DE1164543B - Arrangement for eliminating measurement errors in digital speed control arrangements - Google Patents

Description

Anordnung zur Beseitigung von Meßfehlern bei digitalen Drehzahlregelanordnungen Die Erfindung bezieht sich auf eine Anordnung zur Beseitigung von Meßfehlern bei einer digitalen Drehzahlregelanordnung, bei der über ein Tor eine frequenzkonstante Impulsfolge auf einen Hauptzähler geschaltet ist und das Tor von den Impulsen einer Strichscheibe, die auf der in ihrer Drehzahl zu regelnden Welle sitzt, auf einen voreinstellbaren Hilfszähler umgeschaltet wird, der mit Erreichung seiner Zählkapazität das Tor wieder auf den Hauptzähler zurückschaltet.Arrangement for eliminating measurement errors in digital speed control arrangements The invention relates to an arrangement for eliminating measurement errors a digital speed control arrangement in which a frequency constant via a gate Pulse sequence is switched to a main counter and the gate from the pulses of a Reticle, which sits on the shaft to be controlled in its speed, on one presettable auxiliary counter is switched over when its counting capacity is reached the gate switches back to the main counter.

Zum Verständnis der Erfindung ist zunächst die Entstehung der zu beseitigenden Meßfehler zu erläutern. In Fig. 1 ist oberhalb der strichpunktierten Linie L der zur Messung der Drehzahl dienende Teil einer bekannten digitalen Drebzahiregelanordnung dargestellt. Auf der in ihrer Drehzahl zu regelnden Welle 2 sitzt eine Strichscheibe 1 mit beispielsweise vier über den Umfang gleichmäßig verteilten Strichen. To understand the invention is first the emergence of to to explain eliminating measurement errors. In Fig. 1 is above the dash-dotted line Line L is the part of a known digital speed control arrangement which is used to measure the speed shown. On the shaft 2, whose speed is to be regulated, sits a graduated disk 1 with, for example, four lines evenly distributed over the circumference.

Diese Striche werden durch einen Abtaster 3 z. B. auf photoelektrische Weise abgetastet, d. h., mit jedem Vorbeilauf eines Striches vor dem Abtaster wird ein Impuls erzeugt. Die von einem Impulsgenerator 4 erzeugte Impulsfolge I, deren Frequenz sehr hoch und konstant ist, wird über ein Tor 5 auf einen Hauptzähler 6 geschaltet. Das Tor 5 wird von den durch Abtastung der Strichscheibe gewonnenen Impulsen derart gesteuert, daß der zeitliche Abstand zwischen dem Vorbeilauf zweier benachbarter Striche am Abtaster 3 durch die Impulse der Impulsfolge I ausgezählt wird.These lines are z by a scanner 3. B. to photoelectric Way scanned, d. that is, with each passage of a line in front of the scanner generates an impulse. The pulse sequence I generated by a pulse generator 4, whose Frequency is very high and constant, a gate 5 on a main counter 6 switched. The gate 5 is obtained by scanning the reticle Pulses controlled in such a way that the time interval between the passage of two adjacent lines on the scanner 3 are counted by the pulses of the pulse train I. will.

Der am Ende einer solchen Zählperiode im Zähler 6 aufgelaufene Zahlenwert stellt einen Wert für die Drehzahl der Welle 2 dar. Er wird mit einem Sollwert verglichen. Statt dieses Vergleiches kann man auch, wie in F i g. 1 angedeutet, den Sollwert durch Voreinstellung des Hauptzählers 6 über den Voreinsteller 7 vorgeben, so daß das Zählergebnis am Ende einer Meßperiode unmittelbar einen Wert für die Regelabweichung darstellt. Die weitere Verarbeitung dieser Regelabweichung zur Beeinflussung der Drehzahl ist in F i g. 1 nicht dargestellt.The numerical value accumulated in counter 6 at the end of such a counting period represents a value for the speed of the shaft 2. It is compared with a nominal value. Instead of this comparison, one can also, as shown in FIG. 1 indicated, the setpoint by presetting the main counter 6 via the presetter 7, so that the counting result at the end of a measuring period immediately gives a value for the control deviation represents. The further processing of this system deviation to influence the Speed is in F i g. 1 not shown.

