穩(wěn)定調(diào)節(jié)時(shí)計(jì)的機(jī)械運(yùn)動(dòng)的電子電路的制作方法

專利名稱：穩(wěn)定調(diào)節(jié)時(shí)計(jì)的機(jī)械運(yùn)動(dòng)的電子電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種包括電能發(fā)生器的時(shí)計(jì)，電能發(fā)生器包括轉(zhuǎn)子和用以響應(yīng)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動(dòng)而供應(yīng)電能的裝置，且由包括發(fā)生器轉(zhuǎn)子的制動(dòng)裝置的電子電路予以調(diào)節(jié)。
通常，在這些時(shí)計(jì)中電源驅(qū)動(dòng)電能發(fā)生器而向電子電路供電。發(fā)生器本身的轉(zhuǎn)子可用電子電路予以制動(dòng)，通過例如使它跟蹤石英的頻率而調(diào)節(jié)機(jī)械運(yùn)動(dòng)。這些時(shí)計(jì)的重要性是要獲得由石英等所調(diào)節(jié)的非常精確的運(yùn)動(dòng)，而不需要工作壽命有限的電池或蓄電池。
這種時(shí)計(jì)例如在美國專利US-A-3,937,001中已有介紹，其中發(fā)生器的交流電壓的角頻率與石英的頻率相比較。在這種裝置中，當(dāng)發(fā)生器的角頻率開始超過石英脈沖時(shí)，通過經(jīng)電阻使發(fā)生器短路而將轉(zhuǎn)子制動(dòng)?？墒钱?dāng)運(yùn)動(dòng)有一定超前時(shí)，發(fā)生器轉(zhuǎn)子的制動(dòng)的持續(xù)時(shí)間可能就變得非常重要，這就有發(fā)生器對(duì)電子電路的供電電壓不足的危險(xiǎn)。
專利文獻(xiàn)EP-A-0 679 968描述了另一種時(shí)計(jì)，建議在相對(duì)于其旋轉(zhuǎn)周期頗短的固定時(shí)間間隔期間使轉(zhuǎn)子制動(dòng)而克服這種不方便。這篇文獻(xiàn)具體說明了必須在來自發(fā)生器的交流電壓的值小的那些時(shí)刻進(jìn)行制動(dòng)。因此在交流電壓改變符號(hào)的時(shí)刻施加制動(dòng)脈沖，利用閾值固定于基準(zhǔn)電壓、即零電壓的比較器來檢測交流電壓符號(hào)。
然而，已經(jīng)指出這些時(shí)計(jì)需要重新調(diào)節(jié)。這些時(shí)計(jì)的振動(dòng)或重復(fù)的角沖擊會(huì)引起表變慢，這可用輔助電路予以校正。


圖1至4例示用本領(lǐng)域的兩個(gè)閾值比較器所獲得的交流電壓Ug和測量脈沖SM的性能。圖1和2例示用零電壓閾值比較器所進(jìn)行的測量的結(jié)果。圖1表示電壓Ug作為時(shí)間的函數(shù)的漸近線，電壓的零值對(duì)應(yīng)于零閾值。圖2表示零閾值比較器輸出端的作為時(shí)間函數(shù)的脈沖SM，測量信號(hào)SM根據(jù)比較結(jié)果而從狀態(tài)“0”變到狀態(tài)“1”。具體地說，可以看到在時(shí)刻t1電壓Ug上的電寄生脈沖使測量信號(hào)SM上出現(xiàn)寄生脈沖I1。這種電寄生脈沖可能僅是地噪音的轉(zhuǎn)換。
因此，所觀測到的誤操作好象是由電子電路所記錄的寄生脈沖I1所產(chǎn)生的，就如同轉(zhuǎn)子的正常脈沖I2或I3。
可以配置信號(hào)平滑濾波器去抑制這些寄生脈沖?？墒?，這種濾波使正常脈沖延遲出現(xiàn)。然而，如上所述當(dāng)電壓Ug低時(shí)，必須無任何延遲地施加制動(dòng)脈沖。這種解決方案還需要大的濾波電容器，這就不利于電子電路的小型化和集成化。
另一個(gè)可以考慮的解決方案在于提高比較器的閾值。然而，比較器的閾值必須滿足兩個(gè)矛盾的條件。一方面，它必須足夠高，以掩蓋寄生脈沖。另一方面，如上所述它必須足夠低，以致在發(fā)生器的電壓低時(shí)出現(xiàn)制動(dòng)脈沖。
圖3和4以與圖1和2類似的方式表示用高閾值比較器所獲得的測量結(jié)果。用等效的方式，比較器可以是一個(gè)具有兩個(gè)獨(dú)立閾值的施密特放大器。在發(fā)生器的電壓Ug的時(shí)間圖或記時(shí)圖中，用虛線表示閾值Ut，參閱圖3。如圖所示，發(fā)生器電壓Ug因此在時(shí)刻t4的制動(dòng)過程中下降，出現(xiàn)了雙脈沖I4和I5(見圖4)，這與所希望的結(jié)果相違背。
本發(fā)明的目的是用電子電路調(diào)節(jié)機(jī)械運(yùn)動(dòng)而穩(wěn)定時(shí)計(jì)的功能。
具體地說，本發(fā)明的目的是要了解這種誤操作的根源，而且要消除這種誤操作。
本發(fā)明的另一個(gè)目的是要獲得具有簡單而可靠的電子電路的微型時(shí)計(jì)。
試圖達(dá)到這些目的，本發(fā)明的申請(qǐng)人在這些時(shí)計(jì)的復(fù)雜而艱難的實(shí)驗(yàn)過程中發(fā)現(xiàn)了一個(gè)驚人的現(xiàn)象。
