УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВОЗБУЖДЕНИЯ УДАРНЫХ ИМПУЛЬСОВ Российский патент 1994 года по МПК G01H17/00 

Изобретение относится к устройствам испытательной техники и может быть использовано для испытаний изделий на ударные нагрузки с помощью электромеха- нических силовозбудителей.

Известно устройство для возбуждения ударных импульсов, содержащее последовательно включенные источник питания, первый зарядный ключ, батарею конденсаторов и первый разрядный ключ, электромеханический силовозбудитель с установленным на его подвижной части вибропреобразователем, электрическую демпфирующую цепь, включающую последовательно соединенные фазовращатель, вход которого подключен к выходу вибропреобразователя, фазоинвертор, второй разрядный ключ и сумматор, второй вход которого подключен к выходу первого разрядного ключа, а выход - к входу электромагнитного силовозбудителя, блок запуска и управляющий элемент, выполненный в виде элемента НЕ, выход которого соединен с управляющим входом второго разрядного ключа непосредственно, а с управляющим входом первого зарядного ключа - через последовательно включенные второй элемент НЕ и элемент ИЛИ, другой вход которого подключен к выходу источника запуска, включенный между выходом источника питания и входом батареи конденсаторов второй зарядный ключ, первый и второй элементы И, выходы которых подключены к входам одноименных зарядных ключей, и управляющий элемент, выходы которого подключены к входу источника запуска и к входам первого и второго элементов И, вторые входы которых подключены к выходу управляющего элемента (1).

Недостаток данного устройства - отсутствие возможности формирования серий разнополярных импульсов для возбуждения вибратора, т.е. ограниченная область применения.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является устройство для возбуждения импульсов, содержащее последовательно соединенные источник питания, первый зарядный ключ, батарею конденсаторов и первый разрядный ключ, электромеханический силовозбудитель с установленным на его подвижной части вибровозбудителем, электрическую демпфирующую цепь, включающую последовательно соединенные фазовращатель, вход которого подключен к выходу вибропреобразователя, фазоинвертор, второй разрядный ключ и сумматор, второй вход которого подключен к выходу первого разрядного ключа, а выход - к входу электромеханического силовозбудителя, блок запуска и первый элемент НЕ, выход которого соединен с управляющим входом второго разрядного ключа непосредственно, а с управляющим входом первого зарядного ключа - через последовательно включенные второй элемент НЕ и элемент ИЛИ, другой вход которого подключен к выходу блока запуска, включенный между источником питания и батареей конденсаторов, второй зарядный ключ, первый и второй элементы И, выходы которых подключены к входам одноименных зарядных ключей и блок управления, выходы которого подключены к источнику запуска и к входам первого и второго элементов И, вторые входы которых подключены к выходу первого элемента НЕ. (2).

Недостаток этого устройства - ограниченная область применения, обусловленная отсутствием возможности формирования серий разнополярных импульсов для возбуждения вибратора.

Целью изобретения является расширение области применения устройства за счет осуществления возможностей формирования чередующихся разнополярных серий импульсов.

Поставленная цель достигается тем, что в известном устройстве для возбуждения ударных импульсов, содержащем последовательно соединенные источник питания, первый зарядный ключ, батарею конденсаторов и первый разрядный ключ, электромеханический силовозбудитель с установленным на его подвижной части вибропреобразователем, демпфирующую цепь, включающую последовательно соединенные фазовращатель, фазоинвертор, второй разрядный ключ и сумматор, второй вход которого подключен к выходу первого разрядного ключа, а выход - к входу силовозбудителя, источник запуска и первый элемент НЕ, выход которого соединен с управляющим входом второго разрядного ключа непосредственно, а с управляющим входом первого разрядного ключа - через последовательно соединенные второй элемент НЕ и элемент ИЛИ, второй вход которого подключен к выходу источника запуска, включенный между источником питания и батареей конденсаторов второй зарядный ключ, первый и второй элементы И, выходы которых подключены к управляющим входам одноименных зарядных ключей и блок управления, причем выход первого элемента НЕ подключен к входам первого и второго элементов И, согласно изобретению, оно снабжено последовательно соединенными выпрямителем, фильтром, третьим элементом НЕ и третьим элементом И, выход которого подключен к управляющему входу источника запуска, второй вход третьего элемента И подключен к выходу батареи конденсаторов через пороговый элемент, между выходом сумматора и входом подвижной части силовозбудителя включен первый коммутатор, второй вход которого подключен к выходу генератора синусоидальных сигналов, выход первого коммутатора подключен также через последовательно соединенные ключевой элемент, второй фазовращатель и первый формирователь прямоугольных сигналов к первому входу фазового ключа, второй вход которого подключен к выходу вибропреобразователя через последовательно соединенные согласующий усилитель, второй коммутатор и второй формирователь прямоугольных сигналов, вход выпрямителя объединен с входом второго коммутатора, а выход фазового ключа через интегратор подключен к управляющим входам первого и второго фазовращателя, управляющие входы первого, второго коммутаторов и ключевого элемента объединены и подключены к прямому выходу второго триггера, единичный вход которого подключен к входу "Пуск" непосредственно, а нулевой вход - через таймер, управляющий вход третьего зарядного ключа подключен к выходу первого элемента НЕ, а третий зарядный ключ включен между выходом источника питания и объединенными входами первого и второго зарядных ключей, вход блока управления подключен к выходу источника запуска, а первый и второй выходы блока управления подключены к вторым входам первого и второго элементов И соответственно.

