SE461124B - Regleranordning foer en flerfasmotors varvfrekvens foer att bibehaalla motorn i fas med en naetspaenningssignal - Google Patents

Description

461 124 2 är otillräckliga emedan deras differentialgivare är okäns- liga för små ändringar i varvtalet. I detta hänseende är ett speciellt problem att återföringen av varvtalet från neutronchoppern krävs för stabilitet men att de varvtals- ändringar som krävs är mycket små. En ordinär kantvågdetek- tor kan inte användas elektroniskt på grund av den oaccep- tabla dämpningen i sitt glättningsfilter. Den vid trefasmo- torer använda frekvensvariabla tyristorkraftenheten har en vàgform som är alltför grov för att tillåta reglering av hastighet och fas med noggrann upplösning.

Ett syfte med uppfinningen är därför att tillhandahålla en regleranordning för noggrann reglering av varvfrekvensen (varvtalet) hos en flerfasmotor som är utsatt för ett vä- sentligt masströghetsmoment.

Ett syfte är också att framtaga en regleranordning som ock- så är kapabel att reglera motorns fas i förhållande till spänningssignalen från en växelströmskälla eller en annan signal vars frekvens varierar på ett meanderliknande sätt.

Ett annat syfte är att tillhandahålla en regleranordning för att upprätthålla varvtalet och fasen av en växelströmš- motor i förhållande till ett pulståg med meanderliknande repetitionsfrekvens samtidigt med att den korrigerar för mo- torns avdrift.

Ett ytterligare syfte är att tillhandahålla en regleranord- ning som uppfyller de ovannämnda syftena och dessutom i di- gital form tillhandahåller en avdriftsignorerande fasfels- integrator och en tillhörande spill-eliminerande monitor.

Ett ytterligare syfte är att tillhandahålla en regleran- ordning med vars hjälp de föregående syftena förverkligas och som dessutom i digital form tillhandahåller en av- driftseliminerande fasfelsintegrator och en tillhörande spill-eliminerande monitor. 3 461 124 För att uppnå de föregående syftena tillhandahålls enligt uppfinningen en regleranordning som gör det möjligt att med höggradig precision reglera varvfrekvensen hos en fler- fasmotor som är utsatt för ett väsentligt tröghetsmoment och som skall rotera med en i huvudsak konstant varvfre- kvens som motsvarar den långsiktiga medelrepetitionsfre- kvensen från ett referenspulståg som kan vara representa- tivt för en nätsignal som är utsatt för meanderliknande frekvensvariationer.

De ovan sammanfattade syftena har förverkligats genom att regleranordningen erhållit de i närslutna patentkrav an- givna kännetecknen.

Regleranordningen omfattar en rotorvarvsensor som är styr- bar för att ge ett återkopplingspulståg med en frekvens som är representativ för motorns sanna varvfrekvens. Re- gleranordningen omfattar vidare en felsignalsgenerator för att generera en varvfrekvens-felsignal som är representa- tiv för differensen mellan motorns varvfrekvens och en för- utbestämd önskad varvfrekvens som är baserad på referens- pulstâgets långsiktiga medelfrekvens. Varvfrekvensfelsig- nalgeneratorn omfattar en digital klocka som är styrbar för att producera ett klockpulståg med förutbestämd, i huvud- sak konstant frekvens. Varvfrekvens-felsignalgeneratorn omfattar vidare en digital räknare för att räkna pulserna från klockpulståget under intervall mellan mottagandet av successiva pulser från det återkopplade pulståget. Efter I varje räkneintervall omvandlas räknarens värde till en varvfrekvensfelsignal. _ Regleranordningen omfattar vidare medel för att utnyttja varvfrekvensfelsignalen för att samtidigt reglera frekvens- erna hos en grupp variabla nätfrekvensförstärkare som är anslutna för att driva motorns respektive statorlindning- "ar. På detta sätt upprätthåller utgångarna från de respek- tive nätförstärkarna ständigt den rätta fasförskjutningen 461 124 4 i förhållande till varandra, även om deras gemensamma mo- nentana frekvens också kan variera i en enda period bero- ende på varvfrekvensfelsignalens storlek. Detta tillåter en optimal kontroll över motorns varvtal under betingelser av stora tröghetsmoment.

Enligt ytterligare aspekter av uppfinningen kan regleran- ordningen omfatta signalgeneratormedel för generering av en fasfelsignal, och kan ytterligare omfatta signalgenererings- medel för att generera en avdriftsfelsignal. Fasfelsignalen är representativ för fasskillnaden mellan referenspulståget och det återkopplade pulståget. Avdríftsfelsignalen är re- presentativ för tidsintegralen av fasfelsignalen. I den fö- redragna utföringsformen av uppfinningen är varvfrekvens-, fas- och avdriftsfelsignalerna kombinerade till en enda mo- torstyrsignal som utnyttjas på det beskrivna sättet för att reglera motorns varvfrekvens och fas.

Enligt en ytterligare aspekt av uppfinningen omfattar varv- frekvensfel-signalgeneratorn en räknare med begränsad räk- nekapacitet. Under loppet av ett enda räkneintervall, dvs mellan mottagningen av successiva pulser från den_återkopp- lade pulstågssignalen, flödar räknaren över flera gånger: Den digitala klockans frekvens och råknarens kapacitet har valts så, att räknaren, för den händelse att motorn rote- rar med sin önskade förutbestämda varvfrekvens, flödar över relativt ofta och då antar ett räknevärde som är hälften i så stort som det maximala räknevärdet i det ögonblick då räknaren vid slutet av ett räkneintervall stoppas. Vid slu- tet av varje räkneintervall omvandlas råknevärdet till varvfrekvensfelsignalen så att varvfrekvensfelsignalens - storlek är direkt proportionell mot räknarens värde. Vida- re är varvfrekvensfelsignalens storlek fixerad vid ett förutbestämt maximum- eller minimumläge som motsvarar räk- nevärdets övre och nedre gränser för det fall att räknaren antingen flödat över eller sinat ut i sin sista räknecykel.

På detta sätt erhålles en högförstärkt, direkt proportio- s 461 124 nell varvfrekvensfelsignal över ett mycket snävt område av frekvensavvikelser kring ett optimalt värde. För varvfre- kvenser utanför detta snäva område alstras konstanta varv- frekvensfelsignaler. Detta resulterar i ett mycket högför- stärkt svar på mycket små varvfrekvensavvikelser och möj- liggör sålunda en mera noggrann kontroll över motorns varv- frekvens än vad som tidigare varit möjligt att uppnå vid motorer försedda med kända regleranordningar. ' Uppfinningen skall beskrivas närmare under hänvisning till de bifogade ritningarna, på vilka: Fig. 1 är ett schematiskt diagram visande användning- en av motorregleranordningen enligt uppfinningen för att reglera en neutronchopper på en storskalig partikelaccele- rator; Fig. 2 är ett schematiskt diagram visande detaljer av chopperns reglersystem 18 i fig. 1; Fig. 3 är ett schematiskt diagram visande detaljer av den i fig. 2 visade motorstyrkretsen 40; och Fig. 4 är ett schematiskt diagram som mera detalje- -- rat visar fas-uppdateríngskretsen 60a hos den i fig. 3 vi- sade datorn 60; I Pig. 5 visar ett kretsschema för làskretsen 86 i fig. 4; Pig. 6 visar ett kretsschema för den vid datorn 60 i fig. 3 antydda uppdateringskretsen 60b för varvfrekvensen; Pig. 7 visar ett kretsschema för en 8-bitars puls- tåggenerator 145 som producerar de i fig. 6 visade logik- styrda signalpulserna Pl till P8; Pig. 8 visar kretsschemat för var och en av de fyra i fig. 6 visade låskretsarna 138 till 144; Fig. 9 är en graf som visar överföringsfunktionen hos den i fig. 6 visade kretsen 60b för uppdatering av varvfrekvensen; -461 124 6 Fig. 10 är ett kopplingsschema för pulsfördröjnings- kretsen 130 vid den i fig. 6 visade kretsen 60b för uppda- tering av varvfrekvensen; Fig. ll är ett kopplingsschema för den i fig. 3 visade kretsen 60c för uppdatering av datorns 60 avdrift; Pig. 12 är ett schematiskt diagram som visar en bytes- statussensor 184 vid den i fig. ll visade kretsen 60c för uppdatering av avdriften; och Pig. 13 är ett kopplingsschema för upp-nedräknaren l86 vid den i fig. ll visade kretsen 60c för uppdatering av av- driften.

