Pierwszenstwo: Zgloszenie ogloszono: 05.05.1973 Opis patentowy opublikowano: 20.12.1974 73017 KI. 42m4, 7/00 MKP G06g 7/00 Urzedu Patentowego Polskiej Rzcczvpos?'::-B| L" ¦¦¦ Twórca wynalazku: Wieslaw Porebski Uprawniony z patentu tymczasowego: Politechnika Gdanska, Gdansk (Polska) Wielofazowy generator przebiegów okresowych formowanych cyfrowo Przedmiotem wynalazku jest wielofazowy gene¬ rator przebiegów okresowych formowanych cyfro¬ wo, przeznaczony do sterowania zespolem wzmac¬ niaczy elektromaszynowych, pobudzanych w róznych fazach w zakresie czestotliwosci 0,01 Hz do 50 Hz.Generator moze byc równiez stosowany do sterowa¬ nia ukladów silników dwufazowych, jako pomocni¬ czy blok maszyny analogowej, a takze do badania reakcji impulsowych i charakterystyk czestotliwo¬ sciowych ukladów automatyki.Znany jest dotychczas jednofazowy generator przebiegów okresowych formowanych cyfrowo, któ¬ ry zawiera szesc przerzutników typu JK stanowia¬ cych rejestr przesuwajacy ze sprzezeniem zwrotnym z negacji szóstego przerzutnika, na wejscie J prze- rzutnika pierwszego oraz z negacji szóstego, piatego i czwartego przerzutnika poprzez funktor NOR na wejscie K pierwszego przerzutnika. Wyjscia pierw¬ szych pieciu przerzutników sa dolaczone do wejsc wzmacniacza operacyjnego pracujacego jako suma¬ tor poprzez rezystory, tak dobrane, aby sygnal wyj¬ sciowy wzmacniacza operacyjnego stanowil schod¬ kowa aproksymacje sinusoidy.Znany jest równiez uklad do wytwarzania napie¬ cia proporcjonalnego do funkcji kolowych kata.Zbudowany jest on z szeregowego polaczenia prze¬ twornika analogowo-cyfrowego, ukladu gubiacego impulsy, licznika rewersyjnego i przetwornika cy- frowo-analogowego, przy czym do licznika rewer¬ syjnego i przetwornika cyfrowo-analogowego dola- 25 czony jest uklad zmiany znaku, na którego wejscie analogowe jest podane stale lub zmienne napiecie.Niedogodnoscia pierwszego rozwiazania jest za¬ stosowanie wzmacniacza operacyjnego, który jest podatny na wplyw zmiany napiec zasilajacych oraz powoduje niestabilnosc amplitudy sygnalu wyjscio¬ wego. Ponadto opisany uklad stanowi generator jednofazowy i jednokanalowy.Wada drugiego rozwiazania jest mozliwosc gene¬ racji tylko sygnalów sinusoidalnych, przy czym wejscie ukladu nalezy pobudzac napieciem pilowym o duzej liniowosci. Powoduje to koniecznosc znacz¬ nego rozbudowania ukladu zwiekszajaca koszty i zmniejszajaca niezawodnosc generatora. Ponadto uklad taki moze pracowac jedynie jako generator jednofazowy i jednokanalowy.Celem wynalazku jest skonstruowanie wieloka¬ nalowego, wielofazowego generatora przebiegów okresowych formowanych cyfrowo, o duzej stalosci amplitudy i malej czulosci na zmiany napiec zasi¬ lajacych.Cel ten zostal osiagniety przez zastosowanie n ka¬ nalów, z których kazdy zawiera licznik rewersyjny, którego wyjscia sa polaczone poprzez uklad identy¬ fikacji liczby N/4 z jednym wejsciem przerzutnika kierunku liczenia i poprzez uklad identyfikacji zera z drugim wejsciem tego przerzutnika oraz sa dola¬ czone do ukladów formujacych, przy czym jedno wyjscie przerzutnika kierunku liczenia jest dolaczo¬ ne przez przerzutnik zmiany znaku napiecia zasila- 73 0173 73 017 4 jacego do jednego z wyjsc wielofazowego generato¬ ra. Drugie wyjscie przerzutnika kierunku