CC BY
12
УДК 62-83; 681.513.3
А.Н. Алпысова, А.В. Бубнов, Т.А. Бубнова, М.В. Гокова Омский государственный технический университет, г. Омск
МНОГОФУНКЦИОНАЛЬНОЕ ЛОГИЧЕСКОЕ УСТРОЙСТВО СРАВНЕНИЯ ДЛЯ СИНХРОННО-СИНФАЗНОГО ЭЛЕКТРОПРИВОДА
Синхронно-синфазные электроприводы (ССЭ) находят широкое применение в обзорнопоисковых и сканирующих системах и устройствах, что обусловлено их высокими точностными показателями и широким диапазоном регулирования угловой скорости.
Синхронно-синфазный электропривод (рис. 1, где БЗЧ - блок задания частоты, формирующий задающую частоту
/оп
и импульсы угловой привязки ^оп ; ГВЧ - кварцевый генератор высокой частоты
/г ; ДЧ1 и ДЧ2 - управляемый двоичным кодом N и неуправляемый
делители частоты; ФР - фазирующий регулятор; ЛУС - логическое устройство сравнения; КУ - корректирующее устройство; ЭД - электродвигатель; ИДЧ - импульсный датчик частоты вращения, формирующий г импульсов за оборот вала электродвигателя; ДП - датчик положения) строится на основе электропривода с фазовой синхронизацией (ЭПФС).
N
/
БЗЧ
/ СП ЇЇ
'■'Т СП
ГВЧ ДЧ1 ДЧ2
/
ЭПФС
СП
ФР ЛУС КУ ЭД
/
° сс
^сс
ИДЧ ДП
Рис. 1. Структурная схема синхрсннс-синфазнстс электропривода
В качестве сравнивающего элемента в ЭПФС используется логическое устройство сравнения, которое представляет собой цифровое устройство, реализующее алгоритм сравнения двух частотных сигналов: опорного /оп и контролируемого/ос, основанный на логической обработке порядка следования во времени импульсов этих частот.
Для сравнения входных импульсных последовательностей /оп и /ос обычно используется импульсный частотно-фазовый дискриминатор (ИЧФД), являющийся основой для реализации ЛУС.
Наиболее широко в ЭПФС применяется ИЧФД, алгоритм функционирования которого основан на изменении режима его работы в моменты прихода двух импульсов одной из частот /оп или /ос между двумя соседними импульсами другой частоты и реализуется в ИЧФД на основе двухразрядного реверсивного счетчика импульсов СТ2 (рис. 2а).
СТ2 00 01
10 11
/оп
& +1 Q1
&
У/
/о
ео-о
■О^СО
/оп /оп /оп
A B C D
/ои
/ос
Q2
У/=0
/ос
У/=0
/ос
У/=1
/ос
У/=1
& -1
H
1
І б Рис. 2. Функциональная схема и граф переходов ИЧФД
Алгоритм работы ИЧФД [1] приведен на рис. 2б в виде графа переходов с четырьмя выходными состояниями (А, В, С, П) импульсного частотно-фазового дискриминатора (над узлами графа приведен соответствующий им выходной двухразрядный код счетчика импульсов).
Основным недостатком приведенного алгоритма работы ИЧФД является то, что состояния В и С, как следует из графа переходов, соответствуют одновременно режиму фазового сравнения и режимам насыщения ИЧФД, что сужает его функциональные возможности в плане индикации режимов работы.
ос /оп
БФС Н' Б Т1
/
/к Т2 Т1 /к
У Р
С
/к П3 /
П2 П1
к /к
У=1
Б Т2
С
/э /э
1 П
Т
/э
у=0 у=0
у=0 у=0
/к Р4
/
/э
/ /
Р3 Р2 Р1 /э
/к
к к
/э
/э
э
э
у=0
у=0 у=1 у=1 б
Рис. 3. Функциональная схема и граф переходов модифицированной схемы ИЧФД с расширенными функциональными возможностями
80
Для расширения функциональных возможностей ИЧФД в схему дополнительно вводят [2] два Б-триггера и схему ИЛИ-НЕ (рис. 3 а, где БФС - блок фазового сравнения, в качестве которого используется схема ИЧФД, приведенная на рис. 2а).
Работа схемы поясняется с помощью графа переходов ИЧФД (рис. 3б). В этом графе разделены состояния Т, П и Р, переход между ними осуществляется в моменты прихода импульсов частоты /оп.
Для демодуляции ШИМ-сигнала на выходе ИЧФД предлагается использовать устройство [3], функциональная схема которого приведена на рис.4а, где БВХ - блок выборки хранения, ФИ - формирователь импульсов, В - вычитатель. Работа схемы поясняется временными диаграммами, приведенными на рис.4б.
и
ив
ир Ии
БВХ
иФ
Ии
ик
и/2
а
э
В
Ивых
п п п П Г.
11—11_ —
л
ю
ЬРЬР
и
ив
ФИ
ип
П1
П2
БВХ
Иг’
ифи
Ихк
Иг”
г
а) б)
Рис. 4. Функциональная схема и временные диаграммы демодулятора входного сигнала ИЧФД с расширенным диапазоном входных частот
Предложенные технические решения позволяют реализовать многофункциональное ЛУС, которое может использоваться при проектировании синхронно-синфазных электроприводов для обзорно-поисковых систем. Работа выполнена в рамках Аналитической ведомственной целевой программы «Развитие научного потенциала высшей школы» № 2.1.2/4475.
Библиографический список
1. Стребков, В. И. Импульсный частотно-фазовый дискриминатор на интегральных микросхемах / В. И. Стребков // Электронная техника в автоматике / под ред. Ю. И. Конева. -М., 1977. - Вып. 9. - С. 223-230.
2. Пат. 95439 РФ, МПК И03Б 13/00. Импульсный частотно-фазовый дискриминатор / А. В. Бубнов, Т. А. Бубнова. - 1 с.: ил.
3. Патент 98653 РФ, МПК Н03Б 13/00 (2006.01). Импульно-фазовый дискриминатор / А. В. Бубнов, В. Л. Федоров, А. Н. Алпысова, Т.А. Бубнова - 2 с.: ил.
г
г
г
Т
э
г
НЕ
г
