DE3122879C1

DE3122879C1 - Linearer Interpolator

Info

Publication number: DE3122879C1
Application number: DE3122879A
Authority: DE
Inventors: Vladimir Semenovi&ccaron; Borisov; Vja&ccaron;eslav Viktorovi&ccaron; Saratov Korovin
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1981-06-10
Filing date: 1981-06-10
Publication date: 1984-09-06
Also published as: DE3122879A1

Abstract

Die Erfindung betrifft programmgesteuerte digitale Systeme, insbesondere lineare Interpolatoren. Der lineare Interpolator enthält eine an eine äußere Informationsquelle angeschlossene Einheit für eine digitale Kodenormalisierung, die über Digital-Analog-Wandler (5, 6) an Komparatoren (10, 11) geschaltet ist, die an eine steuerbare Bezugsspannungsquelle (9) über eine ODER-Schaltung (16) an einen Integrator (19) angeschlossen sind, der mit den Analog-Digital-Wandlern (5, 6) verbunden ist, an deren Ausgänge Spannungs-Frequenzwandler (22, 23) für die Koordinate X bzw. Y angeschlossen sind, die mit einer Steuerschaltung für Stellorgane gekoppelt sind. Die Erfindung kann in Systemen zur Programmsteuerung der Stellorgane zur Umsetzung einer Digi tal information über Koordinateninkremente in Steuerimpulsfolgen ausgenutzt werden.

Description

Die Erfindung betrifft einen linearen Interpolator, wie er in programmgesteuerten Systemen für Stellorgane zur Umsetzung einer Digitalinformation über Koordinateninkremente in Steuerimpulsfolgen verwendet werden kann.

Aus dem SU-Erfinderschein 5 51 611 ist ein linearer Interpolator bekannt, der eine Reihenschaltung aus einer Steuereinheit, einem Impulsgenerator und einem Frequenzteiler enthält, dessen Ausgang an den ersten Eingang eines ersten Zählers und an den ersten Eingang eines zweiten Zählers angeschlossen ist. Der zweite Eingang des ersten Zählers ist an den Ausgang einer ersten Vergleichseinheit und an den ersten Eingang der Steuereinheit angeschlossen, während der Ausgang des ersten Zählers an einen Eingang der ersten Vergleichseinheit angeschlossen ist, deren zweiter Eingang mit einem zweiten Eingang des Frequenzteilers und damit dem Ausgang eines ersten Registers für Inkrementc \ erblinden ist.

Der Eingang des ersten Registers für Inkrementc ist mit einem der Ausgänge der Steuereinheit gekoppelt, von der einer der Ausgänge über ein /weites Register für Inkrementc an den dritten Eingang des Frequenzteilers und an den eisten Eingang der /weiten Vcrgleichs-

einheit angeschlossen ist

Der zweite Eingang der zweiten Vergleichseinheit ist an den Ausgang des zweiten Zählers und deren Ausgang an die zweiten Eingänge des zweiten Zählers und der Steuereinheit angeschlossen. Der erste Eingang eines dritten Zählers ist an den zweiten Eingang des ersten Zählers angeschlossen. Der erste Eingang einer dritten Vergleichseinheit ist mit dem Ausgang des dritten Zählers verbunden, dessen zweiter Eingang an den

ίο Ausgang des zweiten Registers für Inkxemente und dessen Ausgang an den dritten Eingang der Steuereinheit und an den zweiten Eingang des dritten Zählers angeschlossen ist. Der erste Eingang eines vierten Zählers ist mit dem zweiten Eingang des zweiten Zählers verbunden. Der erste Eingang einer vierten Vergleichseinheit ist an den Ausgang des vierten Zählers angeschlossen. Der zweite Eingang der vierten Vergleichseinheit ist mit dem Ausgang des ersten Registers für Inkremente und deren Ausgang mit einem vierten Eingang der Steuereinheit und mit dem zweiten Eingang des vierten Zählers gekoppelt.

