Устройство для управления синусоидальными колебаниями виброустановки

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ СИНУСОИДАЛЬНЫМИ КОЛЕБАНИЯМИ БИБРОУСТАНОВКИ , содержащее тактовый генератор , регулируемый усилитель, выход которого через виброустановку связан с входом детектора, выхо дом подключенного через интегратор к первому входу регулируемого усилителя, компаратор, первый вход которого предназначен для ввода .кода верхней частоты синусоидальных вибраций, второй вход - для ввода кода нижней частоты синусоидальных вибраций, а выходы соединены с соответствующими входами триггера, выходом подключенного через реверсивный счетчик к первым входам первого и второго мультиплексоров, отличающееся тем, что. с целью повьппения точности, оно содержит три блока памяти, три счетчика , два дeлитeля частоты, измеритель частоты и цифроаналоговый преобразователь, причем выход тактового генератора соединен через первый делитель частоты с входом первого счетчика, а через второй счетчик - с вторым входом первого мультиплексора, выходом связанного с первым входом второго делителя частоты, первый вход первого блока памяти подключен к выходу р.еверсивного счетчика и к первому входу второго блока памяти, второй вхЬд к второму входу второго мультиплексора , к входу устройства и к второму (Л входу второго блока памяти, а выход - к выходу второго блока памяти с и к второму входу второго делителя частоты, выходом связанного через третий счетчик с входом третьего блока памяти., второй выход третьего счетчика соединен с входом измериСП теля частоты, выход которого подключен к третьему входу компаратора, ел выход первого счетчика связан с трео тьим входом второго мультиплексора, О5 выход которого подключен к второму входу реверсивного счетчика, а выход третьего блока памяти через цифроаналоговый преобразователь соединен с вто рым входом регулируемого усилителя.

„„ЯО„„М 051506

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

315ц 6 05 D 19/02

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3470339/18-24 (22) 12.07.82 (46) 30.10.83. Бюл. У 40 (72) В.В.Сумароков и В.М.Кузин (53) 62-50(088 ° 8) (56) 1, Кузнецов А.А. Вибрационные испытания элементов и устройств автоматики. Библиотека по автоматике, M., "Энергия", 1976, с ° 87, рис. 32.

2. Авторское свидетельство СССР

N 602807, кл. G 01 M 7/00, 1975 (прототип). (54) (57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ

СИНУСОИДАЛЬНЫМИ КОЛЕБАНИЯМИ ВИБРОУСТАНОВКИ, содержащее тактовый генератор, регулируемый усилитель, выход которого через виброустановку связан с входом детектора, выхо дом подключенного через интегратор к первому входу регулируемого усилителя, компаратор, первый вход которого предназначен для ввода .кода верхней частоты синусоидальных вибраций, второй вход — для ввода кода нижней частоты синусоидальных вибраций, а выходы соединены с со ответствующими входами триггера, выходом подключенного через реверсивный счетчик к первым входам первого и второго мультиплексоров, отличающее с я тем, что, с целью повышения точности, оно содержит три блока памяти, три счетчика, два,делителя частоты, измеритель частоты и цифроаналоговый преобразователь, причем выход тактового генератора соединен через первый делитель частоты с входом первого счетчика, а через второй счетчик — с вторым входом первого мультиплексора, выходом связанного с первым входом второго делителя частоты, первый вход первого блока памяти подключен к выходу реверсивного счетчика и к первому входу второго блока памяти, второй вхбдк второму входу второго мультиплексора, к входу устройства и к второму входу второго блока памяти, а выход — к выходу второго блока памяти и к второму входу второго делителя частоты, выходом связанного через третий счетчик с входом третьего бло ка памяти. второй выход третьего счетчика соединен с входом измерителя частоты, выход которого подключен к третьему входу компаратора, выход первого счетчика связан с третьим входом второго мультиплексора, выход которого подключен к второму входу реверсивного счетчика, а выход третьего блока памяти через цифроана-,. логовый преобразователь соединен с вто рым входом регулируемого усилителя. частоты вибраций, так как она определяется неидеальными значениями комплексных сопротивлений синусоидального генератора, которые изменяются в зависимости от температуры, давле" ния и влаги окружающей среды. Изме- нение значений комплексных сопротивлений вызывает изменение частоты генератора, т.е. снижает стабильность частоты вибраций.

Цель изобретения — повышение точ" ности устройства за счет повышения стабильности частоты вибраций.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство, содержащее тактовый генератор, регулируемый усилитель, выход которого через виброустановку связан с входом детектора, выходом подключенного через интегратор к первому входу регулируемого усилителя, компаратор, первый вход которого предназначен для ввода кода верхней частоты синусоидальных вибраций, второй вход — для ввода кода нижней частоты синусоицальных вибраций, а выходы соединены с соответствующими входами триггера, выходом подключенного через реверсивный счетчик к первым входам перного и второго мультиплексоров, введены три блока памяти, три счетчика, два делителя частоты, измеритель частоты и цифроаналоговый преобразователь, причем выход тактового генератора соединен через первый делитель частоты с входом первого счетчика, а через второй счетчик с вторым входом первого мультиплексора, выходом связанного с первым входом первого делителя частоты, первый вход первого блока памяти подключен к выходу реверсивного счетчика и к первому входу второго блока памяти„ второй вход — к второму входу второго мультиплексора, к входу устройства и к второму входу второго блок а памяти, а выход — к выходу второго блока памяти и к второму входу второго делителя частоты, выходом связанного через третий счетчик с входом третьего блока памяти, второй выход третьего счетчи,ка соединен с входом измерителя частоты, выход которого подключен к третьему входу компаратора, выход первого счетчика связан с третьим входом второго мультиплексора, выход которого подключен к второму входу реверсивного счетчика, а выход тре1 l05>506 2