Кроме того, блок управления содержит счетчик импульсов, второй и третий триггеры, цифровой компаратор, третий и четвертый коммутаторы, первый и второй регистры задания кода, первый и второй элементы задержки, причем счетный вход счетчика импульсов подключен к входу блока управления непосредственно, а к входу цифрового компаратора - через первый элемент задержки, первая и вторая группа входов цифрового компаратора подключены к прямым выходам разрядов счетчика импульсов и к группе выходов третьего коммутатора соответственно, первая и вторая группы входов которого подключены к группам выходов первого и второго регистров задания кода соответственно, выход цифрового компаратора подключен к входу "Сброс" счетчика импульсов и счетному входу второго триггера, прямой выход которого подключен к управляющим входам третьего и четвертого коммутаторов, вход четвертого коммутатора через второй элемент задержки подключен к выходу цифрового компаратора, первый и второй выходы четвертого коммутатора подключены к нулевому и единичному входам третьего триггера, инверсный и прямой выходы которого подключены к первому и второму выходам блока управления соответственно, нулевой вход второго триггера и единичный вход третьего триггера подключены к внешнему входу "Предустановка".

Введенные новые элементы и функциональные связи позволяют формирователь импульсные последовательности чередующейся полярности с заранее заданным числом импульсов для возбуждения силовозбудителя в последовательности импульсов каждой полярности, что расширяет область применения устройства.

На чертеже представлена структурная схема устройства для возбуждения ударных импульсов.

Устройство содержит источник 1 питания, батарею 2 конденсаторов, электромеханический силовозбудитель 3, вибропреобразователь 4, согласующий усилитель 5, регулируемый фазовращатель 6, фазоинвертор 7, первый и второй зарядный ключи 8 и 9 соответственно, первый и второй элементы НЕ 10 и 11 соответственно, сумматор 12, источник 13 запуска, элемент ИЛИ 14, первый разрядный ключ 15, второй разрядный ключ 16, пороговый элемент 17, третий элемент И 18, выпрямитель 19, фильтр 20, третий элемент НЕ 21, второй и третий элементы И 22 и 23 соответственно, первый, второй коммутаторы 24, 25, генератор синусоидальных сигналов 26, ключевой элемент 27, второй регулируемый фазовращатель 28, первый и второй формирователи прямоугольных сигналов 29, 30 соответственно фазовый ключ 31, интегратор 32, первый триггер 33, таймер 34, вход "Пуск" 35, третий зарядный ключ 36, блок 37 управления, который содержит счетчик 38 импульсов, второй и третий триггеры 39, 40 соответственно, цифровой компаратор 41, третий и четвертый коммутаторы 42, 43, регистры 44, 45 задания кода, первый и второй элементы 46, 47 задержки соответственно, вход "Предустановка" 48.

Блоки и элементы устройства соединены следующим образом.

