Устройство для управления возбудителем механических колебаний Советский патент 1982 года по МПК G05D19/02 

( УСТРОЙСТВО для УПРАВЛЕНИЯ ВОЗБУДИТЕЛЕМ

МЕХАНИЧЕСКИХ КОЛЕБАНИЙ

Изобретение относится к радиоэлектронике и может быть использовано в вибрационной технике. Известны приборы с электронным управлением частотой, в состав кото рых входят генератор и преобразователь напряжения в частоту . Недостатками данных приборов являются нестабильность параметров, свойственная аналоговым .устройствам, и снижение точности, вызы ваемое нелинейностью преобразователей напряжения в частоту. Наиболее близким к предлагаемому является устройство для управления возбудителем механических колебаний содержащее генераторы фиксированной и переменной частоты, модулятор, детектор, предусилитель, усилитель мощности, вибратор, формирователь счетных импульсов, делитель частоты задатчик скорости развертки, схемы совпадения, ключ, реверсивный счетчи преобразователь код-аналог ЦАП), компараторы и задатчики нижнего и верхнего пределов разверток частоты 2. Однако известное устройство обладает существенными недостатками. Изменение во времени кода на выходе реверсивного счетчика обеспечивает на выходе преобразователя код-аналог линейно-изменяющееся напряжение. Однако, известные преобразователи напряжения в частоту, в частности наиболее употребительные генераторы переменной частоты на вариканах, обладают нелинейными зависимостями частоты от управляющего напряжения, что приводит к снижению потенциально возможной точности всего устройства. Кроме того для большинства видов механических вибрационных испытаний с сканированием частоты развертку частоты необходимо осуществлять не по линейному, а по логарифмическому закону с увеличением скорости раз395718Г4

