Устройство для управления возбудителем механических колебаний Советский патент 1985 года по МПК G05D19/02 

Изобретение относится к радиоэлек тронике,, в частности к вибрационной технике,, и может быть использовано при испытаниях на синусоидальную вибрациюо Известно устройство для управления воэе)удителем механических колеба ний, осуществляющее автоматическую развертку сканирование частоты посредством изменения еыкост переменного котзденсатора, поворачивая его ротор с помощью электродвигателя на определешный угол pj. Однако такие устройства обладают недостаточной точностью задания скорости развертки, точностью установок пределов сканирования, низкой надежностью, свойственной -мё аническим узлам, и большой трудностью изменени вида разверток с логарифмической на линейную шкалу частот. Наиболее близким по технической с тцности к изобретению является устройство для управления возбудителем механических колебаний, содержащее генераторы фиксированной и переменной частот, модулятор, фильтр низких частот, формирователь счетных и Шyль сов, делитель частоты, образуюище генератор,-управляемый напряжением, также предв арительный усилитель мощ ности, вибратор, частотомер, нормиру ющий усилитель, сумматор. Кроме того, устройство содержит RS-триггер, за1 атчи:ки нижнего и верхнего преде лов развертки, два компаратора, обра зукщие устройство задания пределов сканирования и управления реверсом, также переключатель вида развертки, два вентиля И (элементы совпадения, реверсивный счетчик, ЦАП, мультиплек сор и стробирующий счетчик. За счет обеспеченз-1Я логарифмической развертки и повьшения степени в томатизации были расширены функцио нальные возможности устройства 21 Однако это устройство обладает большой дискретностью по частоте в области низких частот Цель изобретения - повьшение точ кости и;упрощение устройства. Поставленная цель достигается тем, что в устройство для управления возбудителем механическ{гх; колебаний содержащее последовательно соединенные блок зада1шя пределов сканирования частоты и управления peBepcoMj иервый элемент И, реверсивный счетчик первый цифроаналоговый преобразователь (ЦАП и суммирующий усилитель, ,-вьосод. которого подключен к входу генератора переменной частоты, а также двухпозиционный переключатель вида развертки и второй элемент И, первый вход которого связан с вторым выходом блока задания пределов сканирования .частрты и управления реверсов, а выход - с вторым входом реверсивного счетчика, введены второй цифроаналоговый преобразователь и дешифратор, причем вход блока задания пределов сканирования частоты и управления реверсом подключен к выходу суммирующего усилителя, выход генератора переменной частоты связш с вторыми входами элементов И, вторые входы реверсивного счетчика через дешифратор подключены к первым входам второго цифроаналогового преобразователя, выход которого соединен с вторым входом суммирующего усилителя и через первый вывод перекидного контакта двухпозиционного переключателя вида развертки - с вторым входом первого цифроаналогового преобразователя и с источником опорного напряжения, а второй вход через второй вывод перекидного контакта двухпозиционного переключателя вида развертки - с источником опорного напряже шя и с шиной нулевого потенциала. Таким образом, за счет введения второго ЦАП и дешифратора достигается более высокая точность задания частоты, особенно в области низких частот,й засчет исключения мультиплексора и стробируемого счетчика устройство упрощается. На фиг изображена функциональная схема устройства ; на фиг, 2 работа устройства в логарифмическом , Устройство содержит блок задания пределов сканирования частоты и упрарзления реверсом, первый элемент И 2j раверсивнгзгй счетчик 3, первьш ЦДЛ 4 5 су 1миру1а1 ий усилитель 5, генератор 6 переменной частоты, двухпозиционный переключатель 7 вида развертки, второй элемент И 8, второй ЦАП 9s, дешифратор 10, причем генератор б переменной частоты состоит из генератора I1 фиксированной частоты, генератора управляемого напряжения ХГУН) 12 с й.гюком -автоматическойПодстройки частоты (АЛЧ) 13, модулятора (смесителя) 14, фильтра 15 нижних частот, формирователя 16 импульсов, делителя 17 частоты и задатчика 18 скорости развертки, а блок задания пределов сканирования частоты и управления peBeiscoM 1 содержит в себе задатчики верхнего 19 и нижнего 20 пределов развертки, компараторы 21 и 22 и RS-триггер 23. Устройство для управления возбудителем механических колебаний работает следующим образом. Сигнал с генератора фиксированной частоты 1 преобразуется в формирователе 16 импульсов в последовательности счетных импульсов и поступает на делитель 17 частоты. Задагчик 18 ско рости развертки определяет коэффициент деления делителя 17 частоты и тем самым задает требуемую скорость развертки. Направление развертки зависит от состояния RS-триггера 23 в блоке задания пределов сканирования частоты и управления реверсом, который через элементы И 2 и 8 пропускае импульсы с делителя частоты I7 на один из входов +1 или -1 реверсивного счетчика 3. Младшие разряды реверсивного счетчика подключены к циф ровым входам первого множительного ЦАП 4. Старшие разряды реверсивного счетчика 3 подключены через дешифратор 10 к цифровым входам второго мно жительного ЦАП 9. В первый момент, когда реверсивный счетчик .3 обнулен, в старших разрядах(например, 4-х старших разрядах) находятся нули и дешифратор 10 включает самый младший разряд ЦАП 9. При этом на аналоговый вход ЦАП 4 подано напряжение, равное младшему разряду ЦАП 9 (фиг. 2, орди ната ,- При последующем поступлёгШй импульсов с делителя 17 частоты на вход +1 реверсивного счетчика 3 на, пряжение на выходе ЦАП 4 будет возрастать от нуля до величины, определяемой величиной младшего разряда ЦАП 9. При этом дискретность нарастания напряжения на первом участке (фиг. 2, ось абсцисс) будет определяться ЦАП 4. Например, если ЦАП 4 будет иметь 10-,12 двоичных разрядов, то дискретность будет составлять Т02 - лодТ; только В О Дном из старших разрядов реверсивного счетчи ка 3 появится единица, дешифратор 10 включит второй разряд ЦАП 9 и напряжение на аналоговом входе ЦАП 4 возрастет в два раза, напряжение на выходе ЦАП 4 будет меняться с той же дискретностью, но вес каждого дискрета увеличивается в два раза. При этом напряжение на выходе суммирующего усилителя 5 будет изменяться, как показано на фиг. 2 (соответствует точкам 1 и 2 оси абсцисс . При появлении в старших разрядах дополнительной единицы дешифратор включит третий разряд ЦАП 9 и напряжение на аналоговом входе ЦАП 4 вновь возрастет в два раза и т.д. Такш-1 образом, напряжение на выходе суг-1мнрующего усилителя 5 будет возрастать по кривой, показанной на , фиг. 2. Это напряжение, пропорциональное частоте, поступает на управляющий вход ГУН 12 и изменяет частоту выходного сигнала по показательному закону (логари4)мическая шкала частот) . При этом дискретность.в каждойоктаве частот будет определяться разрядностью ЦАП 4. Для линеаризагщи ТУЕ 12 (с тем, чтобы частота ГУН изменялась пропорционально управляющему напряжению) применена обратная связь от модулятора 14 через фильтр 15 нижних частот и АПЧ 13 на второй вход ГУН 12, причем выход ГУН 12 присоединен к входу модулятора 14. Подобное техническое решение для линеаризации ГУН применено в известном устройстве для управления возбудителем механических, колебаний. I. Напряжение, пропорциональноа частоте, с суммирлгющего усилителя 5 поступает также на первые входы компараторов 21 и 22 верхнего и нижнего пределов развертки, при этом к вторым входам компараторов подшшчены задатчики верхнего I9 и нижнего пределов развертки, выходы компараторов подключены к R и S-входам RS-триггера 23. На компараторах происходит сравнение напряжения, пропорционального частоте (с выхода суммирующего усилителя 5), с верхней и нижней границамн диапазона развертки, установенного на задатчиках 19 я 20, Компараторы в свою очередь управляют состоянием RS-триггера 23,и, следовательно , диапазоном и направлением развертки частоты.