Diese Einrichtung wandelt Kodes für ein größeres Inkrement in die Folgefrequenz der Ausgangsimpulse mehrdeutig um, darüber hinaus gestattet sie es nicht, die Folgefrequenz der Ausgangsimpulse des dem größeren Inkrement entsprechenden Kanals zu regeln, damit das Verhältnis der Impulsfolgefrequenzen gleich dem Verhältnis der Kodes der entsprechenden Inkremente bleibt.

Der nächstkommende Stand der Technik und Ausgangspunkt der Erfindung ist ein aus dem SU-Erfinderschein 4 32 543 bekannter Interpolator, nämlich der Teil davon, der eine Einheit zur digitalen Kodenormalisierung, deren Eingänge mit einer äußeren Informations-

J5 quelle und deren Ausgänge mit Digitaleingängen von Digital-Analog-Wandlern für Kodes von Inkrementen verbunden sind, und einen zusätzlichen Digital-Analog-Wandler einschließt, dessen Digitaleingänge mit den Ausgängen der Einheit zur digitalen Kodenormalisierung verbunden und dessen Ausgang an die Eingänge für eine Bezugsspannung der Digital-Analog-Wandler für Kodes von Inkrementen angeschlossen ist. Die Werte der Ausgangsgleichspannungen der Digital-Analog-Wandler dieses Interpolators sind zum Verhältnis ihrer Kodes direkt proportional.

Der Nachteil auch dieses bekannten Interpolators ist aber die Mehrdeutigkeit der Ausgangsgleichspannung vom Ausgang des Digital-Analog-Wandlers, der einem größeren Inkrement bei verschiedenen Kodes des letzteren entspricht.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen linearen Interpolator zu schaffen, der es gestattet, eine von den dem größeren Koordinateninkrement entsprechenden Kodes unabhängige Impulsfolgefrequenz bei einem Vorgabewert einer Bezugsspannung zu bekommen.

Ausgehend von dem gattungsgemäßen linearen Interpolator mit einer Einheit zur digitalen Kodenormalisierung aus zwei Schieberegistern, deren Eingänge an eine äußere Informationsquelle angeschlossen sind, und zwei Digital-Analog-Wandlern zur Umsetzung einer Digitalinformation in eine Gleichspannung, deren Digi-Uileingünge an die Ausgänge der Einheit zur digitalen Kodcnormalisicrung angeschlossen sind, wird diese h5 Aufgabe gemäß der Erfindung gelöst durch eine steuerbare Be/.ugsspannungsquellc, zwei Komparatoren zum Vergleich der Werte der Ausgangsspannungen der Digital-Analog-Wandler mit dem Wert der Bezugsspan-

3 4

nung, deren erste Eingänge zusammen-und an den Aus- Werte vorgesehen, wobei der Spannungs-Frequenz-

gang der steuerbaren Bezugsspannungsquelle und de- wandler 22 für die Koordinate X an den Ausgang 14 des

ren zweite Eingänge an die Ausgänge der Digital-Ana- Digital-Analog-Wandlers 5 und sein Ausgang an die

log-Wandler angeschaltet sind, eine ODER-Schaltung, Steuerschaltung für den X-Wert angeschlossen ist und

deren Eingänge an die Ausgänge der Komparatoren 5 der Spannungs-Frequenzwandlei 23 für die Koordinate

angeschlossen sind, einen Integrator, dessen Eingang an Y an den Ausgang 15 des Digital-Analog-Wandlers 6

den Ausgang der ODER-Schaltung angeschlossen und und sein Ausgang an die Steuerschaltung für den V-

dessen Ausgang mit den zusammengeschalteten Ein- Wert angeschlossen ist

gangen für eine Bezugsspannung der Digital-Analog- Im Betrieb des beschriebenen linearen Interpolators

Wandler verbunden ist, einen Spannungs-Frequenz- 10 gelangen Signale von der äußeren Informationsquelle,

wandler fin die Koordinate X zur Umsetzung von bei der die aussagefähige Stellenzahl der Kodes eines

Gleichspannungen in eine Folge von Ausgangssteuer- jeden der Inkremente ΔΧ, JY gleich ρ Binärstellen ist.

impulsen, dessen Eingang an den Ausgang des Digital- auf die Eingänge 3,4 der Schieberegister 1,2.

