DD208715A1

DD208715A1 - Schaltungsanordnung zur fehlerkompensation fuer digital-analog gewandelte stellsignale

Info

Publication number: DD208715A1
Application number: DD24179282A
Authority: DD
Inventors: Norbert Hrubesch
Original assignee: Norbert Hrubesch
Priority date: 1982-07-20
Filing date: 1982-07-20
Publication date: 1984-04-04

Abstract

Die Erfindung betrifft digital-analog gewandelte Stellsignale, wobei zwischen einem Rechner einer numerischen Steuereinrichtung und dem D/A-Wandler ein Grobwert-Datenausgaberegister und ein Feinwert-Datenausgaberegister eingefuegt sind, der D/A-Wandler mit einem zugaenglichen Referenzspannungseingang versehen ist, dem D/A-Wandler ein Zwischenspeicher nachgeschaltet ist und achszugeordnete Halteglied-Verstaerker vorgesehen sind. Ziel der Erfindung ist, Aufwand zu senken, die Ansprechbarkeit auf weitere Einflussfaktoren auszudehnen und die Reparatur zu vereinfachen. Es wird die Aufgabe geloest, ohne gesonderte Messgeraete und Korrekturwertspeicherung auszukommen, auf Temperatur- und Alterungseinfluesse zu reagieren und eine stetige und monotone Wandlungskennlinie zu verwirklichen. Das Wesen der Erfindung besteht in einem weiteren Grobwert-Datenausgaberegister, mit dessen Hilfe ein Grobwandlungsschritt gebildet wird. Dieser Grobwandlungsschritt wird anstelle der Referenzspannung waehrend der Umwandlung des Feinwerts dem D/A-Wandler groessenrichtig zugefuehrt. Die Erfindung ist bei Antriebssteuerungen anwendbar.

Description

SCHALTUNGSANORDNUNG ZUR FEHLERKOMPENSATION FUER DIGITAL-ANALOG GEWANDELTE STELLSIGNALE

(57) Die Erfindung betrifft digital-analog gewandelte Stellsignale, wobei zwischen einem Rechner einer numerischen Steuereinrichtung und dem D/A-Wandler ein Grobwert-Datenausgaberegister und ein Feinwert-Datenausgaberegister eingefügt sind, der D/A-Wandler mit einem zugänglichen Referenzspannungseingang versehen ist, dem D/A-Wandler ein Zwischenspeicher nachgeschaltet ist und achszugeordnete Halteglied-Verstärker vorgesehen sind. Ziel der Erfindung ist, Aufwand zu senken, die Ansprechbarkeit auf weitere Einflußfaktoren auszudehnen und die Reparatur zu vereinfachen. Es wird die Aufgabe gelöst, ohne gesonderte Meßgeräte und Korrekturwertspeicherung auszukommen, auf Temperatur- und Alterungseinflüsse zu reagieren und eine stetige und monotone Wandlungskennlinie zu verwirklichen. Das Wesen der Erfindung besteht in einem weiteren Grobwert-Datenausgaberegister, mit dessen Hilfe ein Grobwandlungsschritt gebildet wird. Dieser Grobwandlungsschritt wird anstelle der Referenzspannung während der Umwandlung des Feinwerts dem D/A-Wandier größenrichtig zugeführt. Die Erfindung ist bei Antriebssteueruhgen anwendbar. Figur

10 Seiten

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Titel der Erfindung

Schaltungsanordnung zur Fehlerkompensation für digitalanalog gewandelte Steilsignale

Anwendungsgebiet der Erfindung

DaB Anwendungsgebiet der Erfindung ist die Bildung digitalanalog gewandelter Stellaignale bei Antriebasteuerungen, wobei der D/A-'iVaßdler in einer mit einem. Rechner und mit einer Ablaufsteuerung versehenen numerischen Steuereinrichtung eingesetzt ist und einen zugänglichen Referenzspannungseingang aufweist, zwischen dem Rechner und dem D/A-Wandler ein Grob- wert-Datenausgaberegieter sowie ein Peinwert-Datenausgaberegister eingefügt sind, dem D/A-v/andler ein Zwischenspeicher sowie über jeweils einen ernten li:irauj.±exeingang achszugeordnete Halteglied-Verstärker »achgeschaliet; und diese Halteglied-Verstärker über Jeweils ·.:>. ϊΰ reiter, Suroraiereingang am Ausgang des Zwischenspeicher;-.; angeschlossen sind.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

