ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ «КОД-ЧАСТОТА ГАРМОНИЧЕСКОГОСИГНАЛА» Советский патент 1969 года по МПК H03M1/60 

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике, может .быть использовано в автоматизированных комплексах, управляемых с помощью ЦВМ, и специальных измерительных системах.

Изв-еетен преобразователь постоянного напряжения в частоту, содержащий перестраиваемый и эталонный кварцевые генераторы, выходы которых подключены через умножители частоты к смесителю с полосовым фильтром на выходе, и систему автоматического обеспечения точности.

Предложенный преобразователь отличается от известного тем, что, с целью увеличения точности преобразования и исключения зависимости ее от нелинейности и разброса характеристики перестройки генератора, в нем выход преобразователя через систему автоматического обеспечения точности и блок сравнения кодов соединен со следящей системой, подключённой к перестраиваемому генератору, а с целью ускорения преобразования, следящая система содержит блок переменных ноэффициеитов, ВХОД иопорого соединен через ВенТ1ИЛИ 1C генератором «моушьсов управления щаговым двигателем и блоком сравнения кодов, а выход подключен к регистру кода следящей системы. Блок переменных коэффициентов может быть выполнен, например, в виде делителя частоты с переменным коэффициентом деления.

На фиг. 1 представлена блок-схема преобразователя; на фиг. 2 - блок-схема следящей системы; на фиг. 3 - блок-схема системы автоматического обеспечения точности.

Перестраиваемый генератор 1, работающий в автоколебательном режиме, является источником .гармонических колебаний. Частота этих колебаний определяется параметрами колебательного контура генератора и, в частности, является функцией емкости и индуктивности контура.

Генератор 1 стабилизирован кварце.м. Его частота /ген изменяется с перестройкой емкости контура следящей системой 2, с выходным валом которой через редуктор соединена ось ротора конденсатора. Таким образом., ча1стота генератора / является функцией угла а поворота вала следящей системы

+А/ (а),

где FO - номинальная частота кварцевого резонатора.

Для расширения диапазона изменения выходной частоты применен умножитель частоты 3, преобразующий частоту генератора в соответствии с формулой.

Неперестравваемый кварщевый генератор 4, вырабатывающий сигнал частоты /о, умножитель частоты 5, аналогичный умножителю 3, и смеситель 6 предназначены для образования сигнала разностной частоты

+ Д/ (Ci) -

Fумн

- га /о rt Д/ (а),

соответствующей преобразуемому коду N. Выделение сигнала частоты FBUX ЯА(а) и фильтрадня комбинационных частот осуществляются нолосовым фильтром 7, подключенным к выходу смесителя €. Полоса нронускания фильтра определяется как п Д/ («макс) - - Д/ (а„„„).

Высокая стенень соответствия значения выходной частоты /вых преобразуемому коду N, хранящемуся в регистре 8, достигается благодаря:

измерению вых и представлению результата измерения в коде системой автоматического обеспечения точности 9;

сравнению Кодов заданного и измеренного значений выходной частоты в блоке сравнения 10;

использованию результата сравнения в качестве входного сигнала следящей системы 2 для дополнительной подстройки частоты-генератора /.

Согласование преобразователя с ЦВМ или другим управляющим .цифровым устройством обеспечивается благодаря выполнению следящей системы 2 на шаговом двигателе, в результате чего достигается высокое качество переходных продессов при больщих скоростях перестройки.

Триггер .11 и регистр разности 12 (см. фиг. 2) предназначены, соответственно, для хранения знака и абсолютного значения результатов сравнения кодов из блока 10. Идентичные коммутируемые вентили 13 и М с логическими схемами типа «И обеспечивают прохождение тактовых сигналов генератора импульсов /5 в канал нравого или левого вращения блока управления 16. Время,, в течение которого вентиль 13 или М отперт и шаговый двигатель 17 через редуктор 18 перестраивает «онденсатор, определяется величиной -кода, записанного в регистре 13, и фиксируется схемой диодной логики 19. Эта схема вырабатывает сигнал окончания отработки шаговым двигателем в тот момент, когда регистр разности 12 обнуляется (сигнал с выхода блока 10 равен нулю).