liczenia jest dolaczone do licznika rewersyjnego. W pierw¬ szym kanale znajduje sie uklad sterujacy, którego wejscia sa polaczone z wyjsciem ukladu identyfika¬ cji zera, wyjsciem przerzutnika kierunku liczenia i wyjsciem przerzutnika zmiany znaku napiecia za¬ silajacego. Wyjscie ukladu sterujacego jest dolaczo¬ ne do wejsc ukladów nastawiania fazy znajdujacych sie w kanalach 2^-n. Wyjscia tych ukladów dolaczo¬ ne sa do wejscia licznika rewersyjnego, wejscia przerzutnika kierunku liczenia oraz wejscia prze¬ rzutnika zmiany znaku napiecia zasilajacego, znaj¬ dujacych sie w tym samym kanale. Wielofazowy generator zawiera równiez zródlo impulsów prosto¬ katnych dolaczone do wejsc liczników rewersyj- nych.Korzysci techniczne wynikajace z zastosowania wynalazku polegaja na mozliwosci uzyskania prze¬ biegów wyjsciowych o bardzo malych czestotliwo¬ sciach powtarzania, praktycznie 0,001 Hz oraz o sta¬ lej amplitudzie, zaleznej tylko w niewielkim stopniu od zmiany parametrów ukladu. Zaleta wynalazku jest równiez mozliwosc generacji sygnalów znako- zmiennych i unipolarnych, jak równiez mozliwosc bardzo dokladnego ustawienia i odczytu kata prze¬ suniecia fazowego. Ponadto w opracowanym gene¬ ratorze faza poczatkowa moze byc zarówno opóz¬ nieniem, jak i przyspieszeniem fazowym. Dzieki przyjetemu rozwiazaniu, zmiana fazy poczatkowej w czasie okresu spowodowana np. pomylka przy li¬ czeniu przez licznik, jest na poczatku nastepnego okresu automatycznie korygowana, poniewaz uklad nastawiania fazy jest uruchamiany co okres.Przedmiot wynalazku jest uwidoczniony w przy¬ kladzie wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia schemat blokowy wielofazowego gene¬ ratora przebiegów okresowych, a fig. 2 — przykla¬ dowa postac przebiegu wyjsciowego.Generator wedlug wynalazku zawiera zródlo 1 impulsów prostokatnych, którego wyjscie dolaczone jest do wejsc liczników rewersyjnych 2 znajduja-" cych sie w n kanalach Ki9 K2, ..., Kn.W kazdym kanale znajduje sie jeden licznik re¬ wersyjny, przy czym wyjscia tego licznika sa pola¬ czone poprzez uklad 5 identyfikacji liczby N/4 z jed¬ nym wejsciem przerzutnika 3 kierunku liczenia i po¬ przez uklad 6 identyfikacji zera z drugim wejsciem przerzutnika 3 oraz sa polaczone z wejsciami ukla¬ dów formujacych 7 i 8.Jedno wyjscie przerzutnika 3 kierunku liczenia jest dolaczone do wejscia ustawiajacego licznika re¬ wersyjnego 2, a drugie wyjscie poprzez przerzutnik 4 zmiany znaku napiecia zasilajacego do wejsc ukla¬ dów formujacych 7 i 8 oraz do jednego z wyjsc wielofazowego generatora. Ponadto w pierwszym kanale Ki znajduje sie uklad sterujacy 9, którego jedno wejscie jest polaczone z wyjsciem ukladu 6 identyfikacji zera, drugie wejscie dolaczone jest do wyjscia przerzutnika 3 kierunku liczenia, a trzecie z wyjsciem przerzutnika 4 zmiany znaku napiecia zasilajacego. Wyjscie ukladu sterujacego 9 jest dola¬ czone do wejsc ukladów 10 nastawiania fazy znaj¬ dujacych sie w kanalach od K2 do Kn. Wyjscia ukladów 10 sa dolaczone do wejscia licznika rewer¬ syjnego 2, wejscia przerzutnika 3 kierunku liczenia oraz wejscia przerzutnika 4 zmiany znaku napiecia zasilajacego. Na fig. 2 przedstawiono przykladowo piloksztaltny, symetryczny sygnal wyjsciowy gene- 5 ratora Uw . w funkcji czasu t, przy czym T oznacza okres powtarzania tego sygnalu.Jezeli celem naszym jest generacja przesunietych w fazie piloksztaltnych przebiegów symetrycznych (fig. 2), to proces ten przebiega nastepujaco. 