Выход источника 1 питания через третий разрядный ключ 36 подключен к объединенным входам зарядных ключей 8 и 9, выходами подключенных к входам батареи 2 конденсаторов, выход которой через последовательно соединенные первый разрядный ключ 15 и сумматор 12 подключен к первому входу первого коммутатора 24, второй вход которого подключен к выходу генератора 26 синусоидальных сигналов, а выход - к входу электромеханического силовозбудителя 3, с установленным на его подвижной части вибропреобразователем 4, выход которого через последовательно соединенные согласующий усилитель 5 подключен к входу второго коммутатора 25, первый выход которого через второй формирователь 30 прямоугольных сигналов подключен к входу фазового ключа 31, второй вход которого подключен к выходу первого коммутатора 24 через последовательно соединенные ключ 27, второй регулируемый фазовращатель 28 и первый формирователь 29 прямоугольных сигналов. Выход фазового ключа 31 через интегратор 32 подключен к управляющим входам фазовращателей 6 и 28.

Второй вход фазовращателя 6 подключен к второму выходу второго коммутатора 25, а выход - к второму входу сумматора 12 через последовательно соединенные фазоинвертор 7 и второй разрядный ключ 16.

Выход разрядного ключа 15 через последовательно соединенные элементы НЕ 10, 11 и элемент ИЛИ 14 подключен к своему управляющему входу. Управляющий вход коммутатора 24 объединен с управляющим входом коммутатора 25 и ключа 27 и подключен к прямому выходу триггера 33, единичный вход которого подключен к входу "Пуск" 35 непосредственно, а нулевой вход - через таймер 34.

Управляющие входы ключей 8, 9 подключены соответственно через второй и третий элементы И 22, 23 к инверсному и прямому выходам третьего триггера 40 соответственно. Вторые входы второго и третьего элементов И 22, 23 объединены и подключены к выходу первого элемента НЕ 10. Выход батареи 2 конденсаторов подключен к входу порогового элемента 17, выход которого подключен к первому входу первого элемента И 18, второй вход которого подключен к выходу согласующего усилителя 5 через последовательно соединенные выпрямитель 19, фильтр 20 и третий элемент НЕ 21.

Выход первого элемента И 18 через источник 13 запуска подключен к второму входу элемента ИЛИ 14 и входу счетчика 38 непосредственно, а к входу цифрового компаратора 41 - через первый элемент 46 задержки. Выход цифрового компаратора 41 подключен к входу "Сброс" счетчика 38, и счетному входу триггера 39 непосредственно, а к входу четвертого коммутатора 43 через второй элемент 47 задержки.

Первая и вторая группы входов цифрового компаратора 41 подключены к группам выходов прямых разрядов счетчика 38 и третьего коммутатора 42 соответственно, первая и вторая группа входов которого подключены к группам выходов первого и второго регистров 44, 45 задания кода. Управляющие входы третьего и четвертого коммутаторов 42, 43 объединены и подключены к прямому выходу второго триггера 39. Первый и второй выходы четвертого коммутатора 43 подключены к нулевому и единичному входам третьего триггера 40. Управляющий вход третьего зарядного ключа 36 подключен к выходу первого элемента НЕ 10.

Устройство для возбуждения ударных импульсов работает следующим образом.

В исходном состоянии триггер 40 находится либо в нуле, либо в единице в зависимости от полярности формируемой первой серии импульсов (например, состояние "единица" соответствует формированию серии импульсов положительной полярности, нуль-формированию серии импульсов отрицательной полярности).

Пусть триггер 40 для определенности установлен в единицу при подаче сигнала на вход "Предустановка" 48, при этом источник 13 запуска отключен (на его выходе нулевой сигнал), на выходе элемента НЕ 10 есть сигнал, поэтому на выходе элемента НЕ 11 сигнала нет, разрядный ключ 15 разомкнут, ключ 9 замкнут, ключ 36 также замкнут. Происходит заряд батареи 2 конденсаторов через ключ 36 и 9 (положительная полярность) до напряжения, задаваемого источником 1 питания. При достижении напряжением на батарее 2 конденсаторов порога срабатывания порогового элемента 17, на его выходе формируется сигнал, поступающий на вход блока И 18. Так как в режиме установления положения равновесия на выходе элемента НЕ 21 есть сигнал, то на выходе элемента И 18 появляется сигнал, поступающий на вход источника 13 запуска. Источник 13 запуска формирует сигнал, поступающий через элемент ИЛИ 14 на управляющий вход разрядного ключа 15, который замыкается и в обмотку подвижной катушки силовозбудителя 3 через сумматор 12 и коммутатор 24 подается импульс тока, обусловленный разрядом батареи 2 конденсаторов. При этом на выходе элемента НЕ 10 сигнал отсутствует, благодаря чему ключи 9, 36 размыкаются, а замкнутое состояние разрядного ключа 15 даже при отсутствии сигнала с выхода источника 13 запуска обеспечивается наличием сигнала на выходе элемента НЕ 11, а значит и элемента ИЛИ 14. Одновременно импульсный сигнал с выхода источника 13 запуска поступает на вход счетчика 38, увеличивая его содержимое на единицу младшего разряда.

