DE3008876C2 - Method and circuit arrangement for determining the mechanical speed - Google Patents

Method and circuit arrangement for determining the mechanical speed

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DE3008876C2 DE19803008876 DE3008876A DE3008876C2 DE 3008876 C2 DE3008876 C2 DE 3008876C2 DE 19803008876 DE19803008876 DE 19803008876 DE 3008876 A DE3008876 A DE 3008876A DE 3008876 C2 DE3008876 C2 DE 3008876C2
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Description

an den zweiten Eingang 21 des ersten Zählers 2, mit seinem zweiten Ausgang 15 an den ersten Eingang 30, des zweiten Zählers 3 und mit seinem dritten Ausgang 16 an den zweiten Eingang 52 eines Teilers 5 angeschlossen. Die angedeuteten Eingänge 10,11 des Steuerblocks 1 dienen hier nur zur Darstellung der Zahlen it\ der Taktimpulse und k der Meßimpulse. Der erste Zähler 2 ist mit seinem ersten Eingang 20 an den Ausgang eines Impulsfühlers 8 und mit seinem zweiten Ausgang 23 an den ersten Eingang 51 des Teilers 5 angeschlossen. Der zweite Zähler 3 ist mit seinem zweiten Eingang 31 an den Ausgang eines Taktimpulsgenerators 4 und mit seinem zweiten Ausgang 33 an den dritten Eingang 53 des Teilers 5 angeschlossen. Der Ausgang 54 des Teilers 5 ist über den Digital-Analog-Wandler 6 an einen Geschwindigkeitsregler 7 angeschlossen.connected to the second input 21 of the first counter 2, with its second output 15 connected to the first input 30, the second counter 3 and with its third output 16 connected to the second input 52 of a divider 5. The indicated inputs 10, 11 of the control block 1 serve here only to represent the numbers it \ of the clock pulses and k of the measuring pulses. The first counter 2 is connected with its first input 20 to the output of a pulse sensor 8 and with its second output 23 to the first input 51 of the divider 5. The second counter 3 is connected with its second input 31 to the output of a clock pulse generator 4 and with its second output 33 to the third input 53 of the divider 5. The output 54 of the divider 5 is connected to a speed controller 7 via the digital-to-analog converter 6.

Im Augenblick der Ankunft des Impulses der zum ersten Eingang 20 des ersten Zählers 2 zugeführten Meßimpulsefolge beginnt das ZähJintervaJJ der Impulse der zum zweiten Eingang 31 des zweiten Zählers 3 zügeführten Taktimpulsfolge. Von dem Augenblick an, in dem die Anzahl der gezählten Impulse der Taktimpulsfolge die Zahl m erreicht hat, schreitet das Zählen der Taktimpulse bis zu dem Augenblick fort, in dem der weitere nächste, beispielsweise Jt-te Impuls der Meßimpulsfolge ankommt Dabei werden im Ganzen π Impulse der Meßimpulsfolge gezählt Die gemessene mechanisehe Geschwindigkeit ist dann proportional dem Verhältnis η: k, wobei diese vom Steuerblock 1 und dem Teller 5 verarbeitet wird. Wenn T die Intervalldauer zwischen zwei benachbarten Impulsen der Meßimpulsfolge und ίο die Intervalldauer zwischen zwei benachbarten Impulsen der Taktimpulsfolge ist, wird — wenn Tviel kleiner als nfo ist — die Geschwindigkeit in einem beiläufig konstanten Intervall gemessen, das so gewählt ist, daß es die Dynamik des Steuersystems nicht beeinträchtigt Auch für sehr anspruchsvolle Industriesteuersysteme kann dieses Intervall bis zum Bereich 10~3 s sein. Die Anwendung von Taktimpulsfrequenzen bis zu 10 MHz kann dann die Genauigkeit im Bereich IO-4 sicherstellen.At the moment of the arrival of the pulse of the measuring pulse train fed to the first input 20 of the first counter 2, the counting interval of the pulses of the clock pulse train fed to the second input 31 of the second counter 3 begins. From the moment in which the number of counted pulses of the clock pulse sequence has reached the number m, the counting of the clock pulses proceeds up to the moment in which the further next, for example, Jt-th pulse of the Meßimpulsfolge arrives It will on the whole π The measured mechanical speed is then proportional to the ratio η : k, whereby this is processed by the control block 1 and the plate 5. If T is the interval between two adjacent pulses of the measuring pulse train and ίο is the interval between two adjacent pulses of the clock pulse train, the speed is measured in an incidentally constant interval that is chosen to match the dynamics of the Control system not affected Even for very demanding industrial control systems, this interval can be up to 10 ~ 3 s. The use of clock pulse frequencies of up to 10 MHz can then ensure the accuracy in the IO-4 range.