Analog-Wandlern für die X-Werte und dessen Ausgang Die Schieberegister 1, 2 speichern die Information

an eine Steuerschaltung für ein Stellorgan für die X- 15 und verschieben sie anschließend k Male in Richtung

Werte angeschlossen ist, einen Spannungs-Frequenz- höJierer Stellen, d. h. sie führen eine Multiplikation mit

wandler für die Koordinate Y, dessen Eingang an den 2* aus, worin
Ausgang des Digital-Analog-Wandlers für die Y-Werte

und dessen Ausgang an eine Steuerschaltung für ein k = ρ — m bei m > η oder

Stellorgan für die Y-Werte angeschlossen ist 20 k = ρ — η bei η > m ist und

Ein solcher linearer Interpolator gestattet es, eine In- m und η die Anzahl der zur Speicherung der laufen-

formation über Kodes für Koordinateninkremente in den Kodes für die Koordinateninkremente /SX

Impulsfolgen mit Folgefrequenzen umzuwandeln, deren bzw. Δ Υ verwendeten Binärstellen bedeutet.
Verhältnis dem Verhältnis der entsprechenden Kodes

für die Inkremente gleich ist, eine dem größeren Koor- 25 Die Kodes für die Inkremente sind nach den Verdinateninkrement entsprechende, vom Kode für das Schiebungen gleich:
größere Inkreinent unabhängige maximale Impulsfolge- ^_____rt__^
frequenz zu erzeugen und sie in weiten Grenzen nach ΔΧ = ΔΧ ■ 2*
einem vorgegebenen Gesetz mit einer großen Genauigkeit zu ändern. 30 bzw.

Dadurch wird es möglich, mit verhältnismäßig gcrin- _^

gern Geräteaufwand die Leistungsfähigkeit der Stellor- ΔΎ^~JY~-1^k

gane zu erhöhen und die erforderliche Art und Weise _„_.

der Ansteuerung der Stellorgane zu bestimmten Zeit- Hierbei bleibt das Verhältnis ΔΧΙΔ Y gleich dem Ver-

punkten durch Frequenzänderung in dem Kanal mit 35 hältnis ^X/JK, während sich der Änderungsbereich für

dem größeren Koordinateninkrement nach einem be- Kodes eines größeren Inkrementes in den Grenzen von

stimmten Gesetz mit einer großen Interpolationsgenau- 1 +(2p— 1) bis zu 2p-¹ +(2p— 1) verringert.

igkeit zu gewährleisten. Die Digital-Analog-Wandler 5, 6 wandeln die Kodes

Nachfolgend wird die Erfindung durch die Beschrei- ΔΧ und ΔΎ in Ausgangsgleichspannungen U₁ bzw. £Λ

bung eines Ausführungsbeispiels anhand der Zeichnung 40 proportional zu diesen Kodes und also zu den Kodes für

weiter erläutert. Die Zeichnung zeigt das Blockschalt- die InkrementeΔΧundΔΥ.

bild eines vorschlagsgemäßen linearen Interpolators. Jede dieser Spannungen gelangt an den zweiten Ein-

Der lineare Interpolator hat eine Einheit zur digitalen gang des entsprechenden Spannungs-Frequenzwand-Kodenormalisierung von lnkrementen mit Schieberegi- lers 22, 23. Die ersten Eingänge 12, 13 der Komparatostern 1, 2, deren Eingänge 3, 4 an eine (nicht gezeigte) 45 ren 10,11 sind vereinigt und von einer Spannung W von äußere Informationsquelle angeschlossen sind, und Di- der steuerbaren Bezugsspannungsquelle 9 beaufschlagt. gital-Analog-Wandler 5,6 zur Umsetzung einer Digital- Die Komparatoren 10, 11 vergleichen die Spannuninformation in eine Gleichspannung, deren Digitalein- gen U_x und U_v mit der Bezugsspannung LT. Die Signale gänge 7,8 an die Ausgänge der Schieberegister 1 bzw. 2 von den Ausgängen 17, 18 der Komparatoren 10, 11 angeschlossen sind. so gelangen in die ODER-Schaltung 16, deren Ausgangssi-