В исходном состоянии триггер 39 устанавливается в нуль по входу "Предустановка" 48. При этом входной сигнал четвертого коммутатора 43 поступает на единичный вход триггера 40, а на выход коммутатора 42 поступают сигналы с выхода регистра 44 задания кода, определяющего число импульсов последовательности положительной полярности.

Импульсный сигнал с выхода источника 13 запуска через элемент 46 задержки поступает на вход цифрового компаратора 41. При равенстве содержимого счетчика 38 и кода на выходе регистра 44 задания кода, на выходе цифрового компаратора 41 формируется сигнал, поступающий на вход "Сброс" счетчика 38 и на счетный вход триггера 39, устанавливая его в единицу (первоначально триггер 39 был установлен в нуль), а триггер 40 в единицу по входу "Предустановка" 48). При этом сигнал с входа коммутатора 43 поступает на нулевой вход триггера 40, устанавливая его в нуль, благодаря чему замыкается ключ 8 и заряд батареи 2 конденсаторов осуществляется в противоположной полярности по отношению к формируемой ранее серии импульсов.

При установлении триггера 39 в единицу на выход коммутатора 42 поступают сигналы с выхода регистра 45 задания кода, определяющего число импульсов в серии отрицательной полярности для возбуждения вибровозбудителя 3.

В исходном состоянии триггер 33 устанавливается в единицу по входу "Пуск" 35, на выход коммутатора 24 поступает сигнал с выхода генератора 26 синусоидальных сигналов, который далее подается в катушку подвижной части силовозбудителя 3, вызывая колебательный характер перемещения подвижной части силовозбудителя 3. Синусоидальный сигнал с выхода вибропреобразователя 4 через согласующий усилитель 5, коммутатор 25 и формирователь 30 прямоугольных сигналов поступает на вход фазового ключа 31, на второй вход которого поступает сигнал с выхода коммутатора 24 через ключ 27, фазовращатель 28 и формирователь 29 прямоугольных сигналов.

Сигнал с выхода фазового ключа 31 поступает на интегратор 32 и далее на управляющие входы фазовращателей 6 и 28. Управляющий сигнал на входах фазовращателей 6 и 28 изменяется до тех пор, пока разность фаз сигналов на входе силовозбудителя 3 и выходе согласующего усилителя 5 будет равна нулю.

Через интервал времени, определяемый длительностью процесса корректировки фазы фазовращателей 6 и 28 (устанавливаемый заранее временем срабатывания таймера 34, например ждущего мультивибратора) триггер 33 устанавливается в нуль. При этом к выходу коммутатора 24 оказывается подключенным выход сумматора 12, ключ 27 размыкается, а вход коммутатора 25 подключается к входу фазовращателя 6.

Таким образом, происходит формирование серий импульсов положительной и отрицательной полярностей, число импульсов в которых определяется содержимым регистров 44, 45 задания кода соответственно, причем происходит чередование разнополярных серий импульсов.

По сравнению с прототипом предложенное устройство имеет преимущество: более широкая область применения за счет формирования серий импульсов чередующейся полярности.

Изобретение относится к испытательной технике и может быть использовано для испытаний изделий на ударные нагрузки с помощью электромеханических силовозбудителей. Цель изобретения - расширение области применения устройства за счет осуществления возможности формирования серий разнополярных импульсов. В известном устройстве, содержащем источник 1 питания, батарею 2 конденсаторов, электромеханический силовозбудитель 3, вибропреобразователь 4, согласующий усилитель 5, регулируемый фазовращатель 6, фазоинвертор 7, первый и второй зарядный ключи 8 и 9, первый и второй элементы НЕ 10 и 11, сумматор 12, источник 13 запуска, элемент ИЛИ 14, первый и второй разрядные ключи 15 и 16, новым является введение порогового элемента 17, третьего элемента И 18, выпрямителя 19, фильтра 20, третьего элемента НЕ 21, первого и второго коммутаторов 24,25, генератора синусоидального сигналов 26, ключевого элемента 27, второго регулируемого фазовращателя 28, первого и второго формирователя прямоугольных сигналов 29, 30, фазового ключа 31, интегратора 32, первого триггера 33, таймера 34, третьего зарядного ключа 36, блока управления 37, который содержит счетчик 38 импульсов, второй и третий триггеры 39, 40, цифровой компаратор 41, третий и четвертый коммутаторы 42, 43, регистры 44, 45 задания кода, первый и второй элементы 46, 47 задержки соответственно. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВОЗБУЖДЕНИЯ УДАРНЫХ ИМПУЛЬСОВ, содержащее последовательно соединенные источник питания, первый зарядный ключ, батарею конденсаторов и первый разрядный ключ, электромеханический силовозбудитель с установленным на его подвижной части вибропреобразователем, демпфирующую цепь, включающую последовательно соединенные фазовращатель, фазоинвертор, второй разрядный ключ и сумматор, второй вход которого подключен к выходу первого разрядного ключа, выход - к входу силовозбудителя, источник запуска и первый элемент НЕ, выход которого соединен с управляющим входом второго разрядного ключа, последовательно соединенные второй элемент НЕ и элемент ИЛИ, выход которого соединен с управляющим входом первого разрядного ключа, вход второго элемента НЕ соединен с выходом первого элемента НЕ, второй вход элемента ИЛИ подключен к выходу источника запуска, включенный между источником питания и батареей конденсаторов второй зарядный ключ, первый и второй элементы И, выходы которых соединены соответственно с управляющими входами источника запуска и первого зарядного ключа, блок управления, отличающееся тем, что, с целью расширения эксплуатационных возможностей, оно снабжено последовательно соединенными выпрямителем, фильтром, третьим элементом НЕ, третьим элементом И, выход которого подключен к управляющему входу второго зарядного ключа, пороговым элементом, вход которого соединен с выходом батареи конденсаторов, выход - с входом первого элемента И, первым коммутатором, вход которого соединен с выходом сумматора, выход - с входом силовозбудителя, генератором синусоидальных сигналов, выход которого соединен с вторым входом первого коммутатора, последовательно соединенными ключевым элементом, вторым фазовращателем, первым формирователем прямоугольных импульсов, фазовым ключом и интегратором, последовательно соединенными согласующим усилителем, вторым коммутатором и вторым формирователем прямоугольных импульсов, второй вход фазового ключа соединен с выходом второго формирователя прямоугольных импульсов, выход первого коммутатора соединен с входом ключевого элемента, вход согласующего усилителя соединен с выходом вибропреобразователя, вход выпрямителя объединен с входом второго коммутатора, выход интегратора соединен с управляющими входами первого и второго фазовращателей, последовательно соединенными таймером и первым триггером, к прямому выходу которого подключены объединенные управляющие входы первого и второго коммутаторов и ключевого элемента, единичный вход первого триггера подключен к входу "Пуск" непосредственно, рулевой вход - через таймер, третьим зарядным ключом, включенным между выходом источника питания и объединенными входами первого и второго зарядных ключей, вход блока управления подключен к выходу источника запуска, а первый и второй выходы блока управления подключены к вторым входам второго и третьего элементов И соответственно. 2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что блок управления содержит счетчик импульсов, второй и третий триггеры, цифровой компаратор, третий и четвертый коммутаторы, первый и второй регистры задания кода, первый и второй элементы задержки, причем счетный вход счетчика импульсов подключен к входу блока управления непосредственно, а к входу цифрового компаратора - через первый элемент задержки, первая и вторая группы входов цифрового компаратора подключены к прямым выходам разрядов счетчика импульсов и к группе выходов третьего коммутатора соответственно, первая и вторая группы входов которого подключены к группам выходов первого и второго регистров задания кода соответственно, выход цифрового компаратора подключен к входу "Сброс" счетчика импульсов и счетному входу второго триггера, прямой выход которого подключен к управляющим входам третьего и четвертого коммутаторов, вход четвертого коммутатора через второй элемент задержки подключен к выходу цифрового компаратора, первый и второй выходы четвертого коммутатора подключены к нулевому и единичному входам третьего триггера, инверсный и прямой выходы которого подключены к первому и второму выходам блока управления соответственно, нулевой вход второго триггера и единичный вход третьего триггера подключены к внешнему входу "Предустановка".