Die in dem Teiler 5 gewonnene Information kann in der Geschwindigkeitsschleife des Regelsystems entweder direkt in numerischer Form oder nach Umformung im Digital-Analogwandler 6 in analoger Form verwendet werden. Bei konstanter Geschwindigkeit hat das in den Geschwindigkeitsregler 7 eingeführte Ausgangssignal des Digital-Analogwandlers ti keine Welligkeit und ermöglicht so das Erzielen einer bedeutend höheren Geschwindigkeit Gleichzeitig ist offensichtlich, daß die Stellenanzahl im Teiler 5 nur von der Sollgeschwindigkeit und nicht vom Meßbereich abhängtThe information obtained in the divider 5 can either be in the speed loop of the control system used directly in numerical form or after conversion in the digital-to-analog converter 6 in analog form will. At a constant speed, the output signal introduced into the speed controller 7 has of the digital-to-analog converter ti no ripple and thus enables a significantly higher one to be achieved Speed At the same time it is obvious that the number of digits in the divider 5 only depends on the target speed and does not depend on the measuring range

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings

6060

Claims (3)

1 2 keit proportionalen Frequenz liefert Die Forderungen Patentansprüche: an die Information, die über die Impulsfolge gewonnen werden soll, hängen von der Art ihrer Verarbeitung ab.1 2 speed proportional frequency provides The requirements Claims: the information that is to be obtained via the pulse train depends on the way it is processed. 1. Verfahren zum Bestimmen der mechanischen Die einfachste Art beruht auf dem Zählen der Impulse Geschwindigkeit mittels mindestens eines Impulsge- 5 in einem konstanten Zeitintervall. Diese sehr einfache bers, an dessen Ausgang eine Meßimpulsfolge mit Methode nützt jedoch überhaupt nicht die in der Imeiner zur mechanischen Geschwindigkeit proportio- pulsfolge enthaltenen Informationen aus und eignet sich nalen Frequenz liegt, wobei mit dem Augenblick der daher, vom dynamischen Standpunkt aus, wenig für anAnkunft des Impulses der Meßimpulsfolge ein Inter- spruchsvolle statische Korrekturen.1. Method of determining the mechanical The simplest way is based on the counting of the pulses Speed by means of at least one pulse rate in a constant time interval. This very simple one bers, at the output of which a measuring pulse sequence with a method is of no use at all, however, that in the Imeiner information contained in the mechanical speed proportional pulse sequence and is suitable nal frequency, with the moment of therefore, from the dynamic point of view, little for arrival of the impulse of the measuring impulse train an intricate static corrections. vall des Zählens der Impulse einer Taktimpulsfolge io Die Verwendung eines Digital-Analog-Wandlers ist beginnt, dadurchgekennzeichnet, vom dynamischen Standpunkt aus gesehen vorteilhaft,vall of counting the pulses of a clock pulse train io The use of a digital-to-analog converter is begins, characterized, from a dynamic point of view advantageous, wobei die statische Genauigkeit dieser Methode mitbeing the static accuracy of this method using — daß von dem Augenblick an, in dem die Anzahl Hilfe eines numerischen Korrektionskanals erhöht werder gezählten Impulse dieser Taktimpulsfolgen den kann. Schwierigkeiten treten bei kleinen Geschwineine vorgewählte Zahl m erreicht, das Zählen is digkeiten auf, wenn der Wandler-Ausgang (auch bei der Taktimpulse bis zum Augenblick der An- konstanten Drehzahlen) mit beträchtlichen Niederfrekunft des allernächsten k-ten Impulses der quenz-Störsignalen belastet ist, die ohne Verlust der Meßimpulsfolge fortgesetzt wird und Dynamik nicht abtrennbar sind.