195597. lajstromszámú szabadalom • Körvezérlésvevő
195 597 2. sorozatot ad ki, amely x/k/ bemeneti jelsorozatként a digitális 4 feldolgozóegység E4 bemenetére jut. A digitális 4 feldolgozóegység digitális sáváteresztő szűrőt valamint a vett körvezérlési impulzusok dekódolásához szükséges kiértekelőegységet valósít meg. A körvezérlési impulzosok dekódolása valamint az 5 kimeneti fokozat felépítése szakember számára ismert, további magyarázatot nem igényel. Az alábbi kiviteli változatok ezért a digitális sáváteresztő szűrő kialakítására vonatkoznak. A sáváteresztő szűrő tervezése során ismert vagy kiszámított frekvenciaspektrumból indulunk ki, #mint amilyen például a 2. ábrán is látható. A 2. ábra az egyes jelek szintjét a UN hálózati feszültség százalékában adja meg: A folyamatos vonalat UN hálózati feszültség felharmonikusaira a VDE 04 20 ajánlás alapján, a szaggatott vonalak pedig a körvezérlési rendszerekben alkalmazott vezérlési frekvenciákra, ahol a körvezérlési frekvenciákat szokás szerjnt a Un hálózati feszültség százalékának megfelelő szinttel ábrázoltuk. Véges berezgési idő eléréséhez egy optimális szűrőnek csupán a zavaró hálózati felharmonikusok és az idegen körvezérlési frekvenciák keskeny tartományában kell nagy csillapítási értéket felmutatnia. A közbenső frekvenciatartományokban elegendő kisebb csillapítás is a zaj vagy egyéb hálózati zavarok elnyomására, A hálózati felharmonikusokat nem spektrális vonalként, hanem kis frekvenciatartományokként kell tekintenünk, mivel a hálózati frekvencia például 49—50,5 Hz megengedett tűrési tartományban ingadozik és így a hálózat felharmonikusai sem tekinthetők állandónak. Ugyanígy a különböző körvezérlési frekvenciák is adott tűrésmezőben mozognak. Optimálisnak tekinthető szűrő csillapítási karakterisztikája, amely adott feltétel esetén a kimeneten maximális teljesítményviszonyt eredményez a hasznos és a zavaró jelek között /hangolt szűrő/, látható a 3. ábrán. Az ismertetett példában azonban idegen körvezérlési frekvenciákat nem vettük figyelembe. Ilyen szűrő analóg-szűrőként nem valósítható meg. Digitális szűrőként történő kialakítása is bonyolult kapcsolási elrendezést, berendezés ráfordítást igényel, mivel nagy szűrési rendszám és ezáltal mintavételezési időnként nagyszámú szorzásra és összeadásra van szükség. Egy ilyen optimális szűrő esetében azonban hozzávetőlegesen már a UN hálózati feszültség 0,1%-ának megfelelő szintű körvczérlési frekvencia is kielégítő, méghozzá a UN hálózati feszültség felharmonikusai teljes tűréstartományban. A szükséges vételi szint adott bithiba valószínűség függvénye. A találmány szerinti körvezérlésvevő egyik előnyös kiviteli alakja értelmében úgynevezett szuboptimális szűrőt javasoltunk, amely szinte ugy|po!yan alacsony vételi szintet tesz lehetővé, azonban lén^gesen egyszerűbben megvalósítható. Ennek során olyan digitális sáváteresztő szűrőt all:almazunk, amelynek impulzus válaszfüggvényét az alábbi összefüggés hja le: ' f c . sin / co „kT + </>/, O < k < N—1 eW io egyéb k értéknél. Itt a c szűrőállandó, a T periódusidő, és a 0 fázis-, tolás úgy van megválasztva, hogy egyszerű g/k/ szűrőegyütthatók adódnak ki, mégpedig csupán a -1,0, vagy +1 értékek. A szűrő x/k/ bemeneti jelsorozata és y/k/ kimeneti értéke közötti összefüggést az alábbi képlet adja meg: 1 N-l y/k/ ' = g/i/ * /k-i/ i = 0 Az egyszerű g/k/ --1,0 vagy +1 szűrőegyütthatókkal a szűrő megvalósításához csupán összeadásokra és kivonásokra van szükség. Ha például a fs mintavételi frekvenciát a f0 körvezérlési frekvencia hatszorosára válasszuk, a c szűrőállandó* = 2/ \/3 és a 0 fázistolás = 0°, úgy az 5. ábrán feltüntetett g/k/ szűrőegyütthatókat kapjuk: 0,1,1,0, -1, -1,... Az itt ajánlott, szuboptimális szűrő további előnyös tulajdonsága a visszahajló karakterisztikájú szűrőtípus alkalmazhatósága. Ezzel a szűrő 'magvalósítása tovább egyszerűsödik. Ha a g/k/ szűrőegyüttható =0, 1, 1,0, -1, -1,... úgy az alábbi különbségi egyenletet kapjuk: y/k/ = y/k— 1 / — y/k-2/ * x/k—1/ — x/k—N—1/. Az y jkj kimeneti érték számításához a szűrő N rendszámától függetlenül csupán két kivonásra és egy öszszeadásra van szükség. / Az ismertetett szűrő meghatározott fk frekvenciákat az amplitúdó menetében lévő nullhelyek révén teljes mértékben elnyom. Ezekre a frekvenciákra igaz, hogy k = - fs k = 0,1... ...N-l N k./N 5 — •- N 6 6 A szűrő eme tulajdonságát a hálózati frekvencia és felharmonikusai eliminálására használjuk. Ezt a fs mintavételi frekvencia és a szűrő N rendszámának alkalmas megválasztásával éljük el. Jellemzőnek mondható fQ = 216,2/3 Hz körvezérlési frekvenciára fs mintavételi frekvenciaként fs = 6. f„ = 1300 Hz adódik. A fN= 50 Hz hálózati frekvencia elnyomása az öszszes felharmonikust beleértve az alábbi N rendszámú szűrőknél valósul meg: N = 78,156,234,312,390... Ezeknél a N rendszámú szűrőknél ezen túlmenően a 16,2/3 Hz-es raszterben lévő idegen vezérlő frekvenciák teljes mértékű elnoymása is megvalósított. Könnyű belátni, hogy a paraméterek megfelelő megválasztásával más raszterben lévő vezérlő frekvenciák elnyomása is megvalósítható, például 8,1/3 Hz, vagy 4 1/6-od Hz-es raszterben lévő vezérlőfrekvenciáké. A 4. ábra N=78 rendszámú szuboptimális szűrő csillapítási görbéje látható. Ilyen szűrő berezgési ideje rövid, kb. 60 ms. . ^ ; Két vagy több szűrő soros kapcsolása még nagyobb variációs lehetőséget biztosít a csillapítási görbe tekintetében és frekvenciaeltérés esetén hasonlóan kedvező eredményeket biztosít, mint a 6 fáziszárt hurokáramkör alkalmazása. Átfogó kísérletsorozatokat hajtottunk végre egy optimális é#egy szuboptimális digitális szűrővel, ahol az elméletileg kiszámított várható eredmények gyakorlatilag maradéktalanul beigazolódtak. A kísérletek azt is megmutatták, hogy a javasolt szuboptimális szűrő például a közismert Intel 8085 típusú 8 bites mikroprocesszorral is megvalósítható és, hogy az ezzel felszerelt körvezérlésvevők a gyakorlati üzemelés során hasonlóan kedvező tulajdonságokat mutattak fel, mint az optimális szűrővel ellátott körvezérlésvevők. 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 4