10 W chwili t = 0 licznik rewersyjny 2 w pierwszym kanale Kx jest ustawiony na dodawanie, co odpo¬ wiada stanowi 0 przerzutnika 3 kierunku liczenia.Przerzutnik 4 zmiany znaku napiecia zasilajacego jest w stanie 0, powodujac zasilanie ukladów for- is mujacyeh 7 i 8 napieciem dodatnim, co zgodnie z fig. 2 odpowiada górnej polówce sygnalu piloksztalt- nego.Wejscia ukladów formujacych 7 i 8 sa polaczone z wyjsciami przerzutników licznika rewersyjnego 2. 20 Licznik ten zlicza impulsy ze zródla 1 impulsów prostokatnych az do chwili, gdy zawartosc licznika rewersyjnego 2 wyniesie N/4 impulsów. W tym mo¬ mencie uklad 5 identyfikacji liczby N/4 powoduje przejscie przerzutnika 3 kierunku liczenia do stanu 25 1, wskutek czego nastepne impulsy, przychodzace z generatora 1 impulsów prostokatnych, sa odejmo¬ wane. Gdy licznik rewersyjny 2 osiagnie zawartosc zero wówczas uklad 6 identyfikacji zera powoduje powrót przerzutnika 3 do stanu 0, co z kolei zmie- 30 nia stan przerzutnika 4 zmiany znaku napiecia za¬ silajacego na 1. Ta sytuacja odpowiada wiec doda¬ waniu impulsów przez licznik rewersyjny 2, zasila¬ niu ukladów formujacych 7 i 8 napieciem ujemnym.Gdy licznik rewersyjny 2 osiagnie zawartosc N/4, 35 uklad 5 identyfikacji liczby N/4 powoduje kolejna zmiane stanu przerzutnika 3 kierunku liczenia na 1 i nastepne impulsy sa odejmowane, az do momentu, gdy zawartosc licznika rewersyjnego 2 wyniesie zero. 40 Wówczas wyjscie ukladu 6 identyfikacji zera po- ! woduje zmiane stanu przerzutnika 3 kierunku licze¬ nia na 0 i cykl powtarza sie. Powyzszy opis doty¬ czy pracy pierwszego kanalu K± generatora. W ka- KT-nalach K2 — Kn znajduja sie ponadto uklady 10 45 nastawiania fazy. Jak widac z fig. 2, nastawienie dowolnej fazy poczatkowej przebiegu jest równo¬ wazne wpisaniu do licznika rewersyjnego 2 liczby L N/4 oraz ustawienie przerzutnika 3 kierunku li¬ czenia i przerzutnika 4 zmiany znaku napiecia za- 50 silajacego w stanach 0 — 0, 1 — 0, 0 — 1,1 — 1, co odpowiada kolejnym cwiartkom okresu.Poniewaz w jednym okresie jest zliczane N im¬ pulsów z generatora 1, zatem przesuniecie fazowe mozna ustawic z dokladnoscia 360°/N. Odczytanie 55 fazy, ustawionej w ukladzie 10 nastawienia fazy, nastepuje na poczatku kazdego okresu na sygnal przylozony z ukladu sterujacego 9, który znajduje sie w pierwszym kanale K4.Uklad sterujacy 9 identyfikuje poczatek kazdego 63 nowego okresu tzn. na jego wyjsciu pojawia sie sy¬ gnal w momencie, gdy przerzutnik 3 kierunku li¬ czenia i przerzutnik 4 zmiany znaku napiecia zasi¬ lajacego sa w stanie 0 i jednoczesnie pojawi sie sy¬ gnal na wyjsciu ukladu 6 identyfikacji zera. 65 W opisanym wyzej wielofazowym generatorze na5 73 017 6 wyjsciu 12 otrzymamy zawsze fale prostokatna, zas na wyjsciach 11 i 13 przebiegi okresowe, antysyme- tryczne wzgledem osi amplitud, o ksztalcie zaleznym od doboru dzielników rezystorowych w ukladach formujacych 7 i 8, które sa w zasadzie prostymi przetwornikami C/A. Aby otrzymac przebiegi uni¬ polarne, eliminujemy z ukladu przerzutnik 4 zmia¬ ny znaku napiecia zasilajacego. PL PL