Устройство для управления синусоидальными колебаниями виброустановки Советский патент 1983 года по МПК G05D19/02 

i Изобретение относится к вибрацио ной технике и предназначено для соз НИН систем испытания изделий на син соидальную вибрацию. Известен генератор вибраций, кот рый имеет в своем составе высокочастотный генератор, входной сигнал которог-о смешивается с сигналом пер менной частоты, изменение которой происходит за счет вращения мотора, управляющего переменным конденсатором. Результат смещения подвергается ф|-шьтрации, после чего выделяетс низкочастотный сигнал, который усил вается и подается на виброустанойку Сигнал обратной связи с виброустановки детектируется, интегрируется н подается в схему АРУ, управляющую -высокочастотным сигналом Г i J. HeдocтaткэJ ш такого генератора . являются малая стабильность частоты генерируемых низкочастотных колебаний за счет наличия управляемого ге нератора и, кроме того, низкая точность периода развертки частот вибрации} которая определяется неидеальными свойствами мотора. -Наиболее близким к предлагаемому устройству является система для управления синусоидальйой вибрацией, в которой генератор импульсов запус кает, реверсивный счетчик, выходной ,код которого численно равен генерируемой частоте вибрации. Этот код .управляет через ключи подключением комплексных сопротивлений к входам си усоидального генератора, при это частота его выходного сигнала равна значению кода на выходе счетчика. Этот сигнал через схему АРУ и уси.лнтель поступает на вход вибростенда. -Его выходной сигнал с датчика через усилитель5 детектор и интегра ,тор поступает на управляющий вход АРУ, поддерживая тем самым на столе вибростеида постоянный уровень ускорения, независимый от частоты виб рации. Выходной код счетчика сравнивается одновременно на двух компараторах с заданными значениями нижней частоты и верхней частоты ра вертки периода вибраций. Выходные сигналы компараторов управляют чере Триггер направлением счета реверсив ного счетчика, при этом изменение частоты вибраций происходит внутри за;хан1-азгх границ L2 3. : Недостатком известного устройства является невысокая стабгшьност 062 частоты вибраций, так как она определяется неидеальными значениякн комплексных сопротивлений синусоидального генератора, которые изменяются в зависимости от температуры, давления и влаги окружающей среды. Изменение значений комплексных сопротивлений вызывает изменение частоты генератора, т.е. снижает стабильность частоты вибраций. Цель изобретения - повышение точности устройства за счет повьшения стабильности частоты вибраций, . Поставленная цель достигается тем, что в устройство, содержащее тактовый генератор, регулируемый усилитель, выход которого через виброустановку связан с входом детектора, выходом подключенного через интегратор к первому входу регулируемого усилителя, компаратор, первый вход которого предназначен для ввода кода верхней частоты синусоидальных вибраций, второй вход - для ввода кода нижней частоты синусоидальных вибраций, а выходы соединены с соответствующими входами триггера, выходом подключенного через реверсивный счетчик к первым входам первого и второго мультиплексоров, введены три блока памяти, три счетчика, два делителя частоты, измеритель частоты и цифроаналоговый преобразователь , причем выход тактового генератора соединен черрз первый делитель частоты с входом первого счетчика, а через второй счетчик с вторым входом первого мультиплексора, выходом связанного с первым входом первого делителя частоты, первый вход первого блока памяти подключен к выходу реверсивногосчетчика и к первому входу второго блока памяти, второй вход - к второму входу второго мультиплексора, к входу устройства и к второму входу второго блока паяяти, а выход - к выходу второго блока памяти и к второму входу второго делителя частоты, выходом связанного через третий счетчик с входом третьего блока памяти, второй выход третьего счетчика соединен с входом измерителя частоты, выход которого подключен к третьему входу компаратора, выход первого счетчика связан с третьим входом второго мультиплексора, выход которого подключен к второму входу реверсивного счетчика, а выход тре310

тьего блока памяти через цифроаиа- лотовый преобразователь соединен с вторым входом регулируемого усилителя.

На чертеже изображена функциональная схема устройства.

Устройство состоит из блоков 1-3 памяти, делителей 4 и 5 частоты, сче чиков 6-8, мультиплексоров 9 и 10, р версйвного счетчика П, триггера 12, компаратора J3, измерителя 14 частот цифроаналогового преобразователя 15, интегратора 16, регулируемого усилителя 17, детектора 18, виброустановки 19, тактового генератора 20,

Вход мультиплексора 10 является линейно-логарифмическим входом устройства. Вход числа Т делителя 4 частоты является входом программирования длительности- периода развертки частоты вибрации устройства. Два дополнительных входа f, и fg компаратора 13 являются входами устройства дпя задания верхней и нижней частот развертки.