Um die Istgröße der Drehzahl sehr genau messen zu können, muß die Frequenz der Impulsfolge I möglichst groß sein. Andererseits ist zur Auswertung des Meßergebnisses im Hauptzähler 6 (z. B. Übertragung auf einen weiteren Speicher) eine Mindestzeit erforderlich. Damit während dieser Zeit, in der keine Impulse auf den Hauptzähler gelangen dürfen, kein Impuls der Impulsfolge I für die folgende Zähiperiode verlorengeht, wird das Tor 5 durch den vom Abtaster 3 kommenden Steuerimpuls über seinen Ausgang 5b auf einen Umwegzähler 8 geschaltet. Sobald durch die eintreffenden Impulse die Kapazität des Zählers 8 überschritten wird, wird das Tor 5 auf den Ausgangs zurückgeschaltet. Es wird also für die Auswertung des Ergebnisses im Hauptzähler 6 eine durch eine bestimmte Impulszahl der Impulsfolgel definierte Zeit zur Verfügung gestellt. Die auf den Umwegzähler 8 entfallenden Impulse werden bei der Sollwerteinstellung am Voreinsteller 7 berücksichtigt. In order to be able to measure the actual value of the speed very precisely, the The frequency of the pulse train I should be as large as possible. The other hand is for evaluation of the measurement result in main counter 6 (e.g. transfer to another memory) a minimum time is required. So that during this time in which no impulses appear may reach the main counter, no pulse of pulse train I for the following Counting period is lost, the gate 5 is triggered by the control pulse coming from the scanner 3 switched to a detour counter 8 via its output 5b. Once through the incoming Pulses the capacity of the counter 8 is exceeded, the gate 5 is on the output switched back. So it is used for evaluating the result in the main counter 6 a time defined by a certain number of pulses in the pulse train is available posed. The pulses allocated to the detour counter 8 are used when setting the setpoint taken into account on presetter 7.

Um die Zeit, in der die Impulsfolgel auf den Umwegzähler 8 arbeitet, ihrerseits einstellen zu können, ist auch der Umwegzähler8 mit einer Voreinstellmöglichkeit versehen. Je größer der voreingestellte Wert ist, um so schneller wird die Kapazitätsgrenze des Zählers 8 erreicht und damit die Rückschaltung des Tores 5 bewirkt.To determine the time in which the pulse train works on the detour counter 8, The detour counter8 with a presetting option can also be set on its part Mistake. The larger the preset value, the faster the capacity limit becomes of the counter 8 is reached and thus causes the gate 5 to switch back.

Wenn bei der soweit beschriebenen digitalen Drehzahlmeßeinrichtung die Strichscheibe 1 nicht konzentrisch auf der Welle 2 sitzt, dann kann es zu einem für Regel anordnungen gefährlichen periodischen Meßfehler kommen. Die Entstehung dieses Fehlers soll nun erläutert werden. Hierzu dienen die F i g. 2 und 3. If with the digital speed measuring device described so far the reticle 1 does not sit concentrically on the shaft 2, then it can become a Periodic measurement errors that are dangerous for control arrangements occur. The genesis this error will now be explained. The F i g serve for this purpose. 2 and 3.

Es wird angenommen, daß in F i g. 2 die Strichscheibe 1 nicht konzentrisch auf der Welle 2 sitzt, sondern exzentrisch, so daß die Welle in bezug auf die Strichscheibe die gestrichelt dargestellte, mit 2 a bezeichnete Lage einnimmt. Es wird davon ausgegangen, daß die Drehzahl der Welle absolut konstant ist.It is assumed that in FIG. 2 the reticle 1 is not concentric sits on the shaft 2, but eccentrically, so that the shaft with respect to the reticle the position shown in dashed lines, designated by 2 a assumes. It is assumed, that the speed of the shaft is absolutely constant.