Изобретение относится к вибрациой— ной технике и предназначено для созда" ния систем испытания изделий на синусоидальную вибрацию.

Известен генератор вибраций, кото рый имеет в своем составе высокоча" стотный генератор, входной сигнал которого смешивается с сигналом переменной частоты, изменение которой происходит за счет вращения мотора, щ управляющего переменным конденсатором. Результат смещения подвергается фильтрации, после чего выделяется низкочастотный сигнал, который усиливается и подается на виброустановку.

Сигнал обратной связи с виброустановки детектируется, интегрируется и поцается в схему АРУ, управляющую высокочастотным сигналом .

Нецостатками такого генератора .являются малая стабильность частоты генерируемых низкочастотных колебаний за счет наличия управляемого генератора и, кроме того, низкая точность периода развертки частот вибрации, которая определяется неидеальными свойствами мотора.

Наиболее близким к предлагаемому устройству является система для управления синусоидальной вибрацией, в которой генератор импульсов запускает реверсивный счетчик, выходной

,код которого численно равен генерируемой частоте вибрации, Этот код управляет через ключи подключением комплексных сопротивлений к входам

35 синусоидального генератора„ при этом частота его выходного сигнала ранка значению кода на выходе счетчика.

Этот сигнал через схему АРУ и уси40 литель поступает на вход вибростенда. Его выходкой сигнал с датчика через усилитель, детектор и интегратор поступает на управляющий вход

АРУ, поддерживая тем самым на столе

45 вибростенда постоянный уровень ускорения, независимый от частоты вибрации. Выходкой код счетчика сравнивается одновременно на двух компараторах с заданными значениями нижней частоты и верхней частоты раэ- 5О вертки периода вибраций, Выходные сигналы компараторов управляют через триггер направлением счета реверсивного счетчика, при этом изменение частоты вибраций происходит внутри заданных границ «2 3.

Недостатком известного устройства является невысокая стаб льность

1051506 (1 — )

Ъ ! о К 1п2

А1 2ь

0.

&2 0 (1+K )

S0

3 тьего блока памяти через цифроаналоговый преобразователь соединен с вторым входом регулируемого усилителя.

На чертеже изображена функциональная схема устройства, Устройство состоит из блоков 1-3 памяти, делителей 4 и 5 частоты, счет. чиков 6-8, мультиплексоров 9 и 10, реверсивного счетчика !1, триггера 12> fO компаратора 13, измерителя 14 частоты, цифроаналогового преобразователя 15, интегратора 16, регулируемого усилителя 17, детектора 18, виброустановки 19, тактового генератора 20, Вход мультиплексора 10 является линейно-логарифмическим входом устройства. Вход числа Т делителя 4

9с43 Ь частоты является входом программи.рования длительности. периода развертки частоты вибрации устройства °

Два дополнительных входа f H и fe компаратора 13 являются входами устройства для задания верхней и нижней частот развертки. 25

Устройство работает следующим образом.

Первый делитель 4 частоты выдает на сноем выходе последовательность импульсов, которые запускают счетчик б, Многоразрядный код на выходе счетчика б определяет адрес ячеек памяти блока 3, в котором запомнена информация о параметрах синуса. При этом на выходе блока 3 появляется цифровой синусоидальный сигнал, который преобразуется в преобразовате,ле 15 в аналоговый вид и через усилитель подается на вход виброустановки 19. Обратная связь состоящая из детектора 18, интегратора 16 и

40 усилителя 17, обеспечивает на столе ниброустановки заданный уровень амплитуды вибрации. Частоту вибрации определяет частота импульсов на выходе первого делителя.

Для управления частотой импульсов на выходе делителя 5 в блок 1 памяти записывается форма функции где Q — число в нулевой ячейке блока 55

Ф па мяти;

К вЂ” номер ячейки блока памяти, число на выходах младших разрядон реверсивного счет" чика 1; п — число двоичных разрядов ад реса блока памяти.

В начале развертки частоты вибрации во времени реверсивный счетчик 1! находится в нулевом состоянии.

Тактовый генератор 20 запускает двоичный счетчик 7 и через делитель 4 частоты — двоичный счетчик 6, На выходах счетчиков 7 и 8 образуются импульсы, частота которых падает в два раза по мере роста номера разряда ныходов счетчиков 7 и 8. При нулевом состоянии реверсивного счетчика !1 мультиплексор 9 пропускает на свой выход сигналы с минимальной частотой, а мультиплексор 10 - с максимальной, Включается в работу реверсивный счетчик ll,на !! выходах его младших раэрядан начинает возрастать число по линейному закону, Данное число определяет адреса ячеек блоков 1 и 2. Входной сигнал блока 2 при этом подается на вход делителя 5 частоты, который производит следующую операцию к

Ввцс О вх бп2 оех!! о(7 где f,,f - частота импульсов на вью ЬьФ входе и выходе.