確實(shí)，申請(qǐng)人觀察到以前所用的檢測電路的閾值事實(shí)上取決于電源的電壓值。在轉(zhuǎn)子制動(dòng)的過程中，發(fā)生器的電壓下降以驚人的方式足以使發(fā)生器的閾值偏移，這樣發(fā)生器就產(chǎn)生新的脈沖。因此，對(duì)于諸如具有低的正閾值Uth和低的負(fù)閾值Utb的施密特放大器等的一般比較器來說，比較器提供雙脈沖而不是只提供一個(gè)脈沖。確實(shí)，發(fā)生器所提供的電壓Ug的下降可能達(dá)到大于比較器正閾值Uth的值，因此出現(xiàn)了寄生脈沖。這種現(xiàn)象只發(fā)生在制動(dòng)命令期間，因此僅發(fā)生在第一脈沖出現(xiàn)之后。
正是這個(gè)不可理解的問題的發(fā)現(xiàn)才容許申請(qǐng)人用一種時(shí)計(jì)解決這個(gè)問題，這種時(shí)計(jì)包括一個(gè)電能發(fā)生器，它包括轉(zhuǎn)子和響應(yīng)所述轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動(dòng)而提供所述電能的裝置，一個(gè)與所述轉(zhuǎn)子機(jī)械耦合而使所述轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)的機(jī)械能源，與所述發(fā)生器相耦合用以產(chǎn)生由對(duì)應(yīng)于轉(zhuǎn)子的角頻率的發(fā)生器所提供的交流電壓的角頻率的測量脈沖的測量裝置，響應(yīng)制動(dòng)命令信號(hào)用以向所述轉(zhuǎn)子施加制動(dòng)轉(zhuǎn)矩的制動(dòng)裝置，以及電子電路，它包括用以產(chǎn)生具有基準(zhǔn)頻率的信號(hào)的基準(zhǔn)裝置，以及跟蹤控制裝置，用以在所述測量脈沖超前基準(zhǔn)信號(hào)時(shí)，控制所述制動(dòng)裝置，使得基準(zhǔn)頻率調(diào)節(jié)所述轉(zhuǎn)子和所述機(jī)械能源的角頻率，所述時(shí)計(jì)的特征在于，所述電子電路還包括與所述測量脈沖同步、配置成用以避免所述測量脈沖分裂的禁止裝置。
因此，根據(jù)本發(fā)明，在制動(dòng)命令過程中，禁止檢測測量脈沖，以抑制這種脈沖的分裂，對(duì)于發(fā)生器電壓的符號(hào)改變基本上不延遲制動(dòng)。
有利的是，本發(fā)明規(guī)定了禁止裝置與跟蹤控制環(huán)所提供的制動(dòng)命令相關(guān)。
一個(gè)最佳實(shí)施例的特征在于，禁止裝置產(chǎn)生制動(dòng)命令，由跟蹤控制環(huán)控制這種命令的延時(shí)。
另一個(gè)實(shí)施例規(guī)定禁止裝置具有時(shí)基，而且響應(yīng)于測量脈沖的出現(xiàn)和消失。
從下面參照附圖所作的描述中本發(fā)明的其它目的、特征和優(yōu)點(diǎn)就會(huì)顯得很清楚，其中圖1至4如上所述表示時(shí)計(jì)所獲得的交流電壓和測量脈沖的記時(shí)圖，時(shí)計(jì)由現(xiàn)有技術(shù)的電子電路調(diào)節(jié)機(jī)械運(yùn)動(dòng)；圖5表示本發(fā)明的調(diào)節(jié)時(shí)計(jì)的機(jī)械運(yùn)動(dòng)的電子電路的主要原理圖；圖6表示圖5的時(shí)計(jì)的發(fā)生器的各極上的交流電壓的記時(shí)圖；圖7至11表示在圖5的電路的若干點(diǎn)上所獲得的脈沖的記時(shí)圖；以及圖12簡略表示圖5的電子調(diào)節(jié)電路的電子時(shí)延電路Tmr的實(shí)施例。
圖5中簡略表示本發(fā)明的時(shí)計(jì)的機(jī)電部分。它包括由卷簧所組成的機(jī)械能源2，卷簧經(jīng)過用點(diǎn)劃線所表示的齒輪系4與例如表面的指針的時(shí)間顯示裝置6相耦合，機(jī)械能源2還與電能發(fā)生器3的轉(zhuǎn)子3a相耦合。發(fā)生器3還包括電感線圈3b，轉(zhuǎn)子3a包括一般用箭頭表示的雙極磁體。本文中對(duì)這部分不作詳細(xì)描述，因?yàn)閷?duì)本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說它可用各種公知的方式予以實(shí)施。
在工作過程中，機(jī)械能源2旋轉(zhuǎn)地驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)子3a，線圈3b的端子B0、B1上出現(xiàn)交流電壓Ug。在本案中，把端子B0看作具有基準(zhǔn)電壓V0的基準(zhǔn)端子。參考端子B0的基準(zhǔn)電壓V0＝0伏，在端子B1上測量發(fā)生器電壓Ug(見圖5)。
這個(gè)交流電壓Ug加到整流器5，用以向調(diào)節(jié)運(yùn)動(dòng)的電子調(diào)節(jié)電路1供應(yīng)恒定電壓。整流器的最佳實(shí)施例的例子會(huì)進(jìn)一步予以陳述。