Infolge der Exzentrizität werden die unterschiedlich großen Bögen a, bis a4 in gleichen Zeiten durchlaufen. Das bedeutet, daß die Zeit für das Durchlaufen des Abstandes zwischen zwei Strichen nicht mehr für alle Abstände gleich groß ist. Geht man von einem Viertel der Zeit für die ganze Umdrehung aus, so wird, wie sich aus Fig.2 ergibt, der Abstands2 in einer etwas kleineren Zeit durchlaufen, der Abstand 2sS in einer erheblich kleineren Zeit, der Abstand ;S s in einer etwas längeren Zeit und der Abstand S41 in einer erheblich längeren Zeit. Das hat zur Folge, daß die in den Hauptzähler 6 jeweils ein- gezählten Impulszahlen Zn trotz konstanter Drehzahl unterschiedlich groß sind. F i g. 3 zeigt diese Verhältnisse. Die gestrichelte Linie 15 zeigt den Wert ZH, der sich bei konzentrischem Sitz der Scheibe ergeben würde. Die infolge der Exzentrizität auftretenden Abweichungen der eingezählten Impulszahlen sind mit ZX bis Z4 bezeichnet. Entsprechend sind die Zeiten der Meßperioden T1 bis T4 nicht konstant. Diese Unterschiede sind jedoch ohne Bedeutung und deshalb in F i g. 3 nicht dargestellt. Man erkennt aus F i g. 3, daß die Meßanordnung eine periodische Schwankung der in Wirklichkeit konstanten Drehzahl vortäuscht.As a result of the eccentricity, the arches are of different sizes a to a4 run through in the same times. That means the time for going through the distance between two lines is no longer the same for all distances. If one assumes a quarter of the time for the entire revolution, then how will from FIG. 2, the distance 2 is passed through in a somewhat shorter time 2sS in a considerably shorter time, the distance; S s in a slightly longer time Time and the distance S41 in a considerably longer time. This has the consequence that which are entered in the main counter 6 counted pulse numbers Zn are of different sizes despite constant speed. F i g. 3 shows these relationships. The dashed line 15 shows the value ZH, which is in the concentric seat of the Disc would result. The deviations of the counted pulse numbers are denoted by ZX to Z4. The times are accordingly of the measuring periods T1 to T4 not constant. However, these differences are irrelevant and therefore in FIG. 3 not shown. It can be seen from FIG. 3 that the measuring arrangement simulates a periodic fluctuation of the actually constant speed.

Hierdurch wird die Regelanordnung entweder völlig unstabil, oder aber der Drehzahl wird von der Regelanordnung her eine nicht erwünschte Schwankung aufgezwungen. Solche Fehler können natürlich auch dadurch auftreten, daß die Striche auf der Scheibe nicht gleichmäßig verteilt sind. Das kommt aber praktisch kaum vor, da solche Scheiben mit hoher Präzision hergestellt werden können. Dagegen sind größere, montagebedingte Exzentrizitätsfehler sehr häufig.As a result, the control arrangement either becomes completely unstable, or else an undesired fluctuation is imposed on the speed by the control arrangement. Such errors can of course also occur because the lines on the disc are not evenly distributed. But that hardly happens in practice, because such discs can be manufactured with high precision. On the other hand, larger ones are assembly-related Eccentricity errors very common.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die oben beschriebenen Fehler zu beseitigen. The present invention is based on the object described above Eliminate errors.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird nach der Erfindung vorgeschlagen, daß der Umwegzähler mit einer der Strichzahl der Scheibe angepaßten Anzahl von Voreinstellem ausgerüstet ist, die in zyklischer Reihenfolge die Voreinstellung des Umwegzählers bestimmen und die so eingestellt sind, daß Zeitunterschiede zwischen zwei Strichscheibenimpulsen, die nicht auf Drehzahlschwankungen beruhen, sich auf das Hauptzählglied nicht auswirken.To solve this problem it is proposed according to the invention that the detour counter with a number of presets adapted to the number of lines on the disk is equipped which, in cyclical order, presets the detour counter and which are set so that time differences between two reticle pulses, which are not based on speed fluctuations do not affect the main counter.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigt F i g. 1. Entsprechend der Strichzahl auf der Scheibe 1 sind vier Voreinsteller 10 bis 13 für den Umwegzähler 8 vorgesehen. Jeder ist getrennt einstellbar. Über einen Umschalter 9 wird in zyklischer Reihenfolge jeweils der Voreinsteller für die Voreinstellung des Umwegzählers 8 benutzt, dessen zugehöriger Abstand zwischen zwei benachbarten Strichen auf der Scheibe 1 anschließend durchlaufen wird. Dies kann dadurch erreicht werden, daß der Umschalter 9 mechanisch mit der umlaufenden Strichscheibe, also der Welle 2, gekuppelt ist. Diese Voreinsteller werden so einge- stellt, daß bei konstanter Drehzahl der Welle 2 keine Unterschiede mehr in den im Hauptzähler 6 eingezählten Werten auftreten. Dies kann auf empirischem Wege geschehen, z. B. durch Auslaufversuch, bei dem man sicher ist, daß keine störenden Einflüsse von der Antriebsseite her vorliegen. One embodiment of the invention is shown in FIG. 1. Correspondingly the number of lines on disk 1 are four presets 10 to 13 for the detour counter 8 provided. Each can be set separately. A changeover switch 9 is cyclical Order of the presetters for presetting the detour counter 8 is used, the corresponding distance between two adjacent lines on the Disk 1 is then passed through. This can be achieved in that the changeover switch 9 mechanically with the revolving reticle, i.e. the shaft 2, is coupled. These presets are set in this way represents that at constant speed of wave 2 no more differences in the values counted in the main counter 6 appear. This can be done empirically, e.g. B. by attempting to run out, where you can be sure that there are no disruptive influences from the drive side are present.