В случае неравенства сигнала с выхода блока 10 нулю через схему диодной логики типа «ИЛИ 19 -на коммутируемые вентили 13 и 14 подается сигнал разрещения отработки.

|При открывании вентиля 13 или 14 импульсы, вырабатываемые генератором 15, поступают в соответствующий канал блока управления 16. Блок управления подает импульсы в обмотки двигателя 17 в последовательности, необходимой для вращения двигателя в заданном направлении.

Импульсы генератора 15, поступающие в блок управления 16, одновременно проходят через блок переменных коэффициентов 20 на счетный вход регистра разности 12 и обнуляют его по мере отработки двигателем 17 сигнала с выхода блока сравнения 10. Роль блока 20 заключается в следующем. Зависимость /(ос) является в общем случае нелинейной. Это означает, что .цена шага следящей системы постоянна в угловых величинах и переменна в значениях частоты Следовательно, при постоянном весе едини.цы преобразуемого кода вес одного импульса, поступающего на регистр разности 12,

зависит от величины N, а скорость отработки следящей системой меняется. Для устранения этого недостатка служит блок переменных коэффициентов 20, представляющий собой делитель частоты с регулируемым коэффициентом

деления. Коэффициент деления регулируется блоком 10 в соответствии с кодом N. Согласно нелинейности зависимости /(а) цеdFна ша.га выбирается на участке, где -

da

,,

макс., а максимальная скорость отработки

двигателя 17 определяется участком кривой,

где 5J«- - мин. rfa

Перестройка частоты кварцевого генератора/и, соответственно, изменение частоты выходного сигнала преобразования заканчиваются в момент обнуления регистра разности 12. При этоМ схема диодной логики 19 занирает

вентиль 13 или 14 и прекращает поступление импульсов генератора 15 в блок управления 16 двигателем 17.

Система автоматического обеспечения точности (см. фиг. 3), основная задача которой

сводится к высокоточному измерению выходной частоты /вых. построена на принципе последовательного 1счета числа импулысов выоокостабильного генератора 21, которое укладывается во временной интервал, соответствующий К периодам измеряемой частоты.

Вентиль 22 пропускает сигнал измеряемой частоты в течение этих нескольких периодов и отпирается сигналом, поступающим из блока 19 одновременно с запиранием вентиля 13

или 14. Момент обнуления вентиля и формирования временного интервала Г зм К---

вых

определяется счетчиком 23, емкость которого постоянна и выбрана из условия предельного

заполнения при поступлении К импульсов.

Сформированный счетчиком временной интервал определяет время работы вентиля 24, когда через него проходят импульсь высокостабильного измерительного генератора 21.

Эти импульсы используются для заполнения счетчика 25, в котором записывается измеренное значение выходной частоты. При заполнении счетчика 23 запираются вентили 22 и 24, что соответствует окончанию измерения частоло, записанное в счетчике 25, переносится в блок сравнения 10, где хранится до окончания последующей отработки йового значения разности кодов из блока 10 следящей системой 2 и очередного измерения частоты выходного сигнала.

Дальнейшая работа преобразователя представляет собой последовательность чередующихся ЦИКЛОВ обработки измерения, приводящих к уменьшению разности между заданным кодом и КОДОМ, соответствующим РВЫ- , до требуемой точности преобразования.

Предмет изобретения

1. Преобразователь «код-частота гармонического сигнала, содержащий перестраиваемый и зталонный .кварцевые генераторы, выходы которых подключены через умножители частоты к смесителю с полосовым фильтром на выходе, систему автоматического обеспечения

точности, блок сравнения кодов, следящую систему, отличающийся тем, что, с делью увеличения точности преобразования и исключения зависимости ее от нелинейности и разброса

характеристики перестройки генератора, в нем выход преобразователя через систему автоматического обеспечения точности и блок сравнения кодов соединен со следящей системой, подключенной к перестраиваемому генератору.

2. Преобразователь по п. 1, отличающийся тем, что, с целью ускорения преобразования, в нем следЯЩая система содержит блок переменных коэффициентов, выполненный, например, в виде делителя частоты с переменным коэффициентом деления, вход которого соединен через вентили с генератором импульсов управления шаговым двигателем и блоком сравнения кодов, а выход подключен к регистру кода следящей системы.

9иг.1

От блока Ю

J

к блоку 22,

О т блока Ю