Eine steuerbare Bezugsspannungsquelle 9 beauf- gnal die Betriebsart des Integrators 19 steuert,
schlagt die ersten Eingänge 12, 13 von Komparatoren Der lineare Interpolator funktioniert wie folgt:
10,11 zum Vergleichen der Werte der von den Digital- Vom die äußere Informationsquelle darstellende Peri-Analog-Wandlern 5, 6 kommenden Ausgangsspannun- pheriegerät gelangen die Kodes für die Inkremente ΔΧ gen mit dem Wert der Bezugsspannung, wozu die zwei- 55 und Δ Vin die Schieberegister 1,2, wo sie mit 2* multipliten Eingänge der Komparatoren 10,11 an die Ausgänge ziert und dann den Digitaleingängen 7, 8 der Digital-14 bzw. 15 der Digital-Analog-Wandler 5,6 angeschlos- Analog-Wandler 5 bzw. 6 zugeführt werden. Die Besen sind. zugsspannung an den Eingängen 20,21 ist im Ausgangs-

Die Ausgänge 17,18 der Komparatoren 10,11 wirken zustand gleich Null.

auf eine ODER-Schaltung 16, deren Ausgang an den 60 Auf ein Schaltsignal für die Digital-Analog-Wandler

Eingang eines Integrators 19 angeschlossen ist. Dessen 5, 6 beginnt der Integrator 19 zu arbeiten und seine

Ausgang ist mit zusammengeschalteten Eingängen 20, Ausgangsspannung steigt an. Diese Spannung wird den

21 für eine Bezugsspanr.ung der Digital-Analog-Wand- Eingängen 20,21 der Digital-Analog-Wandler 5,6 zuge-

ler 5,6 verbunden. führt, deren Ausgangsspannungen an den Ausgängen

Es sind zwei eine Gleichspannung in eine Folge von 65 14, 15 bis zu dem Augenblick anwachsen, wo die dem Ausgangssteuerimpulsen umsetzende Spannungs-Fre- Kode für ein größeres Inkrement entsprechende Ausquenz-Wandler zur Speisung der (nicht gezeigten) Steu- gangsspannung dem Wert der vorgegebenen Bezugserschaltungen von Slellorganen für die X- bzw. die Y- spannung LT gleich geworden ist. Danach wird der ent-

sprechende Komparator 10,11 ausgelöst und liefert ein Signal auf die ODER-Schaltung 16, die mit ihrem Ausgangssignal eine weitere Integration durch den Integrator 19 sperrt.

Die Verringerung der dem Kode für das größere Inkrement entsprechenden Ausgangsspannung vom Digital-Analog-Wandler um die Größe der Hysterese des Komparators bringt den betreffenden Komparator in den Ausgangszustand, und die ODER-Schaltung 16 schaltet den Integrator 19 ein.

Die dem Kode für das größere Inkrement entsprechende Spannung am Ausgang des Digital-Analog-Wandlers wird also gleich der vorgegebenen Bezugsspannung mit einer durch die Hysterese des Komparators bestimmten Genauigkeit gehalten.

Die ODER-Schaltung ib steuert die Betriebsart des Integrators 19. Dessen Signal hält an den Eingängen 20, 21 der Digital-Analog-Wandler 5, 6 eine als Bezugsspannung wirkende Gleichspannung aufrecht, bei

10 Wertes der Bezugsspannung nach einem vorgegebenen Gesetz zu ändern.

Beim Einsatz des vorgeschlagenen linearen Interpolators wird die Leistungsfähigkeit der Stellorgane erhöht, weil die Folgefrequenz der Steuerimpulse im Kanal für das größere Inkrement von den Kodes unabhängig ist und die erforderliche Betriebsart für die Ansteuerung der Stellorgane durch Änderung der Folgefrequenz im Kanal mit dem größeren Inkrement nach einem bestimmten Gesetz und zu den erforderlichen Zeitpunkten gewährleistet wird.