Ein Zahlenbeispiel soll die Erfindung noch näher erläutern. Nimmt man an, daß die Zählkapazität des Umwegzählers Z,i 50 beträgt und die Grundvoreinstellung Zu=20 und der Zählfehler Z. in der Zählperiode T3 den Wert 5 hat, so muß der zugehörige Voreinsteller 12 auf den Wert Z0 - Zg eingestellt werden. Wäre nämlich kein Exzentrizitätsfehler vorhanden, so würden in den Umwegzähler Zu - Z0 = 5020 = 30 Impulse eingezählt werden. Dadurch, daß T3 infolge des Exzentrizitätsfehlers größer wird, muß die in den Umwegzähler eingezählte Zahl um Z3 größer werden. Das wird erreicht, denn Za(ZoZ3)=50(205)=35. A numerical example is intended to explain the invention in more detail. Takes it is assumed that the counting capacity of the detour counter Z, i is 50 and the basic setting To = 20 and the counting error Z. in the counting period T3 has the value 5, the associated Presetter 12 can be set to the value Z0 - Zg. That would not be an eccentricity error present, the detour counter Zu - Z0 = 5020 = 30 pulses would be counted. Because T3 becomes larger due to the eccentricity error, the must be in the detour counter counted number will increase by Z3. This is achieved because Za (ZoZ3) = 50 (205) = 35.

Auf diese Weise wird also erreicht, daß trotz Vorliegens einer Exzentrizität in jeder Zähiperiode bei konstanter Drehzahl die gleiche Impulszahl auf den Hauptzähler 6 gelangt. Die schädlichen Auswirkungen der Exzentrizität sind damit beseitigt.In this way it is achieved that despite the presence of an eccentricity the same number of pulses on the main counter in each counting period at constant speed 6 arrives. The harmful effects of eccentricity are thus eliminated.

Claims (1)

Patentanspruch: Anordnung zur Beseitigung von Meßfehlem bei einer digitalen Drehzahlregelanordnung, bei der über ein Tor eine frequenzkonstante Impulsfolge auf einen Hauptzähler geschaltet ist und das Tor von den Impulsen einer Strichscheibe, die auf der in ihrer Drehzahl zu regelnden Welle sitzt, auf einen voreinstellbaren Hilfszähler umgeschaltet wird, der mit Erreichung seiner Zählkapazität das Tor wieder auf den Hauptzähler zurückschaltet, dadurch gekennzeichnet, daß der Umwegzähler (8) mit einer der Strichzahl der Scheibe (1) angepaßten Anzahl von Voreinstellern (10 bis 13) ausgerüstet ist, die in zyklischer Reihenfolge die Voreinstellung des Umwegzählers (8) bestimmen und die so eingestellt sind, daß Zeitunterschiede zwischen zwei Strichscheibenimpulsen, die nicht auf Drehzahlschwankungen beruhen, sich auf das Hauptzählglied (6) nicht auswirken. Claim: arrangement for eliminating measurement errors in a digital speed control arrangement in which a frequency-constant pulse train via a gate is switched to a main counter and the gate from the impulses of a reticle, which sits on the shaft to be regulated in terms of its speed, to a presettable one Auxiliary counter is switched over, which opens the gate again when its counting capacity is reached switches back to the main counter, characterized in that the detour counter (8) with a number of presets adapted to the number of lines on the disk (1) (10 to 13) which, in cyclical order, presetting the Detour counter (8) determine and which are set so that time differences between two reticle pulses, which are not based on speed fluctuations, arise do not affect the main counter (6).