Устройство для регулирования колебаний Советский патент 1986 года по МПК G05D19/02 

Изобретение относится к испытательной технике и предназначено для. испытаний изделий на импульсные нагрузки.

Цель изобретения - повьпиение точности формирования импульсов возбуждения вибратора за счет снижения искажений, обусловленных переходным колебательным процессом, при одновременном расширении диапазона регулирования скважности.

На чертеже приведена блок-схема устройства для регулирования колебаний.

Устройство содержит последовательно соединенные генератор 1 периодических сигналов, регулятор 2 амплитуды, первый ключевой элемент 3, усилитель 4 мощности, вибратор 5, вибропреобразователь 6, согласующий усилитель 7, измеритель 8 пикового значения, блок 9 памяти, блок 10 сравнения, на второй вход которого подается опорное напряжение, формирователь 11 прямоугольных сигналов, инвертор 12, счетчик 13 импульсов, первый дифференцирующий блок 14, первый элемент И 15, второй триггер 16, первый триггер 17, второй дифференцирующий блок 18, задатчик 19 числа импульсов, элемент ИЛИ 20, третий и второй ключевой элементы 21 и 22 соответственно, второй элемент И 23, первьй и второй элемент НЕ 24 и 25 соответственно, фильтр 26, выпрямитель 27, нуль-орган 28. Выход генератора 1 периодических сигналов через регулятор 2 амплитуды соединен с входом первого ключевого элемента 3, выход которого через усилитель 4 мощности и элемент ШШ 20 подключен к подвижной катушке вибратора 5. На испытуемом объекте (не показан) установлен вибропреобразователь 6,

to

IS

20

ключевой элемент 22 и инвертор к одному из входов элемента ИЛ

Выход формирователя 11 подк к первому входу первого элемен через первый дифференцируюпщй 14, к второму входу которого п чен прямой выход второго тригг

Единичный вход триггера 16 нен с выходом счетчика 13, вто вход которого подключен к выхо мирователя 11 прямоугольных си лов .

Выход элемента И 15 соедине единичньм входом первого тригг 17, нулевой вход которого соед через нуль-орган 28 с выходом сующего усилителя 7.

Управляющий вход третьего к вого элемента 21 соединен с вы согласующего усилителя 7 через довательно соединенные выпрями 27, фильтр 26 и первый элемент Прямой выход триггера 17 соеди с управляющим входом первого к вого элемента 3 и с управляющи дом блока 9 памяти непосредств а через второй дифференцирующи 18 - с нулевым входом триггера Выход первого ключевого элемен через задатчик 19 числа импуль соединен с входом Останов сч 13. Управляющий вход второго к вого элемента 22 соединен с вы второго элемента И 23, один вх которого соединен с нулевым вы триггера 17, а другой - с выхо первого элемента НЕ 24 через в элемент НЕ 25.

Устройство работает следующ образом.

Генератор 1 периодических с лов вырабатывает на выходе син дальное напряжение, которое че регулятор 2 амплитуды поступае

25

30

JS

40

подключенный выходом через последова- 45 на вход ключевого элемента 3.

тельно соединенные согласующий усилитель 7 и измеритель 8 пикового значения к входу блока 9 памяти, выход которого соединен с одним входом блока 10 сравнения, к второму входу которого подключен выход источника опорного напряжения Uj,. Выход блока 10 соединен с управляющим входом регулятора 2 амплитуды, выход которого через третий ктаочевой элемент 21 подключен к входу формирователя 11 прямоугольных сигналов, а через последовательно соединенные второй

to

IS

20

2544482

ключевой элемент 22 и инвертор 12 - к одному из входов элемента ИЛИ 20.

Выход формирователя 11 подключен к первому входу первого элемента И 15 через первый дифференцируюпщй блок 14, к второму входу которого подключен прямой выход второго триггера 16.

Единичный вход триггера 16 соединен с выходом счетчика 13, второй вход которого подключен к выходу формирователя 11 прямоугольных сигналов .

Выход элемента И 15 соединен с единичньм входом первого триггера 17, нулевой вход которого соединен через нуль-орган 28 с выходом согласующего усилителя 7.