將會(huì)見到，電子電路1通過作用在為此目的所配置的發(fā)生器3的轉(zhuǎn)子3a的制動(dòng)裝置上而可以調(diào)節(jié)時(shí)計(jì)的機(jī)械運(yùn)動(dòng)。
表的運(yùn)動(dòng)就指示轉(zhuǎn)子以一定速度轉(zhuǎn)動(dòng)的實(shí)際時(shí)間，這種速度稱為正常速度。
轉(zhuǎn)子不加制動(dòng)的自由速度比這個(gè)正常速度略快。當(dāng)運(yùn)動(dòng)開始變慢或滯后時(shí)，使轉(zhuǎn)予以其自由速度轉(zhuǎn)動(dòng)，補(bǔ)償這種滯后。反之，當(dāng)運(yùn)動(dòng)開始變快或超前時(shí)，由電子電路所提供的制動(dòng)命令就把轉(zhuǎn)子速度限制成低于正常速度，使得運(yùn)動(dòng)失去這種超前。在上述文獻(xiàn)EP-A-0 679 968中給出了有關(guān)這些速度和制動(dòng)模式的其它細(xì)節(jié)，其內(nèi)容包含在本文中，必要時(shí)作為參考。
因此，時(shí)計(jì)還包括用以測量運(yùn)動(dòng)速度的測量裝置。它們最好由轉(zhuǎn)子角頻率的測量裝置所構(gòu)成。本發(fā)明旨在獲得對(duì)應(yīng)于轉(zhuǎn)子每個(gè)角頻率的測量脈沖，例如每轉(zhuǎn)一個(gè)脈沖。這些測量脈沖實(shí)際上由電子電路1予以處理，以測量運(yùn)動(dòng)的偏差，以及必要時(shí)提供制動(dòng)命令。這些測量裝置和脈沖的處理會(huì)與電子電路一起作更詳細(xì)的描述。
通過使發(fā)生器3的線圈3b短路就能獲得制動(dòng)。當(dāng)時(shí)由于這種偏差而流過的電流于是引起磁場的出現(xiàn)，磁場本身反抗引起這個(gè)電流，以及反抗轉(zhuǎn)子的運(yùn)動(dòng)。可以設(shè)想使電流改變方向即流入低值電阻。然而，本發(fā)明的最佳實(shí)施例提供了直接連接在發(fā)生器的線圈3b的兩個(gè)端子B0、B1之間的電子斷路器或開關(guān)K。因此可以獲得強(qiáng)有力的制動(dòng)。
如上述文獻(xiàn)EP-A-0 679 968中所說明的那樣，電子開關(guān)K最好由雙極型晶體管或者場效應(yīng)晶體管所構(gòu)成。其它等效的元件對(duì)本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說都是公知的，因此這個(gè)電子開關(guān)K的工作情況就不在本文中詳細(xì)描述。
自然，這種短路使發(fā)生器的電壓Ug下降，在制動(dòng)命令期間電壓基本上為零。
上文已予描述的圖3示出了例如制動(dòng)周期期間交流電壓Ug的波形(pace)，可以將它與圖1中所表示的無制動(dòng)的電壓Ug相比較?？梢钥吹剑诎雮€(gè)周期t0-t6期間，有一個(gè)命令制動(dòng)的時(shí)間間隔t4-t5，短路了的發(fā)生器將其所有能量供給開關(guān)K。
文獻(xiàn)EP-A-0 679 968指明必須在電壓Ug接近零的情況下且在小的時(shí)間間隔內(nèi)施加制動(dòng)命令，這個(gè)時(shí)間間隔最好低于交流電壓Ug的角頻率的1/8，以避免提供給整流器5的電源電壓V+、V-的連續(xù)下降。
因此在一個(gè)實(shí)施例中，轉(zhuǎn)子3a具有每秒四轉(zhuǎn)的正常速度，加到開關(guān)K上的制動(dòng)脈沖的持續(xù)時(shí)間限于大約5ms，即電壓Ug的250ms的角頻率的1/50。
諸如圖5等所示等的時(shí)計(jì)運(yùn)動(dòng)的電子調(diào)節(jié)電路1主要由振蕩器Osc、轉(zhuǎn)子3a的角頻率的測量裝置Trig和Inh以及頻率跟蹤電路所組成。振蕩器Osc提供具有基頻F0的信號(hào)，頻率跟蹤電路則控制轉(zhuǎn)子的制動(dòng)命令。
當(dāng)由測量裝置Trig、Inh所提供的頻率對(duì)應(yīng)于轉(zhuǎn)子的角頻率的測量脈沖IN超前脈沖FR時(shí)，頻率跟蹤電路就命令制動(dòng)。脈沖FR是由振蕩器Osc所提供的，從振蕩器Osc的基頻F0取得基準(zhǔn)頻率，例如通過將信號(hào)F0分頻以獲得具有基準(zhǔn)頻率的信號(hào)。
為此，跟蹤電路最好包括頻率校正器Div，頻率校正器Div對(duì)具有基頻F0的信號(hào)起作用，提供基準(zhǔn)頻率FR的脈沖。頻率校正器Div可以僅僅是本領(lǐng)域的技術(shù)人員所周知的分頻電路，因此本文中不予詳細(xì)描述。
可是，應(yīng)該提一下的是，中頻脈沖F1也可以從這些電路中提取。
在圖5中所示的實(shí)施例中，振蕩器Osc是自身頻率F0為32,768Hz的石英振蕩器。分頻器Div對(duì)具有頻率F0的信號(hào)進(jìn)行分頻，以獲得具有對(duì)應(yīng)于轉(zhuǎn)子的正常角頻率的4Hz的基準(zhǔn)頻率的一系列脈沖FR。最后，具有中頻4,096Hz的脈沖F1也可以從分頻器中提取。正如可以理解的是，這些值只是作為例子給出的。