Fig. l visar tillämpningen av uppfinningen vid Meson Physics Facility av Los Alamos National Laboratory vid Los Alamos i New Mexico, USA. Hjärtat i Meson Physics Facility är en kilo- meterlång linjär atompartikelaccelerator 10 som skjuter en pulsad strâle av protoner mot ett klyvningsstrålmål l2._Pro- tonanslaget alstrar skurar av neutroner som kollimeras i en stråle och riktas mot ett sampelstrålmål 14 för olika för- sök. Neutronerna sorteras efter sin energi med hjälp av en slitsad chopperrotor 16. Denna drivs av en motor som utgör en del av ett chopperstyrsystem 18 som skall beskrivas nör- mare i samband med fig. 2. Chopperstyrsystemet 18 driver chopperrotorn 16 så att den ständigt är synkroniserad med den pulsade neutronstrålen. Chopperstyrsystemet 18 mottar som inmatning en fördröjd nätsignal EL som bildas i en för- dröjningskrets 20, och producerar i sin tur en återkopp- lingssignal ER för motorns synkronisering, vilken överförs till och fördröja i en andra fördröjningskrets 22.

'Acceleratorn 10 drivs av en spänningssignal EL' från ett kommersiellt 60Hz-elnät. För att erhålla maximal strålener- gi är acceleratorn anordnad att skjuta i approximativ syn- kronism med de successiva topparna och dalarna av den 60- periodiga nätsignalen. Proton- och neutronstrålarna pulsas 7 461 124 sålunda vid en nominell frekvens av l20 Hz. Varaktigheten av varje skur av protoner och neutroner är då mindre än 2 millisekunder.

Chopperrotorn 16 har till nppgift att bortfiltrera alla neutroner med kinetiska energier som ligger utanför ett smalt önskat område. För att effektivt blockera de oönska- de neutronerna måste rotorn 16 ha en ansenlig massa. Den ak- tuella rotorn består av en tung nickelcylinder med en serie smala, krökta, diametralt genomgående slitsar. Rotorn har ett tröghetsmoment av 200 - 800 kgcmz och måste drivas med ett spårfel av mindre än 1 grad.

Nätsignalens EL' nominella 60Hz-frekvens är emellertid bara ett dygnsmedelvärde. Den sanna frekvensen varierar i själva verket obetydligt. Kortvariga variationer har ungefär for- men av en gausskurva med ett effektivvärde av ca 0,015 Hz och en exponentiellt avtagande spektraldensitet med ca_ 0,035 Hz spridning. Därför måste chopperrotorn accelereras och retarderas kontinuerligt och noggrant för att dess ro- tationsvínkel skall hållas i fas med nätspänningens noll- passager. På grund av rotorns 16 stora tröghetsmoment är_det ogörligt att reglera dess fas till den erforderliga nog- grannheten av É 0,5 ms anpassning till nätspänningens noll- passager. I praktiken tillåts därför styrningen av accelera- torn avvika obetydligt från den tidsinställning för nollpas- sagen som normalt skulle ha använts. Detta kan göras så länge som tidsinställningen för acceleratorns styrning inte avviker från nollpassageinställningen med mera än ett mycket litet belopp. I praktiken styrs acceleratorn därför antingen med hjälp av den råa nätsignalens E ' nollpassager eller med L 'hjälp av den fördröjda rotorsynkroníseringssignalen ER'. Van- ligtvis regleras styrningen med hjälp av den fördröjda syn- kroniseringssignalen ER' för chopperrotorn, men det finns en gräns som beror på en fönsterkrets 24. Denna mottar på sin ingång både den råa nätsignalen EL' och chopperrotorns fördröjda synkroniseringssignal E '. Dessa signaler jämförs, 461 124 8 och om den fördröjda synkroníseríngssignalen ER' inte upp- träder inom loppet av 64 mikrosekunder före eller efter nät- signalens EL' nollpassage, påverkar fönsterkretsen 24 en elektronisk switch 26 som överför kontroll över accelera- torns triggníng till den råa nätsignalen E '.

L Pig. 2 visar neutronchopperns styrsystem 18 mera detalje- rat än i fig. 1. Rotorn 16 är över en drivaxel 30 kopplad till en S00 W tvåfas fyrpolig induktionsmotor 32 som arbe- tar med en nominell varvfrekvens av 240 s-1. Varje varv av drivaxeln 30 avkänns av en magnetisk signalomvandlare 34 som avkänner passagen av en slits i en magnetskiva 36 som är fäst koaxiellt med axeln 30. Signalomvandlaren 23 avger en rå magnetisk utsignal till en signalbehandlare 38 som kanthugger den råa magnetiska signalen och samtidigt hal- verar dess frekvens för att bilda den rotorsynkroniserande återkopplingssignalen ER. Denna har formen av ett pulståg med en nominell frekvens av 120 Hz och en pulskvot av ca 2%. Rotorns återkopplingssignal ER läggs på en motorstyr- krets 40 som den ena av två ingångssignaler. Den andra in- gângssignalen på motorstyrkretsen 40 är ett liknande puls- tåg med ca 2% pulskvot och 120 Hz nominell frekvens, som alstras genom de successiva nollpassagerna av den med för-- dröjningskretsen 20 reglermässigt fördröjda 60Hz-nätsigna- len EL'. På ett sätt, som skall beskrivas närmare i det följande, utnyttjas signalerna ER och EL för att producera en mellan -10 V och +10 V liggande likspänning, som utgör motorstyrkretsens 40 utgående styrsignal Ec. Den långsamt varierande styrsignalen EC läggs som insignal på en spän- ningsstyrd oscillator 42 som producerar ett pulstâg Ecl med en variabel frekvens av mellan 49,152 och 73,728 kHz, Detta pulstàg EC' läggs som I togglingssignal på en 8-bitars se- rieräknare 44. Denna producerar en framâtgàende 8-bitars binär adress som via grenade bussledningar skickas till vart och ett av ett par FROM-ar 46 och 48 (programmerbara läsminnen). Varje signalpuls från den spänningsstyrda oscillatorn 42 bringar sålunda räknaren 44 att öka sitt 9 461 124 slutvärde med talet ett, som i sin tur ökar den adressbit- grupp som läggs på FROM-minnena 46 och 48. Den aktuella hastighet med vilken adressbitgrupperna skickas fram be- stäms alltså av frekvensen på pulstâget från oscillatorn 42. Räknarens 44 återställningsingång utnyttjas inte, var- för 8-bitarsräknaren räknar fram till sitt maximala värde av 255 (decimala systemet) och sedan går tillbaka till noll i varje räknecykel.