Управляющий вход третьего ключевого элемента 21 соединен с выходом согласующего усилителя 7 через последовательно соединенные выпрямитель 27, фильтр 26 и первый элемент НЕ 24. Прямой выход триггера 17 соединен с управляющим входом первого ключевого элемента 3 и с управляющим входом блока 9 памяти непосредственно, а через второй дифференцирующий блок 18 - с нулевым входом триггера 16. Выход первого ключевого элемента 3 через задатчик 19 числа импульсов соединен с входом Останов счетчика 13. Управляющий вход второго ключевого элемента 22 соединен с выходом второго элемента И 23, один вход которого соединен с нулевым выходом триггера 17, а другой - с выходом первого элемента НЕ 24 через второй элемент НЕ 25.

Устройство работает следующим образом.

Генератор 1 периодических сигналов вырабатывает на выходе синусоидальное напряжение, которое через . регулятор 2 амплитуды поступает

25

30

JS

40

В исходном состоянии триггер 17 находится в единице, поэтому ключевой элемент 3 открыт. На входе первого элемента НЕ 24 сигнала нет, следовательно третий ключевой элемент 21 открыт, так как на его управляющем входе есть сигнал, обусловленный наличием сигнала на выходе первого элемента НЕ 24. Второй ключевой элемент 22 закрыт, так как на выходе второго элемента И 23 сигнал отсутствует, обусловленньй отсутствием сигналов на его входах.

Положительная, например, полуволна с выхода регулятора 2 амплитуды через ключевой элемент 3, усилитель 4 мощности и элемент ИЛИ 20 поступает, на подвижную катушку вибратора 5. При этом на выходе вибропреобразователя 6 возникает сигнал, который с выхода согласующего усилителя 7 через последовательно соединенные выпрямитель 27, фильтр 26 и первый элемент НЕ 24 поступает на управляющий вход третьего ключевого элемента 21, закрывая его. Ключевой элемент 21 закрыт, до тех пор, пока сигнал на входе элемента НЕ 24 не достигнет порогового уровня (нулевого уровня или близкого к нему), соответствующего установлению подвижной части вибратора 5 в положение устойчивого равновесия (другими словами, окончания переходного процесса перемещения подвижной части после прохождения очередного импульсного сигнала).

Сигнал с выхода формирователя 11 прямоугольных сигналов поступает на вход счетчика 13, определяющего паузу между формируемыми вибратором импульсами. При появлении сигнала на выходе счетчика 13 второй триггер 16 устанавливается в единицу.

Поэтому на выходе первого элемента И 15 появляется импульс прн появлении импульса с выхода первого дифференцирующего блока 14, который устанавливает триггер 17 в единицу (или подтверждает единичное состояние триггера 17).

Одновременно сигнал с выхода первого триггера 17 подается на вход блока 9 памяти и подготавливает его к измерению выходного сигнала вибратора 5, который через вибропреобразователь 6, согласующий усилитель 7 измеритель 8 пиковых значений поступает в блок 9 памяти, который фикси- рует максимальное значение сигнала до начала следукяцего импульса на выхода вибратора 5. Зафиксированное значение в момент паузы сравнивается с опорным в блоке 10 сравнения и подается на управляющий вход регулятора 2 амплитуды, подстраивая амплитуду импульсов до требуемого значения. При достижении сигналом на выходе согласующего усилителя 7 нуле- вого значения, что соответствует моменту окончания прохождения основного импульсного сигнала в обмотке

10

5

20

25

4550 55544484

нибратора 5, срабатывает нуль-орган 28, устанавливая первый триггер 17 в нулевое состояние. При этом в нулевое состояние сигналом с выхода второго дифференцирующего блока .18 устанавливается триггер 16. На обоих входах второго элемента И 23 присутствуют единичные сигналы, поэтому присутствует единичный сигнал и на управляющем входе второго ключевого элемента 22. Следовательно, инвертированный сигнал с выхода регулятора 2 амплитуды через элемент ИЛИ 20 поступает в катушку подвижной части вибратора 5, осуществляя режим активного демпфирования свободных колебаний подвижной части вибратора 5 и сокращая длительность переходного процесса установления подвижной части вибратора в устойчивое положение.

Нулевым сигналом с выхода триггера 17 закрывается-первьй ключевой элемент 3 и отключается блок 9 памяти.