因此這里周期為0.244ms的脈沖F1旨在用作時(shí)基或上述制動(dòng)命令的時(shí)延控制，以及用作整個(gè)邏輯電路的時(shí)鐘同步。
跟蹤電路還包括比較器Cmp，后者提供表示運(yùn)動(dòng)相對(duì)于基準(zhǔn)頻率FR超前(或滯后)的信號(hào)AV。如上述文獻(xiàn)EP-A-0 679 968中所描述的那樣，這個(gè)比較器Cmp例如可以是升降計(jì)數(shù)器或可逆計(jì)數(shù)器，它對(duì)其輸入端“+”上所收到的測量脈沖IN的數(shù)量和其輸入端“-”上所收到的基準(zhǔn)脈沖FR的數(shù)量的差值進(jìn)行計(jì)數(shù)。因此在比較器Cmp的輸出端上所得到的這種信號(hào)AV的狀態(tài)或電平表示轉(zhuǎn)子的角頻率是否超前基準(zhǔn)頻率FR。
跟蹤電路最后包括一個(gè)時(shí)延電路或寄存器Tmr，它提供具有確定的持續(xù)時(shí)間的脈沖。時(shí)延電路Tmr的兩個(gè)輸入端中的第一個(gè)與電路Inh的輸出端相連接，另一個(gè)輸入端則從分頻器Div接收脈沖F1，用以確定其輸出脈沖的持續(xù)時(shí)間。時(shí)延電路還包括一個(gè)接收比較器Cmp的信號(hào)AV的有效端子。然而，如果信號(hào)AV表示轉(zhuǎn)子的角頻率超前基準(zhǔn)頻率FR，時(shí)延電路Tmr在其輸出端提供制動(dòng)脈沖IF，在出現(xiàn)測量脈沖后有固定的延時(shí)。
在這個(gè)實(shí)施例中，通過對(duì)時(shí)延電路Trm的內(nèi)部計(jì)數(shù)器編程，制動(dòng)就有短于5ms的持續(xù)時(shí)間，內(nèi)部計(jì)數(shù)器向下計(jì)數(shù)20個(gè)周期各為0.244ms的脈沖F1，因此產(chǎn)生持續(xù)時(shí)間為4.88ms的制動(dòng)脈沖IF。
在描述了轉(zhuǎn)子角頻率的測量裝置之后就描述時(shí)延電路Tmr的最佳實(shí)施例。
圖6表示當(dāng)施加了制動(dòng)脈沖時(shí)由發(fā)生器3所提供的交流電壓Ug的記時(shí)圖。在圖6中，虛線表示閾值電壓Uth和Utb的兩個(gè)電平，這些電平值相對(duì)于電壓Ug的幅值頗小。閾值電壓Uth是正的，略大于交流電壓Ug的基準(zhǔn)值0伏。閾值電壓Utb是負(fù)的，最好相對(duì)于這個(gè)0伏電壓與閾值Uth對(duì)稱。
本發(fā)明其實(shí)最好容許角頻率的測量裝置包括圖5中的磁滯放大器或施密特觸發(fā)器Trig。圖7示出了在放大器Trig的輸出端上所獲得的脈沖IM的記時(shí)圖。可以看到放大器Trig的輸出IM在輸入電壓Ug變得小于低閾值Utb的時(shí)刻b2之后變到第一電平(狀態(tài)“0”)。只要電壓Ug不大于高閾值Uth，輸出IM就停留在第一電平。在時(shí)刻h3，電壓Ug超過這個(gè)閾值Uth，輸出IM變?yōu)榈诙娖?狀態(tài)“1”)，因此產(chǎn)生脈沖H3，脈沖H3相反地持續(xù)，直至電壓Ug下降到低于低閾值Utb。如何實(shí)現(xiàn)這種放大器(也叫做施密特觸發(fā)電路或施密特觸發(fā)器)是本領(lǐng)域的技術(shù)人員所周知的，因此本文中不予詳細(xì)描述。
這種磁滯放大器的優(yōu)點(diǎn)是對(duì)電噪聲幾乎不敏感，這正好與現(xiàn)有技術(shù)的單閾值比較器相反(見圖1)。尤其是具有雙閾值Uth、Utb的觸發(fā)器Trig不記錄小于閾值Uth-Utb之差的寄生電壓。
此外，在制動(dòng)周期期間，具有正閾值Uth和負(fù)閾值Utb的施密特觸發(fā)器應(yīng)該對(duì)電壓Ug返回到零值不敏感。
然而，為了有兩個(gè)相對(duì)的閾值電壓Uth和Utb，電子電路1最好持續(xù)對(duì)稱的電源V-、V0、V+。以經(jīng)典的方式，使相當(dāng)好對(duì)稱的電源其中間有發(fā)生器，兩個(gè)輸出端V+和V-中的每一個(gè)和從中間取出的基準(zhǔn)輸出V0之間有簡單的整流器連同電容器。這種解決方案的不方便之處是要將可測量交流電壓Ug的幅值、即微型線圈3b端子上已經(jīng)頗低的幅值減半。
本發(fā)明的最佳實(shí)施例包括圖5中所示的對(duì)稱整流器5。具體地說，這個(gè)整流器包括與發(fā)生器3的基準(zhǔn)端子B0相連接的基準(zhǔn)輸出端V0，以及兩個(gè)分別配置在電壓輸出端V+或V-和輸出端V0之間的電容器。整流電路5的功能旨在調(diào)節(jié)電子電路1的連續(xù)電源，由于這可用若干種本領(lǐng)域的技術(shù)人員周知的方式所獲得，本文中對(duì)此不再作詳細(xì)描述。