PROM-minnena 46 och 48 har vartdera en minneskapacitet av 256 adresserbara 8-bitars bitgrupper, som, tagna i följd, representerar digitaliserade sinus- respektive cosinus- kurvor. I en full räknecykel är alla de 256 minnespositio- nerna i varje PROM-minne adressérade. Adressering av en given minnesposition resulterar i att det i denna position lagrade ordet läggs på en 8-bitars parallell utgångsbuss.

Utgångsbussarna från FROM-minnena 46 och 48 är kopplade till ett par DA-omvandlare 50 resp. 52 som omvandlar de digitala sinus- och cosinussignalerna till analoga sinds- och cosinussignaler. De analoga sinus- och cosinussigna- lerna läggs på var sin av ett par 250 W effektförstärkare S4 och SS som driver motorns 32 statorlindningar för den första respektive andra strömfasen.

PROM-minnet 46 genererar en positivt förskjuten digitali- serad sinusfunktion, dvs sinusfunktionen är större än el- ler lika med noll. Likaså är den av det andra PROM-minnet. 48 genererade cosinusfunktíonen positivt förskjuten. DA- omvandlarna transformerar emellertid de förskjutna sinus- och cosinussignalerna till sanna, dvs icke förskjutna, signaler som sträcker sig mellan lika positiva och nega- 'tiva spänningar.

De båda ingångssignalerna till effektförstärkarna S4 och 56, liksom de resulterande effektsignalerna till motorn 32, är alltid 900 fasförskjutna. Deras momentana gemen- 461 124 10 samma frekvens är emellertid variabel även i en enda period, eller räknecykel, beroende på utsignalen från motorstyr- kretsen 40. Tvåfasmotorns 32 varvfrekvens och fas görs så- lunda reglerbara genom att frekvensen av de till motorns bå- da statorlindningar överförda strömmarna varieras samtidigt, under det att den optimala fasförskjutningen mellan stator- lindningarnas magnetiseringar upprätthålls kontinuerligt.

Vidare har induktionsmotorn i gengäld för frånvaron av borstar och andra släpkontakter en viss efterslåpning som yttrar sig i att rotorn roterar med en obetydligt mindre varvfrekvens än statorns roterande magnetfält. Eftersläp- ningsfrekvensen, dvs skillnaden mellan statorfrekvensen och rotorfrekvensen, är vanligtvis positiv om belastningen är betydande men blir negativ så snart en betydande retarda- tion av den roterande massan erfordras.

Strukturen och funktionen av motorstyrkretsen 40 illustre- ras mera detaljerat i fig. 3. Som nämnts tidigare är in- gångssignalerna till motorstyrkretsen 40 dels den fördröj- da nätsignalen EL, dels den rotorsynkronierande återkopp- lingssignalen ER. Från motorstyrkretsen 40 utgår den mel- lan -10 och +10 volt varierande likspänningssignalen EC." Ingångssignalerna EL och ER matas in i en dator 60 som skall beskrivas närmare och visas mera detaljerat i fig.4, 6 och ll.

Datorns 60 funktion går i korthet ut på att periodiskt ge- och E nerera tre 8-bitars uppdaterings-bitgrupper Es, E D som hänför sig till motorns varvfrekvens, fas resgektive avdrift. Bitgruppen ES för uppdatering av motorns varvfre- kvens laddas i en låskrets 62. Likaledes laddas bitgrupper- na EP och ED för uppdatering av fasen resp. avdriften i sina respektive låskretsar 64 och 66. Bitgrupperna ES, EP och En laddas i sina respektive lâskretsar när de respek- tive laddsignalerna LS, LP och LD från datorn 60 överförs till låskretsarna. Laddsignalerna tríggas av den fördröj- I 11 461 124 da 120 Hz nätsignalen EL så att de tre låskretsarna blir uppdaterade med en hastighet av ca 120 Hz. Innehållen i de tre låskretsarna överförs kontinuerligt som 8-bitars pa- rallell-binära bitgrupper ES', EP' och EDI till en grupp av tre DA-omvandlare 68, 70 och 72. Dessa tre DA-omvandla- re producerar analoga likspänningssignaler ES", EP" och En tiometrar 74, 76, 78. Utmatningen från de tre dämparna be- I' som matas till en grupp av tre variabla dämppoten- står av likspänningssignaler Es"', EPIII pch ED"' som matas till och kombineras i en summerande förstärkare 80.

Utmatningen från denna är den långsamt varierande likspän- ningssignalen EC som påläggs den spänningsstyrda oscilla- torn 42 i fig. 2.

Signalen ESII* är en varvfrekvensfelsignal, signalen Epïflï en fasfelsignal och signalen ED"' en avdriftsfelsignal.

Varvfrekvensfelsignalen Es"' är proportíonell mot kvanti- teten u = -W5+ dP/dt, där Wb representerar chppperrotorns kapacitiva fasförskjutning i förhållande till de ankomman- de neutronstrålpulserna. Signalen ES"I är polariserad för att minska värdet av likspänningsstyrsignalen EC ef- terhand som varvfrekvensfelet u ökar i storlek. Signalen EP"' är proportionell mot fasförskjutningen av signalen- ER efter EL, och är polariserad för att öka styrsignal- spänningen EC efterhand som fasförskjutningen ökar. Slutli- gen är avdriftsfelsignalen ED"' proportionell mot inte- gralen âv fasfelsignalen EP"' över tiden (den kumulativa- fasförskjutningen] och är polariserad för att öka värdet av styrsignalen Ec efterhand som tidsintegralen ökar. Vi- dare tjänar avdriftsfelsignalen ED"| till att kompensera för en eventuell gradvis ökning i motorns eftersläpning, 'vilket exempelvis kan vara följden av slitage i motorns la- ger. Avdriftfelsignalen ED"' kompenserar för sådana lång- samma, dag för dag pågående ökningar i motorns eftersläp- ning genom att öka motorns statorfrekvens i motsvarande långsamma takt. 461 124 12 Datorn 60 kan sägas bestå av tre kretsar: en fas-uppdate- rande krets 60a, en varvfrekvens-uppdaterande krets 60b och en avdrifts-uppdaterande krets 60c. Dessa kretsar vi- sas i fig. 4, 6 resp. ll.

Som visas i fig. 4 mottar den fas-uppdaterande kretsen 60a som indata den fördröjda nätsignalen EL och rotorns åter- kopplingssignal ER och producerar som utdata den fas-uppda- terande 8-bitars bitgruppen EP och denarespektive fas- uppdaterande bitgrupps-laddsignalen Lp. Inmatningssignalen läggs på en 0,5 Ps monostabil vippa 82, som i den föredrag- na utföringsformen kan ha baserats på en integrerad krets från Texas Instruments av typ SN14l23. Vippan 82 har till uppgift att skärpa ingångssignalens EL pulser så att de får en pulsbredd av 0,5 ps. Utmatningen från vippen 82 används både som innatning till en 0,5 ps fördröjningskrets 84 (som kan vara byggd av en integrerad krets av den nämnda ty- pen SN74l23), och som frånslagsbeordringen till en låsgrind 86, som i det följande skall beskrivas under hänvisning till fig. S.