Задатчик 19 числа импульсов, подсоединенный к выходу ключевого элемента 3, подсчитывает число импульсов и при достижении требуемого их количества останавливает счетчик 13.

По сравнению с прототипом предложенное устройство позволяет снизить искажение воспроизводимых сигналов за счет активного демпфирования переходного колебательного процесса установления подвижной части вибратора в устойчивое положение и одновременно уменьшить нижний предел диапазона регулирования скважности воспроизводимых вибратором импульсных сигналов.

30

35

40

Формула изобретения

Устройство для рег лирования колебаний, содержащее последовательно соединенные генератор периодических сигналов -и регулятор амплитуды, последовательно соединенные формирователь прямоугольных сигналов, первый дифференцирзпощий блок, первый элемент И, первый триггер, первый ключевой элемент и усилитель мощности, последовательно соединенные вибратор , вибропреобразователь и согла- суннций усилитель, последовательно соединенные измеритель пикового зяачения, блок памяти и блок сравнения, второй вход которого соединен с выходом источника опорного напряжения, а выход - с вторым входом регулятора амплитуды, последовательно соединен- ные задатчик числа И1чпульсов, счетчик импульсов и второй триггер, а также второй дифференцирующий блок, вход которого подключен к вьпходу первого триггера и к второму входу бло- ка памяти, выход регулятора амплитуды соединен с вторым входом первого ключевого элемента, выход которого подключен к входу задатчика числа импульсов, выход формирователя прямо- угольных сигналов подключен к втором входу счетчика импульсов, выход со- гласукнцего усилителя соединен с входом измерителя пикового значения, а выход второго триггера - с вторым входом первого элемента И, второй вход второго триггера соединен с выходом второго дифференцирующего блока, отличающееся тем, что, с целью повышения точности, в него дополнительно введены последовательно соединенные выпрямитель, фильтр, первый элемент НЕ второй элемент НЕ, второй элемент И, второй ключевой элемент, инвертор и элемент ИЛИ, а также нуль-орган и третий ключевой элемент, первьй вход которого подключен к выходу регулятора амплитуды, а второй вход - к выходу первого элемента НЕ, второй вход второго ключевого элемента подключен к выходу регулятора амплитуды, второй вход элемента ИЛИ соединен с выходом усилителя мощности, а выход - с входом вибратора, выход согласующего усилителя соединен с входом выпрямителя и входом нуль-органа, выход которого подключен к второму входу первого триггера.

Изобретение относится к испы- тательнЫ технике и предназначено для испытания изделий на импульсные нагрузки. Целью изобретения является повьшение точности формирования импульсов возбуткдения вибратора за счет снижения искажений, обусловленных переходным колеоательным процессом, при одновременном расширении диапазона регулирования скважности. Устройство содержит генератор периодических сигналов, регулятор амплитуды, три ключевых элемента, усилитель мощности, вибратор, вибропреобразователь, согласующий усилитель, измеритель пикового значения, блок памяти. блок сравнения с опорным напряжением, формирователь прямоугольных сигналов, инвертор, счетчик импульсов, два дифференцирующих блока, два элемента И, два триггера, задатчик числа импульсов, элемент.ИЛИ, два элемента НЕ, фиксатор, выпрямитель и нуль- орган. Введенные элементы ШШ, нуль- орган, второй элемент И, второй и третий ключевые элементы, мопрями- тель, фильтр и два элемента НЕ и новые функциональные связи приводят к тому, что после формирования импульсов одной полярности в обмотке вибратора и воэнихновении переходного колебательного процесса установления подвижной части вибратора, в обмотку подается инвертированный периодический сигнал с выхода регулятора , полуволны которого находятся в противофазе с полуволнами свободных колебаний подвижной части вибратора, что способствует активному демпфированию переходного колебательного процесса, а следовательно, снижает искажение очередных импульсов сигналов, воспроизводимых вибратором, что приводит к повышению точности при одновременном расширении диапазона скважности за счет уменьшения его нижнего предела. 1 ид. (Л сл 4;а 4 4 00

Редактор Н.Слободяник

Состайитель М.Левина Техред И.ПопоВИЧ

Заказ 4719/51

рнраж 856Подписное

ВНИИШ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб. , д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Корректор Е.Сирохмаи