然而應(yīng)該指出的是，每個(gè)電容器在每個(gè)循環(huán)基本上重新充電到對(duì)應(yīng)于交流電壓Ug的最大值的電平。
在圖7中可以看到，當(dāng)電壓Ug小于觸發(fā)器Tigd的低閾值Utb時(shí)，觸發(fā)器Tigd的輸出信號(hào)IM不停留在低電平(狀態(tài)“0”)，因而從時(shí)刻b4起，信號(hào)IM表示脈沖H3分裂成脈沖H3和H5。
本發(fā)明的申請(qǐng)人在艱難的實(shí)驗(yàn)過程中發(fā)現(xiàn)，在圖6至11中所示的負(fù)半循環(huán)期間制動(dòng)時(shí)，會(huì)發(fā)生這種驚人的現(xiàn)象。例如在圖10中用信號(hào)AV的狀態(tài)“1”表示制動(dòng)周期?？磥磉@種現(xiàn)象是由施密特觸發(fā)器Trig的閾值Uth和Utb的偏差所引起的。確實(shí)應(yīng)該指出的是，在制動(dòng)周期開始時(shí)沒有分裂脈沖。例如圖7表示在脈沖H3開始時(shí)、在圖11中簡略表示的第一制動(dòng)脈沖F3的時(shí)刻沒有分裂。僅在第二制動(dòng)脈沖F4時(shí)出現(xiàn)脈沖H3-H5的分裂。事實(shí)上，交流電壓Ug的最大值在第一制動(dòng)脈沖F3之后減小。此外，整流電壓V+的值變小。電源電壓的這種偏差看來引起觸發(fā)器Trig的閾值Uth和Utb的偏差。因此指出，在制動(dòng)脈沖F4之后，電壓Ug的下降可以獲得一個(gè)大于閾值Uth的值，因而出現(xiàn)圖7中所表示的寄生脈沖H5。這種現(xiàn)象也可能是由開關(guān)K的端子上存在某種噪聲或廢雜(tray)電壓所引起的(見圖5)。這種廢雜電壓可以防止電壓返回總的零值。
為了避免這個(gè)問題，本發(fā)明提供了測量脈沖的同步禁止裝置。
為此，本發(fā)明的電子電路還包括一個(gè)接收由閾值比較器Trig所提供的測量脈沖IM的同步禁止電路Inh，因此這組Inh、Trig構(gòu)成具有轉(zhuǎn)子3a的角頻率的測量裝置。
同步禁止的一般表達(dá)本文中解釋為是指由信號(hào)、最好是由脈沖所觸發(fā)的禁止，這些脈沖是由時(shí)計(jì)、其發(fā)生器。電子電路及其振蕩器所組成的系統(tǒng)的內(nèi)部脈沖。具體地說，測量脈沖的禁止可以與脈沖本身同步，第一脈沖開始禁止以后脈沖的出現(xiàn)。由于若干等效的方法是本領(lǐng)域的技術(shù)人員所公知的，本發(fā)明被認(rèn)為是不規(guī)定同步源地將適用于所有公知的同步禁止。
根據(jù)第一實(shí)施例，禁止電路Inh包括時(shí)基(內(nèi)部或外部的)，而且通常將來自放大器Trig的測量脈沖IM直接傳送到時(shí)延電路Tmr。然而，當(dāng)禁止電路受激勵(lì)時(shí)，在禁止持續(xù)時(shí)間內(nèi)電路不再傳送測量脈沖IM。禁止在脈沖出現(xiàn)或消失時(shí)開始，即禁止電路對(duì)脈沖IM的上升側(cè)以及下降側(cè)起作用，其激勵(lì)的持續(xù)時(shí)間ti是通過其時(shí)基進(jìn)行時(shí)延的。例如，參閱圖6、7和8，這些圖分別表示由放大器Trig(圖7)和禁止電路Inh(圖8)所傳送的不同脈沖，禁止電路通常分別通過脈沖M1、M3和M5而傳送測量脈沖H1、H3和H7，這是因?yàn)樗鼈冊(cè)跁r(shí)刻b2、h3、b4和h7的躍變相隔比禁止的持續(xù)時(shí)間ti更長的時(shí)間間隔，但是，這個(gè)禁止電路不傳送在脈沖H3的下降沿(時(shí)刻b4)開始的禁止時(shí)間ti內(nèi)所出現(xiàn)的寄生脈沖H5，見圖8。
根據(jù)未示出的第一實(shí)施例的可替換的方案，禁止電路產(chǎn)生在測量脈沖IM的每一側(cè)具有確定的持續(xù)時(shí)間的正常脈沖IN，除非這一側(cè)出現(xiàn)在正常脈沖IN期間。這種禁止電路可用類似于上述時(shí)延電路Tmr的方式去獲得。電路Inh例如包括對(duì)加于其輸入端上的測量脈沖IM的躍變靈敏的單穩(wěn)態(tài)多諧振蕩器。因此在脈沖IM的上升側(cè)，單穩(wěn)態(tài)多諧振蕩器在其輸出端提供具有確定的持續(xù)時(shí)間的正常脈沖IN。另外，在脈沖IM的下降側(cè)，單穩(wěn)態(tài)多諧振蕩器提供另一種具有確定的持續(xù)時(shí)間的正常脈沖IN。應(yīng)該指出的是，這種單穩(wěn)態(tài)多諧振蕩器以轉(zhuǎn)子的各種角頻率提供兩種正常脈沖IN，使得正常脈沖IN的頻率必須與二倍基準(zhǔn)頻率FR相比較?？梢岳斫?，也能采用本領(lǐng)域的技術(shù)人員所周知的其它等效的禁止電路。
根據(jù)圖5所示的另一個(gè)實(shí)施例，禁止電路在輸入端接收?qǐng)D11中所示的脈沖IF，每個(gè)脈沖是由時(shí)延電路Tmr所發(fā)出的用以使發(fā)生器的轉(zhuǎn)子制動(dòng)的制動(dòng)命令，禁止則響應(yīng)于制動(dòng)持續(xù)時(shí)間tf，見圖11。確實(shí)如所觀察到的，由于分裂所引起的寄生脈沖只在制動(dòng)過程中出現(xiàn)，因而獲得了非常簡易同步的禁止。
