DE3008876A1

DE3008876A1 - Mechanical speed measurement circuit - uses speed to frequency conveyor and dual interval measurement cycle avoiding pulse interval inversion

Info

Publication number: DE3008876A1
Application number: DE19803008876
Authority: DE
Inventors: Jiri Dipl Ing Badal
Original assignee: CKD Praha DIZ AS
Current assignee: CKD Praha DIZ AS
Priority date: 1979-03-13
Filing date: 1980-03-07
Publication date: 1980-09-25
Also published as: CS211515B1; DE3008876C2

Abstract

A circuit for determining mechanical speed involves a pulse transducer giving an output measurement pulse train with frequency proportional to speed and enables dynamic corrections, including at low speeds, despite l.f. noise. The difficulty of forming a reciprocal time value is overcome. As soon as a measurement train pulse begins a time pulse train count interval is started. After the number of clock pulses counted has reached a defined level the clock pulse-count is then continued until a further defined number of measurement pulses is received. The mechanical speed is then proportional to the ratio of the total number of clock pulses counted and the further number of measurement pulses counted in the second interval.

Description

Verfahren und Schaltungsanordnung zum Bestimmen der Method and circuit arrangement for determining the

mechanischen Geschwindigkeit Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Bestimmen der mechanischen Geschwindigkeit nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1 und eine Schaltungsanordnung zur Durchführung dieses Verfahrens nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 2. mechanical speed The invention relates to a method for determining the mechanical speed according to the preamble of the patent claim 1 and a circuit arrangement for carrying out this method according to the preamble of claim 2.

Zum Messen der mechanischen Geschwindigkeit werden Impulswandler verwendet, deren Ausgang eine Impulsfolge mit einer zur mechanischen Geschwindigkeit proportionalen Frequenz liefert. Die Forderungen an die Information, die über die Impulsfolge gewonnen werden soll, bestimmen die Art von deren Verarbeitung. Pulse converters are used to measure the mechanical speed used, the output of which is a pulse train with a mechanical speed proportional frequency supplies. The demands on the information that go beyond the Pulse train to be obtained determine the nature of their processing.

Die einfachste Art beruht auf dem Zählen der Impulse in einem konstanten Zeitintervall. Diese sehr einfache Methode nützt jedoch überhaupt nicht die in der Impulsfolge enthaltenen Informationen aus und eignet sich daher für vom dynamischen Standpunkt aus wenig anspruchsvolle statische Korrektitlen oder Korrekturen. The simplest way is based on counting the pulses in a constant Time interval. However, this very simple method is of no use whatsoever in the Pulse train contained information and is therefore suitable for from dynamic Point of view from less demanding static corrective titles or Corrections.

Die Verwendung eines Frequenz-Analog-Wandlers ist vom dynamischen Standpunkt aus gesehen vorteilhaft, wobei die statische Genauigkeit dieser Methode mit Hilfe eines numerischen Korrektionskanals erhöht werden kann. Schwierigkeiten treten bei kleinen Geschwindigkeiten auf, wenn der Wandler-Ausgang (auch bei konstanten Drehzahlen oder Umdrehungen) mit beträchtlichen Niederfrequenz-Störsignalen belastet ist, die ohne Verlust der Dynamik nicht auszusieben sind. The use of a frequency-to-analog converter is of the dynamic type From an advantageous point of view, the static accuracy of this method is used can be increased with the help of a numerical correction channel. trouble occur at low speeds when the converter output (even at constant Speeds or revolutions) are burdened with considerable low-frequency interference signals that cannot be sifted out without a loss of dynamism.

Die offensichtlich vollkommene Ausnutzung der Information vom Standpunkt der Dynamik aus beruht auf dem Messen des Intervalls zwischen zwei benachbarten Impulsen. Zur Ermittlung oder Festsetzung der Geschwindigkeit muß ein Kehrwert dieser Größe gebildet werden, beispielsweise von einem numerischen Kreis oder von einem Mikroprozessor. The apparently perfect use of the information from the point of view the dynamics from is based on measuring the interval between two neighboring ones Impulses. To determine or determine the speed, a reciprocal value must be used Size can be formed, for example from a numerical circle or from a Microprocessor.

Bei einem großen Bereich der gemessenen Geschwindigkeiten und bei gleichzeitig geforderter hoher Genauigkeit ist außerdem beispielsweise bei der Messung der Intervalldauer durch Zählen von Takt- oder Stundenimpulsen im Bereich von 10 4 s mit einer relativen Genauigkeit von 10 ° bis 10 das Zählen der Taktimpulse schwierig, deren Frequenz in diesem Falle im Bereich von 10 bis 100 znHz liegen muß. Außerdem verlängert sich beim Meßbereich 1:100 um-zwei Dekaden die Wortlänge des den Kehrwert berechnenden Kreises. With a wide range of measured speeds and with The high accuracy required at the same time is also, for example, in the measurement the interval duration by counting clock pulses or hourly pulses in the range of 10 4 s with a relative accuracy of 10 ° to 10 it is difficult to count the clock pulses, the frequency of which in this case must be in the range from 10 to 100 znHz. aside from that If the measuring range is 1: 100, the word length of the reciprocal value is extended by two decades calculating circle.