- That from the moment in which the number of the help of a numerical correction channel increased who counted pulses of these clock pulse trains can. Difficulties occur at low speeds a preselected number m is reached, counting occurs when the converter output (also with the clock pulses up to the moment of constant speeds) is loaded with a considerable low frequency of the very next k-th pulse of the frequency interference signals , which is continued without losing the measuring pulse sequence and dynamics cannot be separated. — daß die zu messende mechanische Geschwin- Die offensichtlich vollkommene Ausnutzung der Indigkeit als proportional zu dem Verhältnis der 20 formation vom Standpunkt der Dynamik aus beruht auf Gesamtzahl π der gezählten Taktimpulse zu der dem Messen des Intervalls zwischen zwei benachbarten Anzahl k der Impulse der Meßimpulsfolge aus- Impulsen. Zur Ermittlung oder Festsetzung der Gegewertet wird. schwindigkeit muß ein Kehrwert dieser Größe gebildet- that the mechanical speed to be measured is based on the total number π of the counted clock pulses to the measurement of the interval between two adjacent number k of the pulses of the measuring pulse train - impulses. To determine or determine which is evaluated. speed must be a reciprocal of this value werden, beispielsweise von einer numerischen Schal-, for example from a numerical switch 2. Schaltungsanordnung zur Durchführung des 25 tung oder von einem Mikroprozessor.2. Circuit arrangement for implementing the 25 device or by a microprocessor. Verfahrens nach Anspruch 1, mit einem Steuerblock, Bei einem großen Bereich der gemessenen Geschwin-Method according to claim 1, with a control block, With a large range of the measured speed Zählern, einem Taktimpulsgenerator und einem Tei- digkeiten uc d bei gleichzeitig geforderter hoher Genau-Counters, a clock pulse generator and a division uc d with simultaneously required high accuracy ler, dadurch gekennzeichnet, igkeit ist außerdem beispielsweise bei der Messung derAnother feature that is characterized, for example, is the measurement of the Intervalldauer durch Zählen von Taktimpulsen im Be-Interval duration by counting clock pulses in the — daß der Steuerblock (1) mit seinem zweiten Ein- 30 reich von 10~4 s mit einer relativen Genauigkeit von 1 gang (13) an den ersten Ausgang (22) des ersten bis 10~4 das Zählen des Taktimpulses schwierig, deren Zählers (2), mit seinem ersten Eingang (12) an Frequenz in diesem Falle im Bereich von 10 bis den ersten Ausgang (32) des zweiten Zählers (3), 100 MHz liegen muß. Außerdem vergrößert sich die mit seinem ersten Ausgang (14) an den zweiten Anzahl der Ziffern der Zahl, die den Kehrwert angibt Eingang (21) des ersten Zählers (2), mit seinem 35 beim Meßbereich 1 :100 um zwei Stellen.- That the control block (1) with its second input range of 10 ~ 4 s with a relative accuracy of 1 output (13) to the first output (22) of the first to 10 ~ 4 difficult to count the clock pulse, their counter (2), with its first input (12) at frequency in this case in the range from 10 to the first output (32) of the second counter (3), 100 MHz must be. In addition, the input (21) of the first counter (2), with its 35 in the measuring range 1: 100, increases by two digits with its first output (14) at the second number of digits of the number indicating the reciprocal value. zweiten Ausgang (15) an den ersten Eingang Es ist daher Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren (30) des zweiten Zählers (3) und mit seinem drit- sowie eine Schaltungsanordnung zur Durchführung dieten Ausgang (16) an den zweiten Eingang (52) ses Verfahrens anzugeben, mit denen die Geschwindigdes Teilers (5) angeschlossen ist, keit in sehr kurzer Zeit gemessen und ausgewertet wer-second output (15) to the first input It is therefore an object of the invention to provide a method (30) of the second counter (3) and its third and a circuit arrangement for implementation Output (16) to the second input (52) to indicate this method with which the speed Divider (5) is connected, it can be measured and evaluated in a very short time. — daß weiterhin der erste Zähler (2) mit seinem 40 den kann und somit eine Steuerung der Geschwindigersten Eingang (20) an den Ausgang eines Im- keit ebenso schnell erfolgen kann.