然而本發(fā)明的最佳實(shí)施例包括持續(xù)時(shí)間長于制動(dòng)命令I(lǐng)F而且覆蓋了所有制動(dòng)時(shí)刻的禁止命令I(lǐng)I。因此禁止脈沖II覆蓋了制動(dòng)脈沖IF結(jié)束后的時(shí)刻，因此脈沖II的出現(xiàn)可以先于這種脈沖IF的出現(xiàn)。這種“消耗”保證了傳送禁止或制動(dòng)的延遲或電壓Ug的延遲不會(huì)觸發(fā)另一個(gè)寄生脈沖。在本發(fā)明的最佳實(shí)施例中，時(shí)延電路Tmr包括兩種提供相關(guān)的禁止脈沖II和制動(dòng)脈沖IF的輸出。
“相關(guān)”的概念表示諸如信號(hào)或脈沖等的兩種物理現(xiàn)象同時(shí)出現(xiàn)或者以基本上恒定的時(shí)延出現(xiàn)。然而應(yīng)該指出的是，這兩種物理現(xiàn)象可以具有不同的持續(xù)時(shí)間。例如，相關(guān)的時(shí)延脈沖可以具有不同的寬的寬度等，這是本領(lǐng)域的技術(shù)人員所周知的。
為了說明最佳實(shí)施例的時(shí)延電路Tmr所發(fā)出的脈沖的相關(guān)性，我們舉時(shí)延電路Tmr接收與分頻器Div的輸出端相連接的第一輸入端上周期為0.244ms的脈沖F1的例子。當(dāng)與禁止裝置的輸出端相連接的另一個(gè)輸入端上出現(xiàn)正常脈沖IN時(shí)，而且如果通過向時(shí)延電路的有效輸入端提供脈沖使超前信號(hào)AV的狀態(tài)對(duì)它進(jìn)行控制(見圖5)，時(shí)延電路Tmr立即提供禁止脈沖II。在相對(duì)于禁止脈沖II的開始延遲了0.244ms周期F1的時(shí)延電路Tmr的輸出上也出現(xiàn)了制動(dòng)脈沖IF，內(nèi)部計(jì)數(shù)器把其持續(xù)時(shí)間限制在對(duì)應(yīng)于5.124ms的21個(gè)脈沖F1。確實(shí)，內(nèi)部計(jì)數(shù)器必須保證制動(dòng)持續(xù)時(shí)間為大約5ms。另一個(gè)內(nèi)部計(jì)數(shù)器把脈沖II的持續(xù)時(shí)間限制在對(duì)應(yīng)于6.1ms的25個(gè)脈沖F1。因此，禁止脈沖II在制動(dòng)脈沖IF結(jié)束之后0.723ms才結(jié)束。
現(xiàn)在參照?qǐng)D12詳細(xì)描述提供這些禁止脈沖II和制動(dòng)脈沖IF的時(shí)延電路Tms的電子電路的實(shí)施例。所示的電路是接收上述具有中頻F1的脈沖信號(hào)、超前信號(hào)AV(或滯后信號(hào))以及測量脈沖，這個(gè)電路提供上述制動(dòng)脈沖信號(hào)IF、禁止脈沖信號(hào)II以及正常脈沖信號(hào)IN。
圖12的邏輯電路包括其時(shí)鐘輸入端接收脈沖F1的移位寄存器Reg，寄存器具有四個(gè)依次出現(xiàn)脈沖的輸出端R0、R1、R2和R4。
根據(jù)實(shí)施例的前面的例子，脈沖F1的周期為0.244ms。因此輸出端R3產(chǎn)生周期為0.976ms、類似于輸出端R2上的脈沖但延遲了0.244ms的脈沖。此外，寄存器Reg包括一個(gè)和與門And的輸出端相連接的激勵(lì)端子S，與門執(zhí)行超前信號(hào)AV和測量脈沖信號(hào)IM之間的邏輯“與”運(yùn)算。當(dāng)端子S變到狀態(tài)“1”時(shí)，寄存器Reg受激勵(lì)，輸出端R1變?yōu)闋顟B(tài)“1”。在以后的脈沖F1，輸出R2變?yōu)闋顟B(tài)“1”，輸出R1則復(fù)位到狀態(tài)“0”。
輸出端R3與計(jì)數(shù)器Cptr相連接，計(jì)數(shù)器Cptr用來限制脈沖IF、II和IN的持續(xù)時(shí)間。計(jì)數(shù)器例如可以計(jì)數(shù)直至數(shù)值5，在下降計(jì)數(shù)五個(gè)脈沖R3后，保持輸出Q變?yōu)闋顟B(tài)“1”。如果初始化端子R處于狀態(tài)“1”，計(jì)數(shù)就被初始化，輸出端Q復(fù)位到狀態(tài)“0”。計(jì)數(shù)器Cptr的輸出端Q與D型觸發(fā)器Fli的時(shí)鐘輸入端相連接。這個(gè)觸發(fā)器還包括接收狀態(tài)“0”的數(shù)據(jù)輸入端。用以置位到“1”的端子S迫使輸出端Q和NQ狀態(tài)分別為“1”和“0”。用以置位到“1”的端子S還連接到邏輯門And的輸出端。
