Устройство для регулирования частоты колебаний вибростенда Советский патент 1979 года по МПК G05D19/02 

I . Изобретение относится к вибрационной технике и предназначено для систем управ ления установками синусоидальной вибрашга и контроля их работы. Известны устройства предназначенные для данной цели 1 и 2. Основными недостатками этих устройств являются большое значение коэффициента нелинейных искажений выходного сигнала, вызванного присутствием нейдеальногр формирователя треугольного напряжения в синусоидальное и нестабильность частоты, вызванная дрейфом генератора, управляемого- напряжением. Наиболее близким техническим решением является устройство для регулирования частоты колебаний вибростенда, содержапюе генератор импульсов, последователь но соединенные реверсивный счетчик, генератор синусоидального напряжения, блок автоматической регулировки усиления и усилитель мощности, последовательно соединенные внбропреобразователь, согласующий усилитель, детектор и интегратор, вы ХОД которого соединен с управляющим входом блока автоматической регулировки усиления, а управляющие входы - с выходами реверсивного счетчика, управляющий вход которого подключен к выходу триггера, и первый и второй цифровые компараторы з. Недостатком этого устройства являет ся уход частоты, составляющий не меньше 0,1%, что достигает 1О Гц на верхней частоте диапазона ЮООО Гц. При исследовании на вибростенде изделий с высокодобротными механическими резонансами требуется точность в единицы герц и,следовательно, проведение длительных испы-г таний на резонансных частотах с помощью известного устройства является весьма затруднительным. Кроме того, ход частоты не позволяет полностью реализовать возможности цифрового способа управления пределами качания частоты, а характеристики известного устройства сильно зависят от температуры и влажности воздуха, что затрудняет его применение в полевых условиях. 36 Цепь изобретения - повышение точности устройства путем устранения ухода частоты выходного сигнала в широком диапазоне изменения параметров окружающей среды при длительной работе на фиксированных частотах и обеспечения превдзионной установки пределов качания час тоты при работе в автоматическом режиме. Указанная цель достигается за счет того, что устройство содержит переключатель, ключ, два элемента ИЛИ, блок памяти, третий цифровой компаратор и ци нровой частотомер, вход которого соединен с М)1ходом усилителя мощности, а выходыс входами цифрювых компараторов и блока памяти, выводы которого подключены к соответствующим входам, третьего цифрового компаратора, первый и второй выходы -которого соединены с первыми вводами соответственно первого и второго-элементов ИЛИ, выходы KOTO| jx соединены с Входами триггера, а вторые входы - с выходами соответственно первого и второго цифровых компараторов, а третий выход третьего цифрового компаратора подключен к управляющему входу ключа, вход Которого соединен с выходом генератора импульсов и с входом переключателя, а вь1ход - со счетнЬ1м вх:одом реверсивного счетчика и с первым-выходом переключателя, второй выход которого подключен к управляющему входу блока памяти. На чертеже представлена структурная схема устройства. Устройство содержит генератор импульсов 1, ключ 2, переключатель 3, реверсивный счетчик 4, генератор 5 синусоиП&пьпого напряжения, управляемый кодом, цифровые компараторы 6,7, интегратор 8, блок автоматической регулировки усиления 9, усилитель мощности Ю, цифровой частотомер 11, блок памяти 12, цифровой компаратор 13, первый эпемент ИЛИ 14, триггер 15, вибропреобразователь 16, согласующий усилитель 17, детектор 18, второй элемент ИЛИ 19. Устройство работает следующим образом. В автоматическом режиме импульсы с генератора 1 через замкнутые контакты переключателя 3 поступают на счетный вход реверсивного счетчика 4. На выходе реверсивного счетчика 4 образуется меняющийся во времени код, который управляет частотой генератора 5 и постоянной времени интегратора 8, Сигнал генератора 5, пройдя через блок 9 и уси7литель мощности 10, возбуждает механические колебания вибростенда. Вибропреобраз.