В положении переключателя 1, соответств; Поще1У( линейной развертке, ЦЙЛ 9 отключается, так как на его аналого-; вый вход передается напряжение равное нулю, а на аналоговый вход ЦАП 4 подается опорное напряжение, и напряжение на выходе суммирующего усилителя изменяется по линейному закону в зависимости от состояния реверсивного счетчика 3.

Таким образом, повышается точность задания частоты, особенно в области низких частот, так как дискретность

по частоте в каждой октаве будет определяться разрядностью ЦА.П А, Объединение выхода ЦАП 9 с аналоговьм входом ЦАП 4 позволило получить логарифмическую шкалу частот с высокой степенью аппроксимации.

Упрощение устройства достигается за счет того, что исключается мультиплексор и стробируемый счетчик, размеры и габариты которого значительно превышают введенные схемы ЦАП и дешифратора.

УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ ВОЗБУДИТЕЛЕМ МЕХАНИЧЕСКИХ КОЛЕБАНИЙ, сЪдержащее последовательно соединенные блок задания пределов сканирования частоты и управления реверсом, первый элемент И, реверсивный счетчик, первый дифроаналоговый преобразователь и суммирующий усилитель, выход которого подключен к входу генератора переменной частоты, а также двухпозиционный переключатель вида развертки и второйэлемент И, первый вход которого связан с вторым выходом блока задания пределов сканирования частоты и управления реверсом, а выход - с вторым входом реверсивного счетчика, отличающее ся тем, что, с целью повышения точности и упрощения устройства, оно содержит второй дифроаналоговый преобразователь и дешифратор, причем вход блока задания пределов сканирования частоты и управления реверсом подключен к выходу суммирующего усилителя, выход генератора переменной частоты связан с вторыми входами элементов И, вторые выходы реверсивного счетчика через дешифратор подключены к первым входам второго цифроаналогового преобразователя, выход которого соединен с вторым входом суммирукицего усилите.г (Л Ля и через первый вывод перекидного контакта двухпозиционного переключаС теля вида развертки - с вторым входом первого цифроаналогового преобразователя и с источником опорного напряжения, а второй вход через второй вывод перекидного контакта двухпозицйонного переключателявида развертки с источником опорного напряжения и со с шиной нулевогопотенциала. 4 сл

fpue.Z

r-t

7/w