Låsgrinden 86 mottar som indata en triggsignal ET som gene- reras av en 4,9152 nHz klocka 88 (som kan vara av en typ- Motorola Kl09lA) och en frekvensdelare 90 (som kan vara ba- serad på en seriekombination av integrerade kretsar av ty- perna SN74LSl92 och SN74LSl93). Frekvensdelaren 90 är an- ordnad att dividera den utgående klocksignalens frekvens _ med 160 och läggaïden resulterande signalen ET, med en fre- kvens av 0,03072 mHz, på låsgrindens 86 ingång. Triggsígna- len ET passerar genom lâsgrinden 86 när denna är pâ, för att trigga en 8-bitars nedräknare 92. Med sitt maximalvärde .av 255 kommer nedräknaren 92 att flöda över efter en räkne- period av 8,301 ms, givet en frekvens på triggsignalen av 0,03072 mflz. Denna period är obetydligt mindre än de nomi- nella intervallen av 8,333 ms mellan ankomsten av successi- va EL- och ER-signaler (med frekvensen 120 Hz). 13 Rotorns återkopplingssignal ER Bggs på en 0,5 ps mono- stabil vippa 94 som kan vara identisk med vippan 82. Den skärpta 0,5 ps pulsen från vippan 94 läggs på en 0,5 Ps fördröjningskrets 96 (som kan vara samma som fördröjnings- kretsen 84), och läggs dessutom också som laddbeordrings- signal på 8-bitarsnedräknaren 92 (som kan vara en integre- rad krets av typ National semíconductor 74LSl93). Den för- dröjda utpulsen från fördröjningskretsen 96 överförs som tillslagsbeordring till låsgrinden 86.

Nedräknaren 92 dekrementerar med l som svar på varje klock- puls från låsgrinden 86, och dess 8 parallella utgångar har gjorts tillgängliga som reservingångar till en 8-bitars låskrets 98. Räknarens 92 höga värde är 255, till vilket räknaren áterställs varjgång en laddpuls mottas från vip- pan 94. Låsgrindens 98 utmatning är samma 8-bitars bitgrupp som mottagits från räknaren 92, och är den av datorn 60 producerade fasfelsbitgruppen EP.

Låsgrinden 98 mottar och laddar 8-bitarsgruppen från ned- räknaren 92 vid mottagandet av en laddningsbeordrande signal LD från fördröjningskretsen 84. Utmatningen från fördröjningskretsen 84 läggs också på en ytterligare 0,5 Ps fördröjningskrets 100, vars utmatning består av den från datorn 60 till låsgrinden 62 i fig. 3 överförda fasladd- signalen LP.

Fas-uppdateringskretsen arbetar på följande sätt. En ro-, tor-återkopplingssignal ER skärps av vippan 94 och läggs på nedräknaren 92 för att återställa denna till dess höga värde 255. En halv mikrosekund senare tríggar den fördröj- da pulsen från fördröjningsenheten 96 låsgrinden 86, som då börjar sända triggpulser ET till nedräknaren 92. Detta får till följd att nedräknaren 92 dekrementerar sitt räk- nevärde vid mottagandet av varje triggpuls, dvs med en frekvens av 30,720 kHz. 461 124. 461 124 14 Nätsignalen EL kan förutsättas släpa efter rotorsignalen E Kort efter det att ER-signalen ankommit och nedräknaren 92 startats på det beskrivna sättet kommer en fördröjd nätsig- nal EL; Denna skärps av vippan 82 och läggs på låsgrinden 86 som slår ifrån. Därigenom avbryts sändningen av trigg- pulser till nedräknaren 92, vars då rådande räknevärde fry- ses. En halv mikrosekund senare läggs den fördröjda nät- R. signalen EL, nu ytterligare fördröjd genom fördröjnings- kretsen 84, på låskretsen 98 för att bringa denna att ladda det på 8-bitars bitgruppen från nedräknaren 92 uppträdande räknevärdet. Efter ytterligare en halv mikrosekunds för- dröjning sänds nätsignalen EL som laddsignal LP från för- dröjningskretsen l00 för att bringa låskretsen 64 att ladda strömvärdet av fasfelsbitgruppen EP. _ Både när det gäller nätsignalen EL och rotorsignalen E an- vänds fördröjningskretsarna 84 och 96 för att med säkeïhet förhindra varje tendens till laddning av endera av nedräk- naren 92 eller låsgrinden 98 så länge som lâsgrinden 86' håller på att skicka ut triggsignaler. Som nämnts tidigare kommer en 8-bitars fasfelsbitgrupp EP att 0,5 ps efter lås- grindens 98 laddning sändas från datorn 60 till låsgrinden. 64. Eftersläpningen av EL bakom ER blir då desto större ju- mindre det som fasfelsbitgrupp BP överförda räknevärdet är.

R bakom EL är desto större ju större värde fasfelsbitgruppen BP har.

Värdet på fasfelsbitgruppen EP är sålunda ett linjärt mått' på faseftersläpningen av ER bakom BL upp till ett maximum av 255/0,03072 mHz = 8,30l_ps. Med nominella intervall av 8,333 ps för var och en av ER- och EL- pulsperioderna kommer nedräknaren 92 att-flöda över (och ge fel utslag) om man Alternativt kan sägas att eftersläpningen av E försöker mäta faseftersläpningar som är större än 8,301 ps, Detta skulle lätt kunna undvikas med användning av en lång- sammare klocka. Eftersom kretsen används i ett system som kräver både accelerationer och retardationer i fasen, är emellertid det bästa sättet att använda en halvfylld lås- grind (dvs med ett medelvärde på fasfelsbitgruppen EP av , 15 461 124 128), som motsvarar en 4,167 Ps genomsnittlig fasefter- släpning av EP efter EL. I praktiken är den skenbara fas- förskjutningen inställd på att falla inom detta område ge- nom inställning av fördröjningskretsen 20 i fig. 1.

Kretsen skulle lätt kunna ändras så att man erhåller en större upplösning inom snävare gränser av faseftersläpning- en. Genom att ändra nedräknarens divisor från 160 till 16 skulle man exempelvis kunna uppnå en tiofaldig förstoring av upplösningen över ett fasförskjutningsområde från noll till 830 ps.

Låsgrinden 86 består huvudsakligen av en dubbel NAND-grind styrd av en dubbel NOR-vippa. Detaljer av kretsen visas i fig. 5 med de visade stiftnumren svarande mot dem som finns på Texas Instruments kretstyp SN7402 quad NOR gate inte- grated circuit. Triggpulsen ET skickas sålunda genom ett par seriekopplade NOR-grindar 106 och 108 vilka fungerar som en vippa. En puls som mottas på NOR-grindens 102 in- gång från vippan 82 bringar NOR-grinden 104 att slå ifrån, och en puls som mottas på NOR-grindens 108 ingång från för- dröjningskretsen 96 bringar NOR-grinden 104 att slå till.

Den i fig. 6 visade kretsen 60b för varvfrekvensens uppda- tering bestâr av följande komponenter (med typbeteckningar- na för de i handeln tillgängliga komponenterna satta inom parentes): en 4,9lS2 mflz klocka 120 (Kl09lA), en fast in- ställbar 8-bitars räknare 122 (74l93); en ß-bitars upp-ned- räknare 124 (74l93), en divisor-160-räknare 126 (74l92,3), en OR-grind 128 (7432), en 0,5 Ps fördröjningskrets 130 (74l23), en 7 ps fördröjningskrets 132 (74l23), ett par 0,5 ps monostabila vippor 134 och 136 (74l23), och fyra lås- gríndar 138, 140, 142 och 144. I kretsen 60b ingår dessutom en pulstågsgenerator som skall beskrivas nedan och som pro- ducerar ett tåg av 8 signalpulser Pl - P8 vilka används på. ett sätt som skall beskrivas nedan. 461 124 16 Klockan l20 har en frekvens av S,9l52 MHz motsvarande 12 l0x2 pulståg med frekvenser av ca 120 Hz. x l20 Hz, som är en lämplig frekvens för att trigga Fördröjningskretsen 130 omvandlar framkanten på varje in- gångspuls till en 0,5 Ps utpuls med 0,5 ps fördröjning. De- taljer av fördröjningskretsen 130 framgår av fig. 10. För- dröjningskretsen 132, som kan vara en integrerad krets av typ SN74123, omvandlar nedslaget (downstroke) av en puls med godtycklig längd till en 0,5 Ps utpuls efter en för- dröjning av 7 ps.