In der DDR-Patentanmeldung mit dem Aktenzeichen v/p H 02 P/ 231 127/4 wurde bereits eine Schaltungsanordnung sur Bildung digital-analog gewandelter Stellsignale für multiplex gesteuerte Achsantriebe vorgeschlagen, in der der von einem Rechner bereitgestellte und zu wandelnde Digitalwert des jeweiligen Stell8lgnal8 in einen .Grobwert und in einen Feinwert aufgeteilt wird. Dör D/A-Wandier nimmt nacheinander die Wandlung beider Werte vor. Der zuerst gewandelte Wert

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wird auf der Analogseite zunächst zwischengespeichert und danach mit dem zuletzt gewandelten Wert zusammengesetzt· Der summierte,, Analogwert wird als Stellsignal zum betreffenden Achsantrieb ausgegeben« Eine Ablaufsteuerung steuert die Abläufe, die mit der multiplexer Versorgung mehrerer Aohsantriebe mit Stellsignalen zusammenhängen. Wegen des Einsatzes nur eines einzigen D/A-Wandlers, der außerdem noch billig sein und deshalb eine geringere Auflösung als die endgültige Auflösung haben soll, kommt ein wandlungsbedingt fehlerbehafteter Analogwert zustande, der durch gesonderte Maßnahmen kompensiert wird. Die Fehlerkompensation betrifft schwerpunktmäßig nur den grobwertigen Anteil. Sie geschieht in der Weise, daß der Fehler des Grobwandlungswertes einmal ausgemessen, gespeichert und bei der Wandlung des feinwertigen Anteils korrigierend berücksichtigt wird.

Diese Art der Fehlerkompensation weist eine Reihe von Nachteilen auf. Sie erfordert zunächst einen Meßvorgang mit einem gesonderten Meßgerät und beansprucht Meßzeit. Aus dem ermittelten Grobwandlungsfehler sind eine Vielzahl von Korrekturwerten zu berechnen_;die von der Größe des Grobwandlungswertes abhängen, wozu eine spezielle Rechenvorschrift benötigt wird* Die Korrekturvuerte müssen ständig bereitgestellt werden und binden dabei digitale Speicherkapazität· Die Berücksichtigung der Korrekturwexte während des Wandlungsvorgangs belastet den Rechner zusätzlich in starkem Maße. Die Fehlerkompensation ist in quantitativer Hinsicht an das verwendete Exemplar des D/A-Wandlers gebunden. Sie spricht auf Fehleränderungen infolge Temperatüränderungen sowie" Alterungen nicht an. An den übergängen von einem Grobweitöchritt äbum nächsten Grobweitschritt kann noch ein Sprtttlgverhalten auftreten und die Stetigkeit sowie Monotonie der erreichbaren Wandlungskennlinie unterbrechen.

Ziel der Erfindung

Als Ziel der Erfindung soll erreicht werden, den Aufwand für

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die Fehlerkompensation zu senken, deren Ansprechbarkeit auf w.eitere Einflußfaktoren auszudehnen und die Reparatur zu vereinfachen»

Darlegung dee Wesens der Erfindung

Die Ursache der in der Charakteristik der bekannten technischen Lösungen beschriebenen Mangel besteht in der Art der Fehlerkompensation *