現(xiàn)在考慮轉(zhuǎn)子的角頻率甚快，即超前禁止頻率FR的情況。超前信號(hào)AV處于狀態(tài)“1”。在時(shí)刻“h”，當(dāng)電壓Ug上升而超過閾值Uth時(shí)，測量脈沖IM就變?yōu)闋顟B(tài)“1”。因此寄存器Reg和觸發(fā)器Fli的端子S就處于狀態(tài)“1”。觸發(fā)器Fli受激勵(lì)，其輸出Q變?yōu)闋顟B(tài)“1”。觸發(fā)器Fli的輸出信號(hào)Q加到或門Ou的輸入端，或門Ou的輸出端提供禁止脈沖II。從時(shí)刻“h”起，禁止脈沖信號(hào)II因而變?yōu)闋顟B(tài)“1”。或門事實(shí)上在觸發(fā)器Fli的輸出Q和另一個(gè)觸發(fā)器Flo的輸出Q之間執(zhí)行“或”邏輯運(yùn)算。這第二個(gè)觸發(fā)器Flo也是D型觸發(fā)器，其數(shù)據(jù)輸入端接收觸發(fā)器Fli的輸出信號(hào)Q。然而，移位寄存器Reg的輸出信號(hào)R2加到觸發(fā)器Flo的時(shí)鐘輸入端。因此數(shù)據(jù)Q傳送到觸發(fā)器Fli就會(huì)受到延遲，直至信號(hào)S2的后面的躍變。觸發(fā)器Fli和Flo兩個(gè)輸出Q還加到與門Et的兩個(gè)輸入端，與門Et執(zhí)行“與”邏輯運(yùn)算。與門的輸出端于是提供制動(dòng)脈沖信號(hào)IF。
再考慮實(shí)施例的前面的例子，信號(hào)R2的躍變發(fā)生在時(shí)刻“h”后0.244ms。因此在禁止脈沖II出現(xiàn)后0.244ms制動(dòng)脈沖IF才出現(xiàn)。
此外，觸發(fā)器Fli的輸出端NQ與計(jì)數(shù)器Cptr的初始化端子R相連接。在時(shí)刻“h”，輸出NQ變?yōu)闋顟B(tài)“0”，計(jì)數(shù)器受激勵(lì)，開始計(jì)數(shù)由寄存器Reg所發(fā)出的脈沖F1。根據(jù)計(jì)數(shù)的實(shí)例，在脈沖R3五個(gè)周期之后，計(jì)數(shù)器Cptr的輸出Q變?yōu)闋顟B(tài)“1”。時(shí)鐘輸入的這種躍變使觸發(fā)器Fli在其Q輸出端上再現(xiàn)數(shù)據(jù)的狀態(tài)“1”。通過對(duì)計(jì)數(shù)器Cptr及其輸出Q初始化，輸出NQ因而轉(zhuǎn)到狀態(tài)“1”。因此計(jì)數(shù)器Cptr和觸發(fā)器Fli的輸出Q停留在狀態(tài)“1”，只要在觸發(fā)器Fli的置位端子上不出現(xiàn)狀態(tài)“0”至“1”的躍變，這種狀況就會(huì)一直維持下去。
在實(shí)施例的前面的例子中，在時(shí)刻“h”后0.488ms。計(jì)數(shù)器Vptr的計(jì)數(shù)與信號(hào)R3同步。如上所述，計(jì)數(shù)持續(xù)4.88ms。這樣，在時(shí)刻“h”后5.368ms，計(jì)數(shù)器Cptr的輸出Q變?yōu)闋顟B(tài)“1”。就在此后，觸發(fā)器Fli的輸出Q和NQ分別返回到狀態(tài)“0”和“1”。計(jì)數(shù)被初始化以及保持這種狀態(tài)直至下一個(gè)測量脈沖IM。因此在時(shí)刻“h”+5.368ms，制動(dòng)脈沖信號(hào)IF返回到狀態(tài)“0”。
然而，觸發(fā)器Flo的輸出Q仍然處于狀態(tài)“1”，直至寄存器Reg的輸出R2的下一個(gè)躍變。
根據(jù)這個(gè)實(shí)施例，這種躍變發(fā)生于計(jì)數(shù)器Cptr的重新初始化之后0.732ms，即時(shí)刻“h”+6.1ms。這樣禁止脈沖II在制動(dòng)脈沖IF消失后0.732ms才消失。
只要新的測量脈沖IM不出現(xiàn)，時(shí)延電路Tmr的信號(hào)就停留在這種狀態(tài)。
最后，可以看到時(shí)延電路Tmr提供相關(guān)的禁止脈沖II和制動(dòng)脈沖IF，禁止脈沖II的持續(xù)時(shí)間比制動(dòng)脈沖IF的持續(xù)時(shí)間長，因而“消散”在制動(dòng)脈沖IF的持續(xù)時(shí)間，以避免在切換過程中的任何誤差。
圖12的電路還說明了禁止電路Inh的一個(gè)實(shí)施例。根據(jù)這個(gè)例子，禁止電路Inh是對(duì)有效輸入E敏感的D型觸發(fā)器。禁止脈沖信號(hào)II加到這個(gè)輸入E，數(shù)據(jù)輸入端接收測量脈沖IM，數(shù)據(jù)輸出端提供正常脈沖IN。
在工作過程中，只要當(dāng)有效信號(hào)E處在狀態(tài)“0”時(shí)，這種電路Inh的正常脈沖輸出IN復(fù)制測量脈沖信號(hào)IM的狀態(tài)。在禁止期間，即當(dāng)禁止信號(hào)II處于狀態(tài)“1”時(shí)(根據(jù)這個(gè)實(shí)施例，在時(shí)刻“h”和時(shí)刻“h”+6.1ms之間)，輸出的狀態(tài)保持不變，而與測量脈沖信號(hào)IM的躍變無關(guān)。
最后，可以看到禁止裝置容許消除引起時(shí)計(jì)不正確的滯后的寄生脈沖。
還可以看到禁止裝置與包括磁滯放大器的測量裝置相結(jié)合為時(shí)計(jì)提供克服一般電寄生信號(hào)的良好抗擾性。
整流器5的電容器最好有較低的電容，因?yàn)檫@里不必向測量裝置提供極為穩(wěn)定的閾值電壓。