Var och en av låsgrindarna 138 - 144 har den i fig.3visade uppbyggnaden, som i huvudsak består av en dubbel NOR AND- grind styrd av en dubbel NOR-víppa. En enda puls som läggs på lâsgríndens TILL- (eller FRÅN-) anslutning kommer att iståndsätta (eller blockera) sändningen av pulser från grin- dens ingång till dess utgång. I praktiken kan var och en av låsgrindarna 138 - 144 vara formad av en integrerad NOR- grind SN7402 med användning av de stiftanslutningar som an- ges med stiftnumren i fig. 8.

Varvfrekvensens uppdateringskrets 60b mottar som indata En- dast rotorns återkopplingssignaler ER som kommer regelbun- det med intervall av ca 8333 ps. Varje rotoråterkopplings- puls ER omvandlas till ett tåg av 8 pulser Pl - P8 genom _ en okto-pulståg-genererande krets 145 som visas i fig.-7._ Den okto-pulståggenererande kretsen 145 består av en kedja av åtta seriekopplade 1_ps fördröjningskretsar 146 till 160, med uttag anslutna till utgångarna från de respektive fördröjningskretsarna som levererar pulserna Pl - P8. Pul- - serna Pl - P8 består sålunda av pulser som ligger l,0 Ps åtskils och har en varaktighet av 1,0 ps. Var och en av fördröjningskretsarna kan bestå av en dubbel monostabil vippa av typ SN74l23 som virats för att ge 1,0 Ps-pulserna. Överföringsfunktionen hos kretsen 60b för varvfrekvensens n 17 461 124 uppdatering visas i grafen enligt fig. 9 där det decimala periodslutet av varvfrekvensfel-bitgruppen ES visas som funktion av intervallet mellan successiva rotoråterkopp- lingspulser E Som visats ger kretsen ett linjärt svar över ett områâe av intervall som koncentreras till ett in- tervallvärde av T = l/120 = 8333 Ps, som är det idealiska intervallvärdet för den situation då rotorn roterar med en varvfrekvens som exakt motsvarar nätfrekvensen 60 Hz. Om- rådet för de intervall över vilka kretsens svar är linjärt och sträcker sig över 52 Ps mellan 8307 och 8359 ps. Fram- hållas bör att intervall som är större än 8333 ps represen- terar för små rotorvarvtal, och att intervall som är korta- re än 8333 ps representerar för höga varvtal.

Tidigare nämndes att varvfrekvensfelkretsen 60b innefattar medel för att tillförsäkra att intervall mellan rotorsig- nalerna som är större än 8359 ps ger en varvfrekvensfels- bitgrupp med värdet 255, och att intervall som är kortare än 8307 Ps ger en varvfrekvensfels-bitgrupp med värdet 0.

Dessutom motsvaras det från kretsen uppmätta linjära områ- det av intervallvärden av ett nästan linjärt område av ER- pulsfrekvenser sträckande sig från en frekvens fl av _ l/0,0083S9 = 119,63 Hz till en frekvens f2 av 1/0,008307 = 120,38 Hz. I den föredragna utföringsformen mäter kretsen sålunda ER-pulsfrekvenser som är nästan linjära över ett kring 120 Hz centrerat område av 0,75 Hz. Detta resulterar i en överföringsfunktion som är mycket känslig för fre- ' kvensavvikelser från ett mot 120 Hz svarande_optimum, och som ger en konstant maximalt korrigerande signal vid even- tuellt uppträdande avvikelser utanför det snäva området för varvfrekvenserna.

Som visas i fig. 10 består 0,5 ps-fördröjningskretsen av en tvåkanalig monostabil vippa av typ SN74l23. Kretsen består av två seriekopplade vippor och avger en 0,5 ps utsignal 0,5 ps efter mottagningen av en ingångssignal. Detta åstad- 461 124 18 kommes genom att utsignalen från en kanal på stift 13 läggs på den andra kanalen vid stift 9 för att ge den fördröjda pulsen på utgångsstiftet 5.

Varvfrekvensfelkretsen 60b arbetar på följande sätt. Vid mottagningen av en ER-puls i den pulstågsgenererande kret- sen l45 bildas en sekvens av 8 pulser efter en initíalför- dröjning av 1 ps. Den första pulsen Pl läggs på lâsgrindens 138 FRÅN-anslutning så att lâsgrinden slår om och stoppar överföringen av triggpulser från klockan 120 till 8-bitars- räknaren 122. Värdet i räknaren 122 fryses sålunda på ett ackumulerat värde som, med behörig hänsyn tagen till tids- förloppet Pl-P8, representerar tidsintervallet från motta- gandet av den föregående E -pulsen. Detta värde represente- R ras av en 8-bitars bitgrupp som läggs på en 8-bitars paral- lell databuss som är ansluten till dataingångarna på en upp-nedräknare 124.

En mikrosekund senare läggs den andra pulsen P2 på upp-ned- räknarens 124 ingång för inmatning av laddsignalen, som bringar räknaren 124 att ladda värdet av 8-bitars bitgruppen som representerar strömvärdet i den stoppade räknaren 122.

Detta värde finns då tillgängligt på varvfrekvensfelkretsens 60b utgångsbuss i form av den 8-oítars varvfrekvensfe1s-bit- grupp ES som diskuterats ovan i samband med fig. 3.

Om intervallet mellan ER-pulserna ligger i området 8307- 8359 ps, som är det linjära området för överföringen av den i fig. 9 visade funktionen, har de tredje och fjärde pul- serna ingen effekt, och den femte pulsen läggs som laddbe- ordrande puls LS på ingången av den i fig. 3 visade låsgrin- den 62 för varvfrekvensfelsignalen.

Den sjätte pulsen P6 läggs på en programmerbar återställ- ningsanslutning på 8-bitarsräknaren 122 för att återställa denna till ett förutbestämt initialvärde I. Detta initial- värde Iiär så valt,att det utgör räknarens 122 halva maxi- ~ 19 461 124 malvärde plus antalet klockpulser som överbryggar varaktig- heten av de åtta pulserna Pl - P8. I den visade utförings- formen är därför I = 128 + 16 x 4,9l52 = 207. Funktionen av denna operation är att återställa räknaren 122 och dessutom att korrigera för den tid det tagit för att generera pulser- na Pl - P8. I detta hänseende räknar 8-bitarsräknaren 122 till sitt maximalvärde 255 under varje S2 ps-period, varför räknaren flödar över 160 gånger under loppet av 8333 Ps, det genomsnittliga och ideala intervall mot vilket kretsens 60b linjära responsområde koncentreras. Räknarens 122 sista, eller l60:e, räknecykel är sålunda den cykel i vilken räkna- ren ordinärt stoppas genom mottagandet av den första pul- sen Pl.

Den sjunde pulsen P7 läggs på FRÅN-anslutningarna på var och en av låsgrindarna 140 och 144 så att de slår ifrån, och läggs även på TILL-anslutningen på låsgrínden 142 så att den- na slår till.

Den åttonde pulsen P8 läggs på låsgrindens 138 TILL-anslut- ning, varigenom denna slår till och sändningen av triggpul- ser från klockan 120 till den för-inställda räknaren 122 återupptas och fortsätter fram till mottagandet av en_ytter ligare ER-puls, i vilken tidpunkt den just beskrivna pro- cessen åter tagit sin början.

Om tidsintervallet efter mottagandet av den föregående ER- pulsen ligger utanför det område mellan 8307 Ps och 83S9_ps som är kretsens linjära responsområde, sker en sekvens av operationer som avviker något från den som just beskrivits.