Um diese Ursache zu beseitigen, liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Schaltungsanordnung zur Fehlerkompensation für digital-analog gewandelte Stellsignale, wobei der D/A-Wandler in einer mit einem Rechner und mit einer Ablaufsteuerung versehenen numerischen Steuereinrichtung eingesetzt ist und einen zugänglichen Referenzspannungseingang aufweist, zwischen dem Rechner und dem D/A-Wandler ein Grobwert-Datenausgaberegister sowie ein Feinwert-Datenausgaberegister eingefügt sind, dem D/A-Wandler ein Zwischenspeicher sowie über jeweils einen ersten Summiereingang achszugeordnete Halteglied-verstärker nachgeschaltet und diese Halteglied-Verstärker über jeweils ihren zweiten Summiereingang am Ausgang des Zwischenspeichers angeschlossen sind» zu. schaffen, die ohne gesonderte Meßgeräte und digitale Korrekturwertspeicherung auskommt, auf Temperatur- und Alterungseinflüsse reagiert und eine stetige und monotone wandlungskenniinie verwirklicht.

Brfindungsgemäb wird das dadurch erreicht, daß ein weiteres Grobwert-üatenausgaberegister zwischen dem Rechner und dem D/A-Wandler eingefügt 1st, ein mit zvjei Summiereingängen versehener weiterer Halteglied^Verstärker eingangseeitig den achezugeordüeten Halteglied-Verstärkern parallel geschaltet ist, dem erdten Eingang eines Umschalters die Referenzspannung für den D/A-Wandler zugeführt, der zweite Eingang des Umschaltfers dem weiteren Halteglied-Verstärker nachgeschaltet, der Ausgang des Umschalters mit dem Referenzspannungseingang dee D/A-Wandlers verbunden und der Steuereingang des Umschalters all der Ablaufsteuerung angeschlossen ist.

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Die erfindungsgemäße Lösung -verwendet diejenigen beiden Grobwerte, die vor und nach dem zu wandelnden Wert des Stellsigo· nals nächstliegend vorgesehen sind_s bildet die Differenz dieser beiden Grobwerte und beaufschlagt mit diesem Grobwsndlungsschritt anstelle der Referenzspannung während der Peinwertwandlung den D/A-Wandler«Die am Peinwert vorgenommene Fehlerkompensation besteht darin, das auf Änderungen am Referenzspannungseingang proportional sich ändernde Wandlungsergebnis zu verwenden. Dadurch wird erreicht, daß die Wandlungskennlinie zwar mit den Abweichungen der Grobstufen nichtlinear verläuft, innerhalb der jeweiligen Grobetüfe aber der Peinwert an die tatsächliche Größe des Grobwandlungsschritts angepaßt bleibt- Der Peinwandlungsschritt unterliegt der Beeinflussung seitens veränderter Temperatur sowie seitens Alterungsvorgängen«

Ausführungsbeispiel

Die lösung wird nachstehend anhand eines Ausführungsbeispiels näher beschrieben. Dabei zeigt die Figur ein Blockschaltbild der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung. Am Adreß- und Steuerbus 1 eines nicht dargestellten Mikrorechners ist ein Adreßdekoder 'd angeschlossen* Kin Datenous 3 des Mikrorechners führt auf eiae Speichereinrichtung, die ein Grobwert-Datenausgaberegister 4₄ ein weiteres Grobwert-Datenausgaberegister 5t ein Peinwert-Iiatenausgaberegister b Vf und ein Achsausgaberegister 7 enthält« Der jeweilige Einschreibe-SteUereingang beider Grobwert-*Datenausgaberegister , 4 und 5t dea Peinwort-Datenausgaberegiaters 6 sowie des Achsausgäberegietera 7,ist am Adreßdekoder 2, der jevieilige Ausgabe^S-tetiereingang an einer Ablaufsteuerung 8 angeschlossen, dereti eigene Ansteuerleitungen nicht dargestellt sind. Den beiden Grobwert-Datenausgaberegistern 4 und 5 sowie dem FeilWlöM«-Datenausgaberegister 7 ist ein Digital-Analog-Wandler 9 tiachgeeohaltet· Dieser Digital-Analog-Wandler 9 ist mit einem zugänglichen Referenzspannungseingang ausgestattet,

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der mit dem Ausgang eines Umschalters 10 verbunden ist. Dem. ersten Eingang des "Umschalters 10 ist die Referenzspannung für den Digital-Analog-v/andler 9 zufuhr bar» Die Referenzspannungsquelle befindet sich, im Digital~Analog--\?andler 9 selbst} könnte aber ebensogut als gesonderte Baugruppe ausgeführt sein» Der Utaachalter 10 ist steuerseitig mit der Ablaufsteuerung 8 verbunden.