Es ist daher Aufgabe. der Erfindung, ein Verfahren sowie eine Schaltungsanordnung z-tlr Durchführung dieses Verfahrens anzugeben, mit denen die ohren aufgezeigten Nachteile vermieden werden. It is therefore a task. of the invention, a method and a circuit arrangement z-tlr performing this procedure to indicate with which the ears pointed Disadvantages are avoided.

Das erfindungsgemäße Verfahren zur Bestimmung der mechanischen Geschwindigkeit beseitigt diese angeführten Nachteile und löst die gestellte Aufgabe dadurch, daß mit dem Augenblick der Ankunft des Impulses der Meßimpulsfolge ein Intervall des Zählens der Impulse einer Taktimpulsfolge beginnt, daß von dem Augenblick an, in dem die Anzahl der gezehl~ ten Impulse dieser Taktimpulsfolge eine vorgewählte-Zahl n1 erreicht, das Zählen der Taktimpulse bis zum Augenblick der Ankunft des allernächsten k-ten Impulses der Meßimpulsfolge fortschreitet, und daß die gemessene mechanische Geschwindigkeit als proportional zu dem Verhältnis der Gesamtanzahl n der gezählten Taktimpulse zu der Anzahl k der Impulse der Meßimpulsfolge ausgewertet wird. The method according to the invention for determining the mechanical speed eliminates these disadvantages mentioned and solves the task at hand in that with the moment of arrival of the pulse of the measuring pulse train a Interval of counting the pulses of a clock pulse train starts that from the moment in which the number of counted pulses of this clock pulse sequence is a preselected number n1 reached, counting the clock pulses until the moment of arrival of the very next k-th pulse of the measuring pulse train progresses, and that the measured mechanical Speed as proportional to the ratio of the total number n of counted Clock pulses to the number k of pulses of the measuring pulse train is evaluated.

An der Erfindung ist insbesondere vorteilhaft, daß die Geschwindigkeit in einem beiläufig konstanten Intervall gemessen wird, das so gewählt ist, daß es die Dynamik des Steuersystems nicht entwertet. What is particularly advantageous about the invention is that the speed is measured at an incidentally constant interval chosen to be the dynamics of the tax system are not devalued.

Die Geschwindigkeit wird bei der Erfindung also in einem etwa konstanten Intervall gemessen, das so gewählt ist, daß die Dynamik des Steuersystems nicht entwertet wird. The speed is thus approximately constant in the invention Interval measured, which is chosen so that the dynamics of the control system not is devalued.

Zur Bestimmung der Geschwindigkeit wird mindestens ein Impulswandler benutzt, an dessen Ausgang eine Meßimpulsfolge liegt, deren Frequenz proportional zur mechanischen Geschwindigkeit ist.At least one pulse converter is used to determine the speed used, at the output of which is a measuring pulse train whose frequency is proportional to mechanical speed is.

In der Zeichnung ist beispielsweise eine Schaltungsanordnung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens dargestellt. In the drawing, for example, is a circuit arrangement for Implementation of the method according to the invention shown.

Ein Steuerblock 1 ist mit seinem zweiten Eingang 13 an den ersten Ausgang 22 eines ersten Zählers 2, mit seinem ersten Eingang 12 an den ersten Ausgang 32 eines zweiten Zählers 3, mit seinem ersten Ausgang 14 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 53 eines Teilers 5 angeschlossen. Die angedeuteten Eingänge 10, 11 des Steuerblocks 1 dienen hier nur zur Darstellung der Zahlen n1 der Takt- oder Stundenimpulse und k der Meßimpulse. Der erste Zähler 2 ist mit seinem ersten Eingang 20 an den Ausgang eines Impuls fühlers 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 Takt- oder Stundenimpulsgenerators 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 Impulswandler 8 an einen Geschwindigkeitsregler 7 angeschlossen. A control block 1 is with its second input 13 to the first Output 22 of a first counter 2, with its first input 12 at the first output 32 of a second counter 3, with its first output 14 at the second input 21 of the first counter 2, with its second output 15 connected to the first input 30 of the second counter 3 and with his third output 16 to the second input 53 of a divider 5 connected. The indicated inputs 10, 11 of the control block 1 are only used here to represent the numbers n1 of the clock or Hourly pulses and k of the measuring pulses. The first counter 2 is at 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 connected. The second counter 3 is with his second input 31 to the output of a clock or hour pulse generator 4 and its second output 33 is connected to the third input 53 of the divider 5. The output 54 of the divider 5 is via the pulse converter 8 to a speed controller 7 connected.