本領(lǐng)域的技術(shù)人員容易理解只要不脫離本發(fā)明的范圍，可以對(duì)本文中上述時(shí)計(jì)作若干改型。
尤其是，應(yīng)該提到可以根據(jù)測量脈沖IM超前基準(zhǔn)脈沖FR的重要性調(diào)整制動(dòng)脈沖IF的持續(xù)時(shí)間。這種選擇方案特別適用于包括鎖相環(huán)的輔助電路，這種電路因此向信號(hào)AV提供可以與脈沖IN相對(duì)于制動(dòng)脈沖IF的相移成正比變化的電平，因而信號(hào)AV的電平調(diào)整由時(shí)延電路Trm所提供的制動(dòng)脈沖IF的持續(xù)時(shí)間。
權(quán)利要求
1.一種時(shí)計(jì)，包括一個(gè)電能發(fā)生器(3)，該電能發(fā)生器包括轉(zhuǎn)子(3a)和響應(yīng)所述轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動(dòng)而提供所述電能的裝置(3b)，一個(gè)與所述轉(zhuǎn)子(3a)機(jī)械耦合而使所述轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)的機(jī)械能源(2)，與所述發(fā)生器(3)相耦合用以產(chǎn)生由對(duì)應(yīng)于轉(zhuǎn)子(3a)的角頻率的發(fā)生器(3)所提供的交流電壓的角頻率的測量脈沖的測量裝置(Trig)，響應(yīng)制動(dòng)命令信號(hào)用以向所述轉(zhuǎn)子(3a)施加制動(dòng)轉(zhuǎn)矩的制動(dòng)裝置(K)，以及電子電路(1)，該電子電路包括用以產(chǎn)生具有基準(zhǔn)頻率(IF)的信號(hào)的基準(zhǔn)裝置(Osc)，以及跟蹤控制裝置(Div、Cmp、Tmr)，用以在所述測量脈沖超前基準(zhǔn)信號(hào)時(shí)，控制所述制動(dòng)裝置(K)，使得基準(zhǔn)頻率調(diào)節(jié)所述轉(zhuǎn)子和所述機(jī)械能源的角頻率，所述時(shí)計(jì)的特征在于，所述電子電路(1)還包括與所述測量脈沖(IM)同步、配置成用以避免所述測量脈沖分裂的禁止裝置(Inh)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的時(shí)計(jì)，其特征在于，所述禁止裝置(Inh)與所述制動(dòng)裝置(K)相關(guān)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2的時(shí)計(jì)，其特征在于，由跟蹤控制環(huán)所提供的制動(dòng)命令信號(hào)(IF)也用來控制所述禁止裝置(Inh)，所述跟蹤控制環(huán)控制所述命令的時(shí)延。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任何一項(xiàng)的時(shí)計(jì)，其特征在于，所述禁止裝置(Inh)禁止在時(shí)延期間傳送測量脈沖，測量脈沖的出現(xiàn)或消失觸發(fā)所述禁止。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至4中任何一項(xiàng)的時(shí)計(jì)，其特征在于，所述測量裝置(Trig)包括諸如施密特放大器等的磁滯濾波器。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至5中任何一項(xiàng)的時(shí)計(jì)，其特征在于，所述電能發(fā)生器與提供對(duì)稱電源的整流器相連接。
全文摘要
時(shí)計(jì)包括電能發(fā)生器，它包括轉(zhuǎn)子和隨轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動(dòng)提供電能的裝置，與轉(zhuǎn)子機(jī)械耦合使轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)的機(jī)械能源，與發(fā)生器耦合產(chǎn)生對(duì)應(yīng)轉(zhuǎn)子角頻率的發(fā)生器提供的交流電壓角頻率的測量脈沖的測量裝置，響應(yīng)制動(dòng)命令信號(hào)向轉(zhuǎn)子加制動(dòng)轉(zhuǎn)矩的制動(dòng)裝置，及電子電路，包括產(chǎn)生基準(zhǔn)頻率的基準(zhǔn)裝置，及輔助控制裝置，測量脈沖超前基準(zhǔn)信號(hào)時(shí)控制制動(dòng)裝置，使基準(zhǔn)頻率調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)子和機(jī)械源的角頻率，電子電路還有與測量脈沖同步、避免脈沖分裂的禁止裝置。
文檔編號(hào)G04C10/04GK1165989SQ97111150
公開日1997年11月26日 申請(qǐng)日期1997年5月6日 優(yōu)先權(quán)日1996年5月7日
發(fā)明者E·伯納斯康尼 申請(qǐng)人:阿蘇拉布股份有限公司