Dem Digital-Analog-'wandler 9 ist ein invertierender Zwischenspeicher 11 nachgeachaitet«. über ,jeA^eila ihren ersten Summlereingang sind am Zwischenspeicher 11 zwei achszugeordnete Halteglied-Verstärker 12 und 13 sowie ein weiterer Halteglied-Verstärker 14 (sample and hold-Glieaer) angeschlossen. Über ihren ,jeweils zweiten Summiereingang stehen diese Halteglied-Verstärker 12, 13 und 14 mit dem Ausgang des Digital-Analog-Wandlers 9 in Verbindung. Der jeweilige Steuereingang der Halteglied-Veratärker 12 und 13 ist am Achaausgaberegister 7, der jeweilige Steuereingang des Zwischenspeichers 11 und dea Halteglied-Verstärkers 14 an der Ablaufsteuerung 8 angeschlossen»

Der Ausgang des Halteglied-Veretärkers 12 führt auf einen Achsantrieb 15 für die x-Achse, der Ausgang des Halteglied-Veratärkers 13 auf einen Achsantrieb Ib für die y-Achse einer Maschine, beispielsweise einer Werkzeugmaschine. Der Ausgang des Halteglied-Verstärker"; ¹^ ist mit dem zweiten Eingang des Umschalters 10 verbunden.

Ea wird ausdrücklich darauf hingewiesen,, aaü die Punktionsbaugruppen des Digitalteils, das heißt dex Adreßdekoder 2, die Grobwert-Datenausgaberegister 4- und 5, das Peinwert-DateÜausgaberegister. 6* daö Achsausgaberegister 7 und die Ablaufsteuerung 8 Bestandteile eines gesonderten Mikrorechners sein können, der als Dienstrechner mit dem bereits genannten und als Steuerungsrechner arbeitenden Mikrorechner verbunden ist.

Die Wirkungsweise der Schaltungsanordnung ist wie folgt: Das zunächst als digitale Größe vom Mikrorechner bereitgestellte Stellsignal ist in zwei Grobwerte und in einen Pein-

wert aufgeteilt. Bei den Grobwerten handelt es sich um diejenigen beiden von mehreren möglichen, die von beiden Seiten her gesehen dem Stellsignal am nächsten liegen. Jeweils einer der beiden Grobwerte ist in jeweils einem der beiden Grobwert-Datenausgaberegister 4 und 5 eingeschrieben, der Feinwert im Feinwert-Datenausgaberegister 6, Den Einschreibevorgang steuert der Adreßdekoder 2. Die Kennzeichnung der Achse, für die das analoge Stellsignal gebildet werden soll, wird vom Datenbus 3 übertragen und in das Achsausgaberegister 7 eingeschrieben, wobei ebenfalls der Adreßdekoder 2 die Steuerung vornimmt«

Die Ablaufsteuerung 8 veranlaßt, daß zunächst einer der beiden digitalen Grobwerte aus einem der beiden Grobwert-Datenausgaberegister 4 oder 5 auegelesen, im Digital-Analog-Wandler 9 in die analoge Größe umgewandelt und in den Zwischenspeicher 11 eingeschrieben wird* der invertierendes Verhalten aufweist* Danach wird der andere der beiden Grobwerte auegelesen, gewandelt und vom Digital-Analog-Wandler 9 ausgegeben· Der Halteglied-Verstärker 14 erfaßt an seinen beiden Summiereingängen die beiden Grobwerte und bildet deren Differenz. Der entstandene analoge Grobwertschritt wird vom Halteglied-Verstärker 14 durch eine entsprechende Verstärkung größenrichtig angepaßt gespeichert und an den zweiten JSingang des Umschalters 10 gels£^:· Er entspricht bei fehlerfreier Größe genau der Referenzspannung fur den Digital-Analog-Wandler 9 und weicht bei fehlerbehafteter Größe davon proportional zum Fehler ab.