вертки с повышением частоты. Извест- .: ды мультиплексора подключены к выхо ное устройство, основанное линейным дам реверсивного счетчика, а выход во времени переключением реверсивного сметчика, логарифмическую разверт ку не обеспечивает. Устройство также не может работат автоматически в циклическом режиме, так как по достижении одного из пределов развертка прекращается и требуется ручное переключение ключа для ее возобновления. Схема управления пределами разверток не обладает достаточной точностью, так как напряже ние на выходе преобразователя коданалог, управляющее работой схемы, может не соответствовать истинному значению частоты на выходе, .вследствие уже отмечавшейся нелинейности преобразования напряжения в частоту. Целью изобретения является повыше ние точности устройства и расширени его области применения. Поставленная цель достигается тем что в устройство для управления возб дителем механических колебаний, содержащее генераторы фиксированной и переменной частоты, подключенные выходами к обоим входам модулятора, выход которого через последовательно соединенные фильтр низких частот, предварительный усилитель и усилитель мощности подключен к вибратору, выход генератора фиксированной часто ты соединен с входом формирователя счетных импульсов, выход которого подключен к входу делителя частоты, управляющий вход которого соединен с задатчиком скорости развертки, суммирующий и вычитающий входы реверсивного счетчика подключены к выходам элементов совпадения, а выходы к входам преобразователя код-аналог, компараторы, первые входы которых соединены с задатчиком нижнего и верхнего пределов развертки, введены последовательно соединенные частотомер, нормирующий усилитель, дифференциальный усилитель и сумматор, а также переключатель вида развертки триггер и последовательно соединенные стробирующий счетчик и мультиплексор, причем вторые входы компара торов связаны с выходом частотомера, а выходы - с соответствующими входами триггера, выходы которого подключены к первым входам соответствующих элементов совпадения, вторые входы которых соединены с выходом переключателя вида развертки,вторые вхок первому входу переключателя вида развертки, второй вход которого связан с выходом делителя частоты и с входом стробйрующего счетчика, выход преобразователя код-аналог соединен с вторым входом дифференциального усилителя и с вторым входом сум матора, выход которого подключен к входу генератора переменной часто-, ты, а вход частотомера соединен с выходом фильтра низких частот. На фиг.1 изображена функциональная схема устройства; на фиг.2 иллюстрируется работа устройства в логарифмическом режиме. В качестве примера изображены диаграммы работы 6-разрядного счетчика, Устройство содержит генераторы фиксированной 1 и переменной 2 частот, модулятор 3,фильтрI низких частот, предварительный усилитель 5 и усилитель мощности 6, вибратор 7, формирователь 8 счетных импульсов, делитель 9 частоты, задатчик 10 скорости развертки. Устройство содержит также реверсивный счетчик 11,элементы 12 и 13 совпадения, преобразователь код-аналог 1, компараторы 15 и 1б, задатчики нижнего 17 и верхнего 18 пределов развертки. В устройство введены частотомер 19, нормирующий усилитель 20, дифференциальный усилитель 21, сумматор 22, переключатель 23 вида развертки, стробирующий счетчик 2Ц, мультиплексор 25 и RS-триггер 26. Устройство для управления возбудителем механических колебаний работает следующим образом. Сигнал с генератора 1 фиксированной частоты преобразуется в формирователе В в последовательность счетных импульсов и поступает на делитель 9 частоты. Задатчик 10 скорости развертки определяет коэффициент деления делителя 9 частоты и, тем самым, задает требуемую скорость развертки. С делителя 9 частоты счетные импульсы поступают на вход переключателя 23 вида развертки. В положении переключателя Линейная счетные импульсы с делителя 9 частоты поступают на первые входы элементов 12 и 13 совпадения и, в зависимости от состояния RS-триггера 59 26, на суммирующий или вычитающий входы реверсивного счетчика 11. При работе в режиме суммирования код на выходе реверсивного счетчика равномерно возрастает со скоростью, определяемой частотой счетных импуль сов. Код реверсивного счетчика 11 :преобразуется в линейно-возрастающее напряжение преобразователем код-ана.лог 1 и через сумматор 22 поступает на управляющий вход генератора 2 переменной частоты, вызывая изменения его частоты во времени. В режиме вычитания напряжение на выходе преобразователя код-аналог 1 бу дет линейно уменьшаться, что вызывает противоположное режиму суммирования изменение частоты генератора 2-. Сигналы генераторов фиксированной 1 и переменной 2 частот смешиваются в модуляторе 3, разностная частота выделяется фильтром k низких частот усиливается предусилителем 5 и усили телем 6 мощности и подается на вибратор 7Истинное значение частоты на выходе фильтра 4, а следовательно, и на выходе устройства измеряется частотомером 19 и преобразуется в сигнал, пропорциональный.частоте, и через нормирующий усилитель 20 подается на вход дифференциального уси лителя 21, где сравнивается с управляющим сигналом преобразователя код-аналог 1. При работе на линейном участке .