí statisticky odpovídající té složce vstupního signálu, která je synchronní s posloupností řídicích signálů řídicího obvodu DM nebo mohou být jednotlivé vzorky signálu odpovídající statistické střední hodnotě vstupního signálu v příslušných časových úsecích zpracovány digitálně apod. ”Numerically addressed analog signal switches, such as integrated analog multiplexers, can be advantageously used as controlled electronic switches AM1, AM2, AM3. The output signal D3 has a stepped voltage waveform and can be further processed in a known manner, for example, applied to a low-pass circuit to produce a sinusoidal voltage waveform statistically corresponding to that of the input signal that is synchronous to the control signal sequence of the control circuit DM or individual samples of the signal corresponding to the statistical mean value of the input signal are digitally processed, etc., ”

Aplikaci zařízení podle vynálezu lze dosáhnout u strojů na dynamické vyvažování rotačních součástí zvýšení přesnosti, určení velikosti a polohy névývahy, lze zvýšit citlivost a dosáhnout zvýšení rozlišovací schopnosti měření velikosti- á. polohy névývahy. Obdobných účinků lze dosáhnout i při jiných aplikacích zařízení podle' vynálezu.The application of the device according to the invention can be achieved in machines for dynamic balancing of rotating parts by increasing the accuracy, determining the size and position of the unbalance, increasing the sensitivity and increasing the resolution ability of the size measurement. unbalance position. Similar effects can be achieved with other applications of the device according to the invention.

Claims

SUBJECT OF THE INVENTION

An apparatus for electronically suppressing non-synchronous signal components, in particular for evaluating an unbalance signal in machines for dynamic balancing of rotary components, characterized in that it comprises an input controlled signal polarity switch (1) with a controlled electronic switch (AM1), the output of which is connected to the input of the controlled averaging multi-axis sampling circuit (2) with the controlled electronic switch (AM2), the output of the controlled averaging multiple sampling circuit (2) is connected to the input of the output controlled switch polarity (3) inputs of controlled electronic switches (AM1, AM2, AM3) are connected to the outputs of the control circuit (DM).

Device according to claim 1, characterized in that the controlled averaging multiple sampling circuit (2) has a resistor (R) connected between the input and output and at the same time has a common input / output terminal (D2) of the controlled electronic switch (AM2) ), the other input / output terminals (S21, S22, S2N to S2N) of the controlled electronic switch (AM2) being connected to one terminal by capacitors (C1, C2 to CN), the other terminals of which are connected to the reference conductor.

3 drawings α

ο

Giant. 3