Im Augenblick der Ankunft des Impulses der zum ersten Eingang 20 des ersten Zählers 2 zugeführten Meßimpulsfolge beginnt das Zählintervall der Impulse der zum zweiten Eingang 31 des zweiten Zählers 3 zugeführten Taktimpulsfolge. Von dem Augenblick an, in dem die Anzahl der gezählten Impulse der Taktimpulsfolge die Zahl n1 erreicht hat, schreitet das Zählen der Taktimpulse bis zu dem Augenblick fort, in dem der weitere nächste, beispielsweise k-te Impuls der Meßimpulsfolge ankommt. Dabei werden im Ganzen n Impulse der Meßimpulsfolge gezählt. Die gemessene mechanische Geschwindigkeit ist dann proportional dem Verhältnis n:k, wobei diese vom Steuerblock 1 und dem Teiler 5 verarbeitet wird. Wenn T die Intervalldauer zwischen zwei benachbarten Impulsen der Meßimpulsfolge und to die Intervalldauer zwischen zwei benachbarten Impulsen der Taktimpulsfolge ist, wird - wenn T viel kleiner als ntO ist - die Geschwindigkeit in einem beiläufig konstanten Intervall gemessen, das so gewählt ist, daß es die Dynamik des Steuersystems nicht entwertet. 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 10 4 sicherstellen. At the moment of the arrival of the impulse to the first input 20 the measuring pulse sequence supplied to the first counter 2 begins the counting interval of the pulses the clock pulse train fed to the second input 31 of the second counter 3. from the moment at which the number of counted pulses of the clock pulse train the Number has reached n1, the counting of the clock pulses continues up to the instant continued, in which the further next, for example k-th pulse of the measuring pulse sequence arrives. A total of n pulses of the measuring pulse train are counted. The measured mechanical speed is then proportional to the ratio n: k, where this is processed by the control block 1 and the divider 5. If T is the interval duration between two adjacent pulses of the measuring pulse train and to is the interval between two adjacent pulses of the clock pulse train is - if T is much smaller than ntO is - the speed measured at an incidentally constant interval, that is chosen so that it does not devalue the dynamics of the tax system. Also for very sophisticated industrial control systems can range up to this interval 10 3 s. The use of clock pulse frequencies up to 10 mHz can then be used accuracy in area 10 4 ensure.

Die in dem Teiler 5 gewonnene Information kann in der Geschwindigkeitsschleife des Regelsystems entweder direkt in numerischer Form oder nach Umformung im Impulswandler 6 in analoger Form verwendet werden. Bei konstanter Geschwindigkeit hat das in den Geschwindigkeitsregler 7 eingeführte Ausgangssignal des Impulswandlers 6 keine Welligkeit und ermöglicht.so das Erzielen einer bedeutend höheren Geschwindigkeit. Gleichzeitig ist offensichtlich, daß die Wortlänge des Teilers 5 nur von der Sollgeschwindigkeit und nicht vom Meßbereich abhängig ist. The information obtained in the divider 5 can be used in the speed loop of the control system either directly in numerical form or after conversion in the pulse converter 6 can be used in an analogous form. At constant speed this has in the Speed controller 7 introduced output signal of the pulse converter 6 no ripple and thus enables a significantly higher speed to be achieved. Simultaneously it is obvious that the word length of the divider 5 depends only on the target speed and does not depend on the measuring range.

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Claims

Claims by means of a method for determining the mechanical speed by means of at least the pulse converter, at its output a measuring pulse train with a frequency proportional to the mechanical speed, thereby - that with the moment of arrival of the pulse of the Neßimpulssequence an interval of counting the pulses of a clock pulse train begins, - that of the Moment at which the number of counted pulses of this clock pulse train a selected number n1 is reached, counting the clock pulses up to the moment of the Arrival of the very next k-th pulse of the measuring pulse sequence advances, and - that the measured mechanical speed as proportional to the ratio the total number n of counted clock pulses to the number k of pulses in the measuring pulse train is evaluated.

2. Circuit arrangement for performing the method according to claim 1, .with a control block, counters, a clock pulse generator and a divider, thereby marked, - That the control block (1) with its second input (13) to the first output (22) of the first counter (2), with its first input (12) to the first output (32) of the second counter (3), with its first output (14) to the second input (21) of the first counter (2), with its second output (15) to the first input (30) of the second counter (3) and to its third output (16) is connected to the second input (52) of the divider (5), - that continues the first counter (2) 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) is connected, and - that the second counter (3) with its second input (31) to the output of the clock pulse generator (4) and to its second output (33) is connected to the third input (53) of the divider (5).

Circuit arrangement according to Claim 2, characterized in - that the output (54) of the divider (5) via a pulse converter (6) to a speed controller (7) is connected.