Under loppet av varje räknecykel flödar räknaren 122 över ungefär 160 gånger, Därvid inställs räknarens 122 initial- värde i början av varje cykel så att räknaren flödar över exakt 160 gånger och därefter antar ett värde som är lika med halva dess maximalvärde, eller 128 när det gäller ett signalintervall av 8333 ps. Så länge som kretsen 60b håller 461 124 zo på att mäta tidsíntervallet inom det linjära området i fíg. 9, flödar 8-bitarsräknaren 122 över 160 gånger och antar något mellanvärde mellan 0 och 255.

Varje överflödning av 8-bitarsräknaren 122 registreras av en bakkant på den mest signifikanta biten, bit 8. Denna bakkant läggs både på den monostabila 0,5 ps-vippan 134 och på divisor-160-räknarens 126 toggle-ingång; Bakkanten på den mest signifikanta biten av divisor-160- räknaren 126, tom genereras efter exakt 160 överflödningar av 8-bitarsräknaren 122, läggs på 0,5 ps-vippan 136. Utsig- nalen från vippan 136 läggs både på låsgrindens 142 FRÄN- anslutning och på 7 ps-fördröjningskretsens 132 ingång. I början av räknecykeln slår låsgrinden 140 ifrån och lås- grinden 142 slår till, vilka grindar ställts på sådana tillstånd av den föregående cykelns puls 7. Sålunda kommer låsgrinden 140 att vara frånslagen och låsgrinden 142 att vara tillslagen intill dess att divisor-160-räknaren 126 flödat över vid mottagandet av 160 pulser från räknarens 122 spill-utgång.

Om 8-bitarsräknaren 122 stoppas (genom puls Pl) innan den flödat över 160 gånger, vilket representerar den situation då intervallet mellan ER-signaler är mindre än 8307 Ps (dvs när rotorn går för fort), flödar divisor-160-räknaren inte över och ger då inte heller någon utsignal. Låsgrínden 142 förblir således öppen ooh släpper igenom pulsen P3 till 7 OR-grinden 128, som lägger en signal på upp-nedräknarens 124 nollställningsanslutning så att upp-nedräknaren blir noll- ställd. Vid det senare mottagandet av puls P5 laddas detta nollvärde som varvfrekvensfel-bitgrupp ES i låfigríndefl 62 (fig. 3). I denna situation förblir sålunda låsgrinden 144 frånslagen under räknecykeln efter att ha slagits ifrån under den föregående cykeln ooh inte slagit till under den pågående cykeln. Ûärför sänds den på làsgrinden lagda pul- 21 461 124 sen P4 inte vidare till upp-nedräknaren 124 och har sålunda ingen effekt.

Om tidsintervallet efter mottagandet av den tidigare ER-pul- sen ligger i området 8307-8359 ps, dvs den linjära delen av den i fig. 9 visade kurvan, kommer 8-bitarsräknaren att flö- da över exakt 160 gånger och sedan stoppas vid ett mellan- liggande värde och bringa divisor-160-räknaren 126 att flöda över. Detta får till följd att låsgrinden 142 slår ifrån och inaktiverar nästa puls P3. Även låsgrinden 144 förblir från- slagen eftersom det inte finns någon följande, eller 161-sta, puls från 8-bitarsräknaren 122 för att passera genom vippan 134 och den nu iståndsatta låsgrinden 140 och slå till den- na. Detta är alltså den ovan beskrivna situationen då pul- serna P3 och P4 inte har någon inverkan på upp-nedräknarens 124 värde eller den från denna härledda varvfrekvens-bit- gruppen ES.

Om tidsintervallet efter mottagandet av den tidigare ER-pul- sen är större än8359}m5 dvs när oykelperioden är för lång och rotorn roterar för långsamt, flödar 8-bitarsräknaren 122 över minst en gång mer än de 160 gångerna som är nödvändiga för att divisor-160-räknaren skall ge en utsignal. Utsigna- len från divisor-160-râknaren 126 matas genom vippan 136 och fördröjningskretsen 132 för att därpåfefter 7 Ps för- dröjning, slå till låsgrinden 140. Nästa överflödande puls från 8-bitarsräknaren, dvs den 161-sta pulsen, passerar så- lunda genom grinden och slår om låsgrinden 144 så att nästa puls passerar denna och läggs både på OR-grinden 128 och på 0,5 ps-fördröjningskretsen 130. OR-grindens 128 utpuls noll- ställer upp-nedräknaren 124, och 0,5 ps senare lägger den fördröjda pulsen P4 från fördröjningskretsen 130 en signal på upp-nedräknarens 124 nedräkningsanslutning. Denna bring- as att räkna ned siffra för siffra från noll till det maxi- mala decimalvärdet 255. Vid mottagandet av pulsen PS har varvfrekvensfel-bitgruppen sålunda antagit värdet 255 som representerar den maximala varvfrekvensfelsignalen._I denna 461 124 ' 22 situation, när eykelns period är för lång, har pulsen P3 inte någon inverkan, utan det är istället pulsen P4 som in- ställer varvfrekvensfel-bitgruppen Es på dess maximalvärde.

Vid avslutandet av den just beskrivna processen fungerar de följande pulserna P6, P7 och P8 ba det ovan beskrivna sät- tet för att återställa de olika låskretsarna till deras ut- gångstillstånd.

Kretsen 60b hålls skyddad mot överflödning av upp-nedräkna- ren 124 genom att pulserna P3 och P4 används för att in- ställa upp-nedräknaren 124 på 0 respektive 255, beroende på _ om periodtiden är för kort eller för lång. Kretsen ger en mycket noggrann mätning av varvfrekvensen över ett snävt om- råde av varvfrekvenser. Detta åstadkommes med användning av en snabb räknare som registrerar ett stort antal räkningar under hela cykelns period, och som även utnyttjar räknarens fulla skala inom ett snävt omrâde av rotorvarvtal så att man ned räknaren får en förstorad effekt eller vernier- effekt.

Olika modifikationer och/eller förbättringar med avseende på uppdateringskretsen 60b kan yppa sig för personer med'ordi- nära kunskaper inom dataelektroniken. Så kan exempelvis en P6-opererad blanker insättas i vippans 136 utgång om den spe- ciella divisor-l60-räknaren 126 emitterar en falsk puls när den håller på att nollstållas. Andra områden för de_ingående E4-pulserna går lätt att härbärgera genom lämpliga ändringar i klockfrekvensen och storleken på den för divisionskretsen Om det önskade området i den för mät- -pulsen är en väsentlig del av det genom- 126 valda divisorn. ningen aktuella ER sníttliga pulsintervallet, och om kretsutmatningen skall va- ra linjär i pulsfrekvens istället för i pulsperiod, skulle en mikroprocessor med användning av ES som datainmatning kunna användas för att förbättra lineariteten (på bekostnad av endast en ringa ytterligare fördröjning). 23 461 124 Under hänvisning till fig. ll består den avdriftsuppdate- rænde kretsen 60c av en 4,9l$2 mHz-klocka 170, en divisor- 10-räknare 172, en 6-bitars rat-multiplikator 174, en hex- switch-ratväljare 176, en NOR-grind, en 14-bitarsräknare 180, en 8-bitars upp-nedräknare 182, en bitgruppsstatus~ sensor 184, en upp-ned-styrkrets 186 och en 1 Ps monosta- bil vippa 188.