Устройство работает следующим образом.

Первый делитель 4 частоты выдает на своем выходе последовательность импульсов, которые запускают счетчик 6. Многоразрядный код на выходе счетчика 6 определяет адрес ячеек памяти блока 3, в котором запомнена информация о параметрах синуса. При этом на выходе блока 3 появляется цифровой синусоидальный сигнал, который преобразуется в преобразователе 15 в аналоговый вид и через усилитель подается на вход виброустановки 19. Обратная связь состоящая из детектора 18, интегратора 16 и усилителя 17, обеспечивает на столе виброустановки заданный уровень амплитуды вибрации. Частоту вибрации определяет частота импульсов на выходе первого делителя.

Для управления частотой импульсов на выходе делителя 5 в блок 1 памяти записывается форма функции

Л(1 К п2

)

П1

2П

1

Q- х П2

2п

где О,- - число в нулевой ячейке блока

памяти;

К - номер ячейки блока памяти, число на выходах младших

4

разрядов реверсивного счетч ка II; п - число двоичных разрядов ядреса блока памяти.

В начале развертки частоты йибрации во времени реверсивный счетчик 11 находится в нулевом состоянии. Тактовый генератор 20 запускает двоичный счетчик 7 и через делитель 4 частоты - двоичный счетчик 6, На выходах счетчиков 7 и 8 образуются импульсы, частота которых падает в два раза по мере роста номера разряда выходов счетчиков 7 и 8. При нулевом состоянии реверсивного счетчика 11 мультиплексор 9 пропускает на свой выход сигналы с минимальной частотой, а мультиплексор 10 - с максимальной. Включается в работу реверсивный счетчик П,на П выходах его младших разрядов начинает возрастать число по линейному закону, Данное число определяет адреса ячеек блоков 1 и 2. Входной сигнал блока 2 при этом подается на вход делителя 5 частоты, который производит следукмцую операцию

К

6b. Iff Ь

где f ,f - частота импульсов на о&х вых

входе и выходе.

Так как число К линейно возрастает, то частота выходных импульсов также растет линейно, начиная с вели чины fpay Qfl- Значение f определяется частотой импульсов тактового генератора, поделенной на 2, где m - число разрядов в счетчиках 7 и 8, При этом на выходе делителя 5 частота импульсоэ вначале имеет минимальную величину, которая медленно возрастает во времени. Частота вибрации также изменяется по указанному закону. При заполнении младших разрядов реверсивного счетчика 11 число на выходах младших разрядов становится равным 2 , что создает частоту импульсов на выходе д-елителя 5, равную 2f - j Q . После этого число на