Так как число К линейно возрастает, та частота выходных импульсов также растет линейно, начиная с вели чины f > Q . Значение „определяО ется частотой импульсов тактового

\Ф генератора, поделенной на 2, где

m — число разрядов в счетчиках 7 и

8 ° При этом на выходе делителя 5 частота импульсон вначале имеет мини- мальную величину, которая медленно возрастает но времени. Частота вибрации также изменяется по указанному закону. При заполнении младших раз-. рядов реверсивного счетчика 11 число на выходах младших разрядов становит

h ся равным 2, что создает частоту импульсов на выходе делителя 5, равную 21 „Qc. После этого числа на выходах младших разрядов реверсивного счетчика 11 сбрасывается в ноль а в о старших его разрядов эаписыва ется первая единица. При этом мультиплексор 9 подает на вход делителя 5 импульсы с чтотой 2fîsó а мультиплексор 1О подключает на вход счетчика 11 импульсы с частотой в два раза меньшей, чем в предыду! оз!ась щем случае. В результате этого частота импульсов на выходе делителя

5 начинает линейно возрастать со значения 2f. „,Я@ по закону fi

ВЬ!к

Я 1+ „. причем скорость

1 изменения во времени числа К уменьшена в два раза по сравнению с предыдущим случаем. Поэтому скорость изменения во времени частоты f „ос. !0 аЬ!х тается равной скорости ее изменения в предыдущем случае.

При заполнении вновь всех младших разрядов реверсивного счетчика

11 в старших разрядах появляется !5 число два, процесс вновь повторяется„н гак далее, Таким образом,в процессе развертки частоты вибрации но времени данная частота изменяется по линейному закону. Скорость возрастания частоты зависит от коэффици ента деления делителя 4, который зада.ется оператором, т.е. имеется воэмож«ocть.изменять скорость возрастания частоты вибраций во времени. При запол«ении всех п в разрядов реверсивного счетчика 11, частота вибраций лад,er до минимальной и процесс вновь

loB соряется, .

Измеритель 14 частоты измеряет частоту повторения импульсов, поступающих с выхода максимума счетчика

С. )ти импульсы повторяются один раз эа период считывания всей информации иэ блока 3, т,е. измеритель

l4 частоты измеряет частоту вывода ин

35 формации иэ блока 3 или частоту выводикого синусоидального сигнала и частоту вибрации. Информацию измерителя -14 частоты можно для контроля высветить на цифровом табло. Кроме того,значение частоты вибрации сравнивается в компараторе 13 с нижней и верхней частотами заданного диапазона изменения частоты вибрации. Его

45 выходные сигналы управляют триггером 12, в результате чего триггер

12 устанавливает направление счета реверсивного счетчика 11 таким образом, что при превышении частоты вибрации верхнего заданного значения реверсивный счетчик Il начинает счет назад, при этом частота вибрации начинает уменьшаться. А при падении частоты вибрации ниже заданного уровня счетчик 11 начинает счет вперед и частота вибрации начинает возрастать

При этом происходит непрерывное сканирование частоты вибрации по ли-, нейному закону между верхним и нижним заданными значениями.

При необходимости развертки частоты вибрации во времени по логарифмическому закону на вход лин/лог устройства поцается сигнал, который включает в работу блок 1 и выключает блок 2, кроме того, постоянно подключает через мультиплексор IO на вход реверсивного счетчика 11 один из выходных разрядов счетчика

6, в результате чего в процессе частоты вибрации частота входных импульсов счетчика 11 всегда постоянна.

Устройство работает так же, как и при линейной развертке, тольк о блок 1 обеспечивает вначале изменение частоты выходных импульсов делителя 5 по закону

60 1+ К 1 п2

Ьоо о оьо 2 "

При возраста ии К or О до 21! Частоf та изменяется по экспотенциал;*ному

У "т Ь Р 0 До 2 <0ВЫХ

09Ы следующем цикле изменения числа на выходах младших разрядов реверсивного счетчика 11 частота изменяется

f00ö)fg öÎ 4 f „P@o так да09 Ф лее ° Максимальный диапазон частоты вибраций будет составлять от Г

0 ЬЫХ до Г. „2 0 причем закон изменения бьf частоты будет логарифмический.

Предлагаемое устройство имеет тактовый генератор 20, в котором осу. ществлена кварцевая стабилизация частоты, При этом стабильность частоты вибрации и стабильность net риода повторения генерируемого синусоидальногб сигнала также определяются стабильностью кварцевого генератора. Кроме того, стабильность процесса развертки частоты, т.е. стабильность времени развертки, стабильность закона развертки, стабильность соблюдения заданных нижней и верхней граничных частот диапазона развертки также, будут определяться стабильностью кварцевого генератора.

В устройстве, взятом за прототип