Anschließend wird der digitale 3?einv?ert aus dem Feinwert-Datenauagaberegister 6 ausgelesen, in öle analoge Größe gewandelt und vom Digital-Analog-Wandler 9 ausgegeben. Der aufgerufene achszugeordnete Halteglied-Verstärker 12 beziehungsweise 13 summiert diesen Feinwert mit dem zuerst gewandelten und im Zwischenspeicher 11 nach wie vor befindlichen einen Grobwert. Damit es zu einer Summation und nicht wie im Holteglied-Verstärker 14 zu einer Subtraktion kommt, muß eine entsprechende Programmierung des Vorzeiohena bereits für die digitale Größe des Feinwerts erfolgen.

Während, der Umwandlung des Peiawerta wechselt der Umschalter 10 vom ersten auf den zweite« Eingang. Die Referenzspannung wird von der Ausgsngsepannur/g dse Halteglied-Verstärkers 14 ersetzt» Weist wenigstens einer der beiden ßrobwerte eine fehlerhafte Größe auf, dann überträgt sich dieser Fehler auf die -Ausgangsspannuric; des Halteglied-Verstärkers 14 und infolge des multiplizierenden Einflusses der am Referenzspannungseingang des Di/rital-Auclog-Wandlere 9 anliegenden Spannung auf den gewandelten y-sx.n^exx«.

Diese Fehlerkompensation wirkt in zweifacher Hinaicht, Zum einen werden alle Einflüsse berücksichtigt, die wenigstens einen der beiden Grcov?erte und damit den Grobwandlungaschritt größenmäßig verändern,. Zum anderen entstehen innerhalb eines Grobwandlungsechritts die Feirrviertstufungen in einer solchen veränderten Größe, daß -sie in ihrer Gesamtheit als Feinwerttreppe den Grob^andlungoschritt; lückenlos stetig und monoton ausfüllen und deshalb am Übergang zum nächsten Grobwandlungsschritt keinen Wertesprung ausbilden,. Die Stetigkeit und Monotonie der Wandlungskennliuie iiird auf diese V/eise verwirklicht.

Claims

Erfindungsan sprach.

Schaltungsanordnung zur Fehlerkompensation für digital-analog gewandelte Stelleignale, wobei der D/A-Y/andler in einer mit einem Rechner und mit einer Ablaufsteuerung versehenen numerischen Steuereinrichtung eingesetzt ist und einen zugänglichen Referenzspanntmgseingeng aufweist, zwischen dem Rechner und deffl D/Ä^V/andler ein Grobwert-Datenausgaberegister sowie ein Peinwert-PatenauBgaberegXßter eingefügt sind, dem D/A-Wandler ein Zwischenspeicher sowie über jevieils einen ersten Summiereingang achszugeordnete Halteglied-Verstärker nachgeschaltet .und diese Halt.eglied-Yerstärker über jeweils ihren zweiten.Summiereingang am Ausgang des Zwischenspeichers angeschlossen sind,
gekennzeichnet dadurchs

daß ein weiteres Grobwert-Datenausgaberegister (5) zwischen dem Rechner und dem D/A-\¥analer (9) eingefügt ist, ein mit zwei Summiereingängen verseheKer weiterer Halteglied-Verstärker (H) eingangsseitig den achszugeordneten Halteglied-Verstärkern (12; 13) parallel geschaltet ist_} dem ersten Eingang eines Umschalters (10) die Kei'erensepaönung für den D/A -^Wandler (9) zugeführt;, der Ev/eite Eingang des Umschalters (10) dem weiteren Haltegli,ea--Ycxstärker (14) aachgeschaltet, der Ausgang des Umschalters -(VD",' niit dem Hefei.enzspannungseingang dea D/A-Wandlers (9): verbünden und der Steuereingang des Umschalters (10) an der ibrenfsteuerung (8) angeschlossen ist.

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