ователь 16 преобразует их в напряжение, которое усиливается согласующим усилителем 17, детектируется детектором 18, интегрируется интегратором 8 и поступает на управляющий вход блока 9, автоматически поддерживая заданный уровеНь вибрации. Цифровой частотомер 11 измеряет истинное значение частоты сигнала на выходе устройства. Цифровые компараторы 6 и 7 в момент совпадения текущей частоты, измеренной частотомером 11, с запрограммированными на их вторых входах пределами качания через элементы ИЛИ 14, 19 переключают триггер 15, осуществляя реверс реверсивного счетчика 4 и изменяя направление развертки частоты на обратное.. При работе на фиксированной частоте происходит следующее. В момент переключения режима работы с автоматического качания на фиксированную частоту контакты переключателя 3 отключают вход реверсивного счетчика 4 от выхода генератора импульсов 1 и одновременно дают команду на запись в блок памяти 12 фиксированного значения частоты, измеряемого частотомером 11. Цифровой компаратор 13 сравнивает показания частотомера 11 с записанным в блоке памяти 12 значением и при равенстве кодов на входах выдает сигнал на управляющий вход ключа 2, исключающий прохождение импульсов генератора 1 на вход реверсивного счетчика 4. Если в процессе работы происходит уход частоты генератора 5 вследствие временной или температурной нестабильности, то показание частотомера 11 будет отличаться от записанного ранее в блок памяти 12. В зависимости от знака отклонения частоты на одном из выходов цифрового компаратора 13 появится сигнал, который через элементы ИЛИ 14, 19 установит триггер 15 в положение, при котором осуществляется требуемое направление счета реверсивного счетчика 4, а на управляющем 1зходе ключа 2 в случае несовпадения показаний частотомера 11с записанным в блоке памяти 12 значением, появится сигнал. разрешающий прохождение импульсов генератора на вход реверсивного счетчика 4. Изменение кода на выходе реверсивного счётчика Ш)1зовет изменение частоты генератора 5 до значения, записанного в

блоке памяти 12, Таким образом, уход частоты, вызванный нестабильностью синусоидального напряжения генератора 5 будет компенсироваться изменением состояния реверсивного счетчика с точностью, которая может быть сколь угодно высокой и зависит лишь от числа разрядов реверсивпого счетчика 4 и частотомера 11. Предлагаемое устройство обеспечивает отсутствие ухода частоты в течение сколь угодно долгого отрезка времени и, вследствие применения компенсаций ухода в цифровом виде, некритично к старению элементов и к изменениям в широких пределах температуры и влажности окружающей среды, что позволяет использовать его в полевых условиях. Измерение часто томером истинного значения частоты с выводом на регистрирующие устройства ЭВМ позволяет документировать испытания, производить прецизионную установку пределов качания частоты. В устройстве может осуществляться автоматическая установка частоты от ЭВМ без всяких дополнительных устройств, для чего достаточно подключить код частоты от ЭВМ на вход цифрового компаратора 13 вместо выхода блока памяти. Формула изобретения Устройство для регулирования частоты колебаний вибростенда, содержащее генератор импульсов, последовательно соеди-г ненные реверсивный счетчик, генератс синусоидального напряжения, блок автоматической регулировки усиления и усилитель мощности, последовательно соединенные вибропреобразователь, согласующий усилитель, детектор и интегратор, выход которого соединен с управляющим входом блока автоматической регулировки усиления, а управляющие входы - с выхо5 дами реверсивного счетчика, управляющий вход которого подключен к выходу триггера, и первый и второй цифровые компараторы, отличающееся тем, чтЬ, с целью повышения точности, оно содержит переключатель, ключ, два элемента ИЛИ, блок памяти, третий цифровой компаратор и цифровой частотомер, вход которого соединен с выходом усилителя мощности, а даходь - с входами цифро ых компараторов и блока памяти, выходы которого подключены и соответствующий входам третьего цифрового компаратора, первый и второй выходы которого соединены с первыми входами соответственно первого и второго элементов ИЛИ, выходы которых соединены с входами триг- . гера, а вторые входы - с выходами соответственно первого и второго цифровых компараторов, а третий выход третьего цифрового компаратора подключен к управляющему вхЬду ключа, вход которого соединен с выходом генератора импульсов и с входом. переключателя, а выход - со счетным входом реверсивного счетчика и с первым выходом переключателя, второй выход которого подключен к управляющему входу блока памяти. . Источники информации, , принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР № 347612, кл. G О1 М 7/00, 1972. 2.Патент США № 3477281, кл. 73-67, 1969. 3. Авторское свидетельство СССР по аявке № 2137476/28, 22.05.75 (проотип).