Bitgruppsstatussensorn 184 uppvisar det i fig. 12 visade kretssystemet. Sensorn 184 mottar som indata den avdrifts~ uppdaterande bitgruppen ED, som mottagits i formatet av ett 8-bitars parallellbinärt tal 0 = N = 255. Dess funktioner är att emittera en enda 0,5 Ps utpuls A om N = O, eller att emittera en enda 0,5 ps utpuls B om N = 255, eller att emit- tera en enda 0,5 ys utpuls C om N = 128. Dessa funktioner uppnås på det beskrivna sättet genom användning av en in- verterande krets 190, en 8-ingångars NOR-grind 192, ett par 8-ingångars AND-grindar 194 och 196, och tre monostabila vippor 198, 200 och 202, Den avdriftsuppdaterande bitgrup- pens E mest signifikanta bit läggs på den inverterande kretse: 190 och sedan på AND-grinden 196, tillsammans med de andra 7 bitarna, medan däremot ED-bitgruppens alla 8 bi- tar läggs på NOR-grinden 192 och AND-grinden 194. N0R4Erin- dens 192 och AND-grindarnas 194, 196 utmatningar läggs på de respektive vipporna 202, 200 och 194, vilkas utmatningar är pulserna A, B respektive C.

Upp-ned-styrkretsens 186 uppbyggnad visas i fig. 13. Det be- står av en dubbel NOR-vippa 204, en enkel OR-grind 206 och en logisk specialswitch 208. Ingångssignalerna till styr- kretsen 186 är de tre inte överlappande pulserna A, B, C och en logisk nivåsignal UD'. Utmatníngen från upp-ned-styrkret- sen 186 är en logisk nivåsignal UD. Switchen 208 tjänar som en pulsstyrd enpolig tvåvägsswitch, konstruerad som visats med användning av en OR-grind 210, ett par AND-grindar 212 och 214, och en vippa bestående av två NOR-grindar 216 och 218. Den dubbla NOR-vippan 204 tar som inmatningar emot 461 124 24 pulserna A och B och tillhandahåller en utsignal till switchens 208 ena AND-grind 212. Pulserna läggs också på OR-grinden 206, vars utmatning läggs på switchens 208 NOR- grind 218. Pulsen C läggs på switchens 208 andra NOR-grind 216. Med en sådan uppbyggnad bringar en C-puls den inmatade logiska nivåsignalen UD' att transmitteras som en utpuls UD med logisk nivå, ett tillstånd som förblir oförändrat intill dess att och såvida inte OR-grinden 206 ger en utpuls som svar på antingen en A- eller en B-puls. Antingen en A- eller B-puls bringar källan till den logiska utsignalen UD att slå om från den logiska signalnivån UD' till vippans 204 utgång, där den står kvar tills en följande C-puls kommer. Vippans 204 tillstånd beror på vilken av pulserna A eller B som kom- mit sist. Om A-pulsen kommit sist, hålls vippans 204 utgång på en hög logisk nivå (t.ex. S volt). Om B-pulsen kommit sist, hålls switchens 208 UD-utgång pååen låg logisk nivå (t.ex. 0 volt) tills C-pulsen utjämnar UD till UD'.

Om vi nu återgår till fig. ll är den ena av den avdrifts- uppdaterande kretsens 60c utmatningar den 8-bitars parallel- la bitgrupp ED som genererats av upp-nedrâknaren 182. Räkna- rens 182 värde kan initialiseras till ett räknevärde av N = 128 genom påläggning av en återställa/ladd-puls. Vidare styrs riktningen av räknarens räkning av upp-nedstyrkretsens 186 utgående UD-puls. Den avdriftsuppdaterande kretsens 60c and- ra utmatning är den laddningsbeordrande puls LD som produce- ras av vippan 188 som svar på ingångspulsen EL.

Upp-nedstyrkretsen 186 mottar de ingående pulserna A, B och C från bitgruppsstatus-sensorns 184 respektive A-, B- och C-utgångar, varvid sensorn 184 är kopplad på sådant sätt att dess inmatning är densamma som den utgående bitgruppen ED från den avdriftsuppdaterande kretsen 60c. UD'-inmatningen till upp-nedstyrkretsen 186 är den inmatade logiska nivån av bit 7, dvs bit 7 från den fasuppdaterande kretsens 6Ûa ut- gång. Om fasförskjutningen är omâttlig har dennz ett högt värde. 25 461 124~ Togglingsinmatningen till upp-nedräknaren 182 är det från 14-bitarsräknaren 180 utgående pulståget med en frekvens av 0 - 30 Hz. Räknaren 180 mottar på sin ingång utmatningen från NOR-grinden 178. Inmatningarna till denna är dels ut- signalen L från vippan 188, dels signalen med frekvensen D O - 491520 Hz från pulsratmultiplikatorn 174. Denna mottar som insignal utmatningen från divisor-10-räknaren 172, vil- ken som insignal i sin tur mottar utmatningen från klockan 170.

Multiplikatorns 174 utfrekvens kan inställas i 64 steg om vartdera 7680 Hz över området 0 - 491520 Hz med hjälp av ett 6-bitars ord som tillförs av hex-switch-ratväljaren 176. Med en mittinställning av 32 (dvs medan endast den mest signifi- kanta switchen är aktiv) i ratväljaren har ratmultiplikatorn 174 en utfrekvens av 495200/2 = 245760 Hz, och 14-bitarsräk- naren 180 kommer att ha en utfrekvens av 15 Hz. Vid en så låg 15 Hz togglingstakt skulle upp-nedräknaren 182 behöva nästan 8,5 sekunder för att från sitt manuellt förinställda räknevärde av N = 128 räkna fram till sitt nästa överflödan- de räknevärde av N = 255, även om bit-7-ingången hela tiden förblev hög.

I aktuell drift är effekten (genom ED'-motorstyrslingan) av Nl28 att (inom ett tidsintervall som är litet jämfört med den 8,5-sekunders mittskaliga tidskonstanten) åstadkomma en återgång av inmatningsnivån av bit 7 till noll. Detta orsa- kar en långsam avböjning av ED-värdet mot ett värde av N = 128, som resulterar i en återgång av bit 7 till sin höga nivå genom återkopplingsverkan av motorstyrslingan. Under normala driftbetingelser avviker talet N i upp-nedräknaren 132 inte långt från räknarens míttområdesvärde av N = 128, varför upp-nedräknaren 186 inte mottar några A- eller B- pulser från bitgruppsstatus-sensorn 184.

Om emellertid bit-7-inmatningen av en händelse, exempelvis på grund av en oväntad betydande ökning i motorlagringens 461 124 26 bromsverkan, kommer talet N i upp-nedräknaren att öka till sitt övre gränsvärde av 255 (eller minska till sitt nedre gränsvärde av noll) och därigenom trigga en B-puls (eller A-puls) från bitgruppsstatussensorn 184. Den resulterande verkan av upp-nedstyrkretsen är att temporärt frånkoppla bit- 7-ingången och låta talet i räknaren 182 återgå till sitt mittområdesvärde av N = 128 i den långsamma togglingstakten, varpå bit-7-inmatningen åter ansluts. På detta sätt undviks en över- eller underflödning av upp-nedräknaren (och den åt- följande splittrande, utomordentligt snabba Eullskaliga ex- kursionen av dess N-värde). En av OR-grindens 206 utsignal triggad alarmklocka skulle om så önskas kunna användas för att signalera behovet av extern omtrimning av den spännings- styrda svängningskretsen 42 (fig. 2) i motorns drivkrets.

Av beskrivningen framgår att den avdriftsuppdaterande kretsen 60c har många uppgifter att fylla utöver uppgiften att upp- rätthålla en löpande tidsíntegral av onormal positiv fasför- skjutning. Den tillhandahåller en inställbar tidskonstaht, en automatisk paus av den sista upp-nedräknaren under emit- teringen av den utgående laddbeordringssignalen, och en ex- tern återställning av den utmatade bitgruppen ED till dess mittområdesvärde. Den innefattar också medel för att undvika överflödning eller underflödning av den sista räknaren, lik- som också medel för automatisk och varsam återgång till cen- tret, varigenom falska och splittrande hopp av den utmatade bítgruppen En undviks.