преобразования управляющего напряжения в частоту в генераторе 2 переменной частоты коэффициент передачи нормирующего усилителя 20 выбран таким образом, чтобы разностный сигнал дифференциального усилителя 21, поступающий на первый вход сумматора 22, был равен нулю. При этом управление частотой генератора 2 происходит лишь от преобразователя коданалог 1. При отключении изменения частоты генератора 2 от линейного закона воз никает разностный сигнал на выходе дифференциального усилителя 21. Знак разностного сигнала и коэффициент передачи-дифференциального усилителя 21 выбран так, чтобы результирущий сигнал на выходе сумматора 22 вызывал изменение частоты генератора 2, пропорциональное управляющему напряжению преобразователя код-аналог 14. Таким образом, за счет пет1ли обратной связи происходит компенсация нелинейности генератора переменной частоты 2, что существенно повышает точность устройства. В положении переключателя 23 вида развертки Логарифмическая на первые входы элементов 12 и 13 совпадения поступает сигнал с выхода мультиплексора 25. При этом происходит следующее. С выхода делителя 9 частоты счетные импульсы поступают на вход счетчика 2. На выходах счетчика возникают стробирующие импульсы при появлении единиц в соответствующих разрядах. Мультиплексор 25 соединен адресными входами с выходами реверсивного счетчика 11 таким образом, что наименьший код реверсивного счетчика 11 разрешает прохождение на выход мультиплексора импульса с последнего входа данных, соединенного с старшим разрядом счетчика 2, а наибольший код реверсивного счетчика 11 разрешает прохождение на выход мультиплексора 25 импульса с первого входа данных, соединенного с младшим разрядом счетчика 2. Таким образом, первый импульс на выходе мультиплексора 25 появится через время, за которое счетчик 2Ц пройдет от первого до последнего состояния, при этом произойдет переброс в новое состояние реверсивного счетчика 11, что дает разрешение на предпоследний вход данных мультиплексора. Следующий импульс появится соответственно через время в два раза меньше, чем в первом-такте, и так далее. Реверсивный счетчик 11 будет считать в режиме суммирования с. ускЬренйем в два раза на каждый такт и напряжение на выходе п|зеобразователя код-аналог 14 будет изменяться во времени по показательному закону с точ ностью, соответствующей единице младшего разряда. Изменение частоты генератора 2 переменной частоты будет со ответствовать логарифмической развертке. Напряжение, пропорциональное истинному значению частоты, измеренному частотомером 19, подается на вто- рые входы компараторов 15 и 16, где сравнивается с заранее запрограммируемыми задатчиками 17 и 18 предеов значениями. В момент совпадения стинного значения частоты на выходе стройства с одним из заранее устаовленным пределом, один из компара9торов 15 или 16 вырабатывает сигнал изменяющий на противоположное состояние RS-триггера 2б, что вызывает изменение режима работы реверсивного счетчика и, следовательно, автоматическое изменение напряжения развертки частоты в сторону другого предела. Таким образом, в устройстве удается исключить влияние нелинейности генератора переменной частоты за счет ее компенсации и осуществить установку частоты и пределов разверт i ки по истинному значению частоты, .что существенно повышает достоверность и точность испытаний на воздействие синусоидальной вибрации. За счет обеспечения логарифмической развертки и повышения степени автоматизации существенно расширены функциональные возможности устррйст ва. Формула изобретения Устройство для управления возбудителем механических колебаний, содержащее генераторы фиксированной и переменной частоты, подключенные выходами к обоим входам модулятора, выход которого через последовательно соединенные фильтр низких частот, , предварительный усилитель и усилитель мощности подключен к вибратору выход генератора фиксированной часто ты соединен с входом формирователя счетных импульсов, выход которого подключен к входу делителя частоты, управляющий вход которого соединен с задатчиком скорости развертки, сумми рующий и вычитающий входы реверсивно го счетчика подключены к выходам эле ентов совпадения, а выходы - к вхоам преобразователя код-аналог, компараторы, первые входы которых соединены с задатчиками нижнего и верхнего пределов развертки, отличающееся тем, что, с целью повышения точности и расширения области применения устройства, оно содержит последовательно соединенные частотомер, нормирующий усилитель, дифференциальный усилитель и сумматор, а также переключатель вида развертки, триггер и последовательно соединенные стробирующий счетчик и мультиплексор, причем вторые входы компараторов связаны с выходом частотомера, а выходы - с соответствующими входами триггера, выходы которых подключены к первым входам соответствующих элементов совпадения, вторые входы которых соединены с выходом переключателя вида развертки,вторые входы мультиплексора подключены к выходам реверсивного счетчика, а выход - к первому входу переключателя вида развертки, второй вход которого связан с выходом делителя частоты и с входом стробирующего счетчика, выход преобразователя код-аналог соединен с вторым входом дифференциального усилителя и с вторым входом сумматора., выход которого подключен к входу генератора переменной частоты, а вход частотомера соединен с выходом фильтра низких частот. Источники,информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Каталбг фирмы Брюль и Къер, 1973, Генератор 10+7 фирмы Брюль и.Къер. 2.Авторское свидетельство СССР N° 577б+3, кл. Н 03 К 1/00, 1977 (прототип).

iij.i.iiiiilii.iii

I