- That the first counter (2) with its 40 can continue to be able to control the speed Input (20) to the output of an Im- can be done just as quickly. pulsfühlers (8) und mit seinem zweiten Ausgang Das erfindungsgemäße Verfahren zur Bestimmungpulse sensor (8) and, with its second output, the method according to the invention for determination (23) an den ersten Eingang (51) des Teilers (5) der mechanischen Geschwindigkeit beseitigt die beim(23) to the first input (51) of the divider (5) of the mechanical speed eliminates the at angeschlossen ist, und angeführten Stand der Technik auftretenden Nachteileis connected, and cited prior art occurring disadvantages — daß der zweite Zähler (3) mit seinem zweiten 45 und löst die gestellte Aufgabe dadurch, daß von dem Eingang (31) an den Ausgang des Taktimpulsge- Augenblick an, in dem die Anzahl der gezählten Impulse nerators (4) und mit seinem zweiten Ausgang dieser Taktimpulsfolge eine vorgewählte Zahl n\ er-(33) an den dritten Eingang (53) des Teilers (5) reicht, das Zählen der Taktimpulse bis zum Augenblick angeschlossen ist. der Ankunft des allernächsten Jt-ten Impulses der MeQ-- That the second counter (3) with its second 45 and solves the task in that from the input (31) to the output of the clock pulse generator instant in which the number of pulses counted generator (4) and with its second Output of this clock pulse sequence a preselected number n \ er (33) to the third input (53) of the divider (5) is enough, the counting of the clock pulses is connected to the moment. the arrival of the very next Jt-th impulse of the MeQ- 50 impulsfolge fortschreitet, und daß die zu messende me-50 pulse train advances, and that the mea- 3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 2, da- chanische Geschwindigkeit als proportional zu dem durch gekennzeichnet, Verhältnis der Gesamtanzahl η der gezählten Taktimpulse zu der Anzahl k der Impulse der Meßimpulsfolge3. Circuit arrangement according to claim 2, the mechanical speed as proportional to that characterized by the ratio of the total number η of the counted clock pulses to the number k of the pulses of the measuring pulse train — daß der Ausgang (54) des Teilers (5) über einen ausgewertet wird.- That the output (54) of the divider (5) is evaluated via a. Digital-Analogwandler (6) an einen Geschwin- 55 Die Geschwindigkeit wird bei der Erfindung also in digkeitsregler (7) angeschlossen ist einem etwa konstanten Intervall gemessen, das so geDigital-to-analog converter (6) to a speed 55 The speed is thus in the invention in digkeitsroller (7) connected is measured at an approximately constant interval, the so ge wählt ist, daß die Dynamik des Steuersystems nicht be-is chosen is that the dynamics of the tax system do not einträchtigt wird. Zur Bestimmung der Geschwindigkeitis impaired. To determine the speed wird mindestens ein Impulsgeber benutzt, an dessen 60 Ausgang eine Meßimpulsfolge liegt, deren Frequenzat least one pulse generator is used, at the output of which there is a measuring pulse sequence, the frequency of which Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Bestimmen proportional zur mechanischen Geschwindigkeit ist.
der mechanischen Geschwindigkeit nach dem Oberbe- In der Zeichnung ist beispielsweise eine Schaltungsgriff des Patentanspruches 1 und eine Schaltungsanord- anordnung zur Durchführung des erfindungsgemäßen nung zur Durchführung dieses Verfahrens nach dem Verfahrens dargestellt.The invention relates to a method for determining is proportional to mechanical speed.
In the drawing, for example, a circuit handle of claim 1 and a circuit arrangement for carrying out the inventive voltage for carrying out this method according to the method are shown. Oberbegriff des Patentanspruches 2. 65 Ein Steuerblock 1 ist mit seinem zweiten Eingang 13Preamble of claim 2. 65 A control block 1 with its second input 13 Zum Messen der mechanischen Geschwindigkeit an den ersten Ausgang 22 eines ersten Zählers 2, mitTo measure the mechanical speed at the first output 22 of a first counter 2, with werden Impulsgeber verwendet, deren Ausgang eine seinem ersten Eingang 12 an den ersten Ausgang 32Pulse generators are used, the output of which is one of its first input 12 to the first output 32 Impulsfolge mit einer zur mechanischen Geschwindig- eines zweiten Zählers 3, mit seinem ersten Ausgang 14Pulse train with a mechanical speed of a second counter 3, with its first output 14
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