Under hänvisning till fig. 3 igen, är det endast varvfre- kvensfelsignalen Es"' som är önskvärd och nödvändig vid sy- stemets uppkörning, i vilket fall dämppotentiometrarnas 76 -och 78 förstärkningar automatiskt hålls på noll med hjälp av en elektronisk switch (inte visad), som endast aktiveflß när värdet på ES"' är stort. Så snart motorn kommit upp i full arbetshastighet genom varvfrekvensfelsignalen ES"', instäl- ler fasfelsignalen EP automatiskt chopperns vinkel på dess förutbestämda fas-låsta position. 27 461 124 Som tidigare nämnts tjänar avdriftsfelsignalen ED"' endast till att kompensera för eventuella ändringar i motorlastens parasitiska komponent (glapp och friktion i lagringen), och har föga inverkan under tidsperioder som är mindre än en mi- nut. Avdriftssignaldämparens 78 förstärkning kan följaktli- gen för hand hållas på noll medan man gör de inledande (en- gångs-) inställningarna av Es"'- och EP"'~dämparna för op- timal prestation av choppern med den för driften bestämda varvfrekvensen. Överskjutande förstärkning i varvfrekvens- fel-dämparen 74 kommer att resultera i snabba librationer i axelvinkeln på grund av sekundära tidsfördröjningar. Över- skjutande förstärkning i fasfelsdämparen 76 producerar över- svängning i_spårfelet. Optimal prestation uppnås när varv- frekvensfel-dämparen 74 är inställd på maximal librationsfrí förstärkning och fasfelsdämparen 76 är inställd på kritisk dämpning.

Den föregående beskrivningen av den föredragna utföringsfor- men av uppfinningen har presenterats i syfte att belysa upp- finningen. Meningen är inte att den skall vara uttömmande eller vara begränsad till den exakta form som beskrivits, utan att många modifikationer och varianter är möjliga inom ramen för de följande patentkraven. ~

Claims (4)

461 124 iø Patentkrav

1. Regleranordning för reglering av en flerfasmotors varvfrekvens för att bibehålla motorn i fas med en _växelströmnätspänningsignal, som är utsatt för meander- liknande frekvensvariationer omkring en nomínell linje- frekvens, varvid motorn omfattaf'ett flertal effektför- stärkare med utgångar, som driver motorns respektive statorlindningar, k ä n n e t e c k n a d a v att den omfattar en varvsensoranordning, som är anordnad att generera en àterkopplingssignal i form av ett pulstàg med en frekvens, som är representativ för motorns varvfrekvens; en fasfelsignalgeneratoranordning, som är anordnad att generera en fasfelsignal, som är representativ för fas- skillnaden mellan nämnda växelströmnätspänningssignal och nämnda àterkopplingssignal: en varvfrekvensfelsignalgeneratoranordning för att generera en varvfrekvensfelsignal, som är representativ för skill- naden mellan motorns varvfrekvens och en förutbestämd önskad varvfrekvens, varvid nämnda förutbestämda önskade varv- frekvens är en varvfrekvens, vid vilken motorn befinner sig i fas med nämnda nätsignal vid nämnda nominella linje- frekvens, varvid nämnda varvfrekvensfelsignalgeneratoran- ordning omfattar en digital räknare, som alstrar ett tidsín- ställande signalpulstàg med en förutbestämd väsentligen konstant frekvens, som är väsentligt högre än frekvensen hos nämnda àterkopplingspulstågsignal, en första digital räknaranordning för mottagande av nämnda tidsinställníngs- signalpulstàg och nämnda áterkopplingspulstågsignal, var- vid nämnda digitala räknaranordning är anordnad att räkna pulser från nämnda tidsinställningssignalpulståg under .intervall mellan mottagande av efter varandra följande 29 461 124 pulser från nämnda àterkopplingspulstågsignal och anordningar för att omvandla nämnda första digitala räknaranordnings~ digitala räknevärdeefter varje räkneintervall till den nämnda varvfrekvensfelsignalen; en avdriftfelsignalgeneratoranordning för generering av en avdriftfelsignal, som är representativ för integralen av nämnda fasfelsignal över tiden; en summerande förstärkare för att kombinera nämnda varv- frekvens-, fas- och avdriftfelsignaler för att bilda en enda motorstyrsignal, anordningar för att selektivt vikta de relativa bidragen av nämnda signaler för att alstra nämnda motorkontrollsignal sá, att nämnda varvfrekvens- felsignal effektivt stabilisera: driften av nämnda fasfel- signal för att hålla motorn i fas med nämnda växelströmnät- spänningssignal, en spänningstyrd vippa, som är kopplad att mottaga nämnda motorstyrsignal och alstra en variabel frekvenskontrollsignal, ett flertal programmerbara ROM- minnen, som är förbundna med de respektive effektförstär- karna och motorns nämnda statorlindningar, varvid nämnda minnen,-som innehåller i följd adresserbara, digitaliserade representationer av trigonometriska funktioner, som uppbär de passande fasrelationerna av motorns repektive stator- lindningar, och DA-omvandlar-anordningar förbundna med de respektive programmerbara ROM-minnena för att omvandla innehàllen i minnena till analoga signaler, som är lämp- liga för att styra utmatningarpalfrån de respektive effekt- förstärkarna, så att nämnda variabla frekvenskontrollsignal i sekvens frammatar de nämnda programmerbara ROM-minnenas adresser i en takt, som bestäms av nämnda motorstyrsignals storlek för att därigenom hålla motorn i fas med nämnda växelströmnätspänningsignal.

2. Regleranordning enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a d a v att nämnda fasfelsignalgeneratoranordning omfattar en andra räknaranordning, som är anordnad att mottaga nämnda 461 124 3” áterkopplingspulstàgsignal och nämnda växelströmnät- spänningsignal, varvid nämnda räknaranordning pâverkas under)tidsintervallet mellan efter varandra följande indi- viduella pulser av nämnda återkopplingsnätspänningsignal och nämnda växelströmnätspänningsignal, varvid det räkne- värde som uppnås under varje sådant räkneintervall utgör fasskillnaden mellan nämnda återkopplings- och nätspänning- signaler, och av att nämnda räknaranordnings räknevärâe efter varje räkningsintervall pålägges en fasfel-DA-om- vandlare för att alstra nämnda fasfelsignal.

3. Regleranordning enligt krav 1 eller 2, k ä n n e - t e c k n a d a v att nämnda avdriftfelsignalgenerator- anordning omfattar anordningar för att successivt åter- föra avdriftfelsignalen till ett mittområdesnollvärde efter varje överföring till nämnda summerande förstärkare, vari- genom splittrande hopp i fråga om avdriftfelsignalens värde undvikes.

4. Regleranordning enligt krav 1-3, k ä n n e t e c k - n a d a v att den omfattar anordningar för att hindra överskridande eller underskridande av talområdet för nämnda första digitala räknaranordning i slutet av varje räkningsintervall, varigenom nämnda första räknares räk- ningsvärde hàlles pà ett högsta eller minsta räknings- värde hos räknaren, om motorns varvfrekvens befinner sig utanför ett förutbestämt snävt varvtalsområde, som är centrerat på nämnda förutbestämda önskade varvtal, och varigenom erhålles en högförstärkt varvtalsfelsignal på små avvikelser i motorns varvfrekvens från den önskade frekvensen.