AX > Y
ist also

U_x = U- und U_t = Lf al AX
und bei

ΔΥ> X

ist also

U_} = LT und U_x = LT ^A, Λ Υ

20

25

30

d. h. die dem größeren Koordinateninkrement entsprechende Ausgangsspannung wird gleich der Bezugsspannung W aufrechterhalten. Dabei ist die dem kleineren Inkrement entsprechende Ausgangsspannung proportional dem Verhältnis der entsprechenden Kodes.

Die den Eingängen der Spannungs-Frequenzwandler 22, 23 von den Ausgängen 14, 15 der Digital-Analog-Wandler 5, 6 zugeführten Spannungen werden in Impulsfolgen mit einer der Spannung £/, bzw. U₁ proporlionalen Frequenz /", und /, umgesetzt, während die Impulsfolgefrequenz im Kanal mit dem größeren Koordinateninkrement proportional zur Bezugsspannung LT und vom Kode für dieses Inkrement unabhängig ist. Die Impulsfolgefrequenz im Kanal mit dem kleineren Koordinateninkrement ist proportional zum Verhältnis der entsprechenden Kodes. Die Änderung des Wertes der Bezugsspannung W gibt die Möglichkeit, die Frequenzen /, und Λ in der Weise zu regeln, daß die Beziehung

fy

AX AY

50

erfüllt wird.

Durch Einführung der Rückkopplung zwischen dem Ausgang 14 bzw. 15 des dem größeren Koordinateninkrement entsprechenden Digital-Analog-Wandlers 5 bzw. 6 und den Eingängen 20,21 für die Bezugsspannungen der Digital-Analog-Wandler 5, 6, die die Bezugsspannung in derartiger Größe aufrechterhält, daß die bo Ausgangsspannung des dem größeren Koordinateninkrement entsprechenden Digital-Analog-Wandlers 5 b/w. 6 gleich der Bezugsspannung der steuerbaren Be-/ugsspannungsqueüe 9 wird, wird es also möglich, eine von den dem größeren Koordinateninkrement entspre- b5 chenden Kodes unabhängige Impulsfolgefrequenz bei einem vorgegebenen Wert der Bezugsspannung zu erhalten und sie in weiten Grenzen durch Änderung des Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentanspruch:

Linearer Interpolator mit einer Einheit zur digitalen Kodenormalisierung aus zwei Schieberegistern, deren Eingänge an eine äußere Informationsquelle angeschlossen sind, und zwei Digital-Analog-Wandlern für Kodes von Inkrementen, deren Digitaleingänge an die Ausgänge der Schieberegister der Einheit zur digitalen Kodenormalisierung angeschlossen sind, gekennzeichnet durch
eine steuerbare Bezugsspannungsquelle (9),
zwei Komparatoren (10,11) zum Vergleich der Werte der Ausgangsspannungen der Digital-Analog-Wandler (5, 6) mit dem Wert der Bezugsspannung, deren erste Eingänge (12,13) zusammen- und an den Ausgang der steuerbaren Bezugsspannungsquelle (9) und deren zweite Eingänge an die Ausgänge (14, 15) der Digital-Analog-Wandler (5 bzw. 6) angeschaltet sind,

eine ODER-Schaltung (16), deren Eingänge an die Ausgänge (17, 18) der Komparatoren (10 bzw. 11) angeschlossen sind,

einen Integrator (19), dessen Eingang an den Ausgang der ODER-Schaltung (16) angeschlossen und dessen Ausgang mit den zusammengeschalteten Eingängen (20,21) für eine Bezugsspannung der Digital-Analog-Wandler (5 bzw. 6) verbunden ist,
einen Spannungs-Frequenzwandler (22) für die Koordinate X zur Umsetzung von Gleichspannungen in eine Folge von Ausgangssteuerimpulsen, dessen Eingang an den Ausgang (14) des Digital-Analog-Wandlers (5) für die X-Werte und dessen Ausgang an eine Steuerschaltung für ein Stellorgan für die X-Werte angeschlossen ist,

einen Spannungs-Frequenzwandler (23) für die Koordinate Y, dessen Eingang an den Ausgang (15) des Digital-Analog-Wandlers (6) für die V-Werte und dessen Ausgang an eine Steuerschaltung für ein Stellorgan für die V-Werte angeschlossen ist.