выходах младших разрядов реверсивного счетчика I1 сбрасывается в ноль asm старших его разрядов записывается первая единица. При этом мультиплексор 9 подает на вход делите5 ля 5 импульсы с частотой , а мультиплексор 10 подключает на вход счетчика 11 импульсы с частотой в два раза меньшей, чем в предыду1щем случае. В результате этого частота импульсов на выходе делителя 5 начинает линейно возрастать со eftS(Qe п значения 2йа(0й по закону -М ) I , причем скорость из зенения во времени числа К уменьшена а два раза по сравнению с предащущим случаем. Поэтому скорость изменения во времени частоты ffat тается равной скорости ее изменения в предьщущем случае. При заполнении вновь всех младших разрядов реверсивного счетчика И в старших разрядах появляется число два, процесс вновь повторяется, и так далее. Таким образом,в процессе развертки частоты вибрации во времени данная частота изменяется по шыейному закону. Скорость возрастания частоты зависит от коэффициснта деления делителя 4, который зад ется оператором, т.е. имеется возмож ность, изменять скорость возрастания частоты вибраций во времени. При заполпенни всех n-j-m разрядов реверсивного счетчика П, частота вибраций падает до минимальной и процесс внов повторяется, Измеритель 14 частоты измеряет частоту повторения импульсов, поступающих с выхода максимума счетчика 8. Эти импульсы повторяются один раз за период считывания всей информации из блока 3, т,е. измеритель 34 частоты измеряет частоту вывода и формации из блока 3 или частоту выво димого синусоидального сигнала и частоту вибрации. Информацию измерителя 1 4 частоты можно для контроля высветить на 1 Д фровом табло. Кроме тох-о,значение частоты вибрации сравнивается в компараторе 13 с нижней и верхней частотами заданного диапазона изменения частоты вибрации. Его вькодные сигналы управляют триггером 1.2, .3 результате чего триггер 2 ycтaнaвл шa.eт направлениесчета реверсивного счетчика 1 таким образом, что при превышении частоты вибрации верхнего заданного значения реверсивный счетчик 11 начинает счет назад, при этом частота вибрации начинает уменьшаться. А при падении частоты вибрации ниже заданного уров ня счетчик 1 1 начинает счет вперед и частота вибрации начинает возрастать При. этом происходит непрерывное сканирование частоты вибрации по ли64не.йному закону между верхним и нижним заданными значениями. При необходимости развертки частоты вибрации во времени по логарифмическому закону на вход лин/лог устройства подается сигнал, который включает в работу блок и выключает блок 2, кроме того, подтоянно подключает через мультиплексор 10 на вход реверсивного счетч1жа 11 один из выходных разрядов счетчика 6, в результате чего в процессе частоты вибрации частота входных мпульсов счетчика 11 всегда постоянна. Устройство работает так же, как и при линейной развертке, только блок 1 обеспечивает вначале изменение частоты выходных импульсов делителя 5 по закону f f &bix о бь/х При возрастании К от О до 2. частота изменяется по экспотенциалт..ному от f.. до 2 f.«..o . В закону от ,,-« до следующем цикле изменения числа на выходах младших разрядов реверсивного счётчика 1i частота изменяется о 2 f,,,,,4o 4 f,,,/OH так далее. Максимальный диапазон частоты вибраций будет составлять от f. до ffth,)/ причем закон изменения частоты будет логарифмический. Предлагаемое устройство имеет тактовьш генератор 20, в котором осуществлена кварцевая стабилизация частоты. При этом стабильность частоты вибрации и стабильность периода повторения генерируемого синусоидального сигнала также-определяются стабихшностью кварцевого генератора. Кроме того, стабильность процесса развертки частоты, т,е. стабильность времени развертки, с-табильность закона развертки, стабильность соблюдения заданных нижней и верхней граничных частот диапазона развертки таклсе. будут определяться стабильностью кварцевого генератора, В устройстве, взятом за прототип, невозможно осуществить кварцевую стабилизацию частоты вибрации, так ак опорный генератор создает сигнал переменной частоты, которая зависит от значения суммы величин комплексньк сопротивлений, подключенных в цепь обратной связи геНера

тора. Данная сумма не является высокостабильной, так как значения комплексных сопротивлений подвержены влияниям внешних условий. Поэтому по сравнению с прототипом предлагаемое устройство имеет значительно повьппенную стабильность частоты вибрации, кроме того, оно имеет возможность создать не только линейный, но и экспоненциальный закон изменения частоты, имеет возмол ность программировать скорость из- , менения частоты вибра1щи,т.е.изменять : период развертки частоты вибрации.

Предлагаемое устройство найдет широкое применение в вибрационной технике, будет способствовать из-за своих высоких характеристик повышению качества проведения вибрационных испытаний. Оно просто в изготовлении и настройке, так как в нем нет сложных обратных связей по поддержанию стабильности генерируемой частоты. Поэтому внедрение устройства будет обеспечивать значительный экономический эффект, проявляющийся на этапе изготовления и экс-, плуатации.

УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ СИНУСОИДАЛЬНЫМИ КОЛЕБАНИЯМИ БИБРОУСТАНОВКИ, содержащее тактовый генератор, регулируемый усилитель, выход которого через виброустановку связан с входом детектора, выхо дом подключенного через интегратор к первому входу регулируемого усилителя, компаратор, первый вход которого предназначен для ввода .кода верхней частоты синусоидальных вибраций, второй вход - для ввода кода нижней частоты синусоидальных вибраций, а выходы соединены с соответствующими входами триггера, выходом подключенного через реверсивный счетчик к первым входам первого и второго мультиплексоров, отличающееся тем, что. с целью повьппения точности, оно содержит три блока памяти, три счетчика, два дeлитeля частоты, измеритель частоты и цифроаналоговый преобразователь, причем выход тактового генератора соединен через первый делитель частоты с входом первого счетчика, а через второй счетчик - с вторым входом первого мультиплексора, выходом связанного с первым входом второго делителя частоты, первый вход первого блока памяти подключен к выходу р.еверсивного счетчика и к первому входу второго блока памяти, второй вхЬд к второму входу второго мультиплексора, к входу устройства и к второму (Л входу второго блока памяти, а выход - к выходу второго блока памяти с и к второму входу второго делителя частоты, выходом связанного через третий счетчик с входом третьего блока памяти., второй выход третьего счетчика соединен с входом измериСП теля частоты, выход которого подключен к третьему входу компаратора, ел выход первого счетчика связан с трео тьим входом второго мультиплексора, О5 выход которого подключен к второму входу реверсивного счетчика, а выход третьего блока памяти через цифроана- логовый преобразователь соединен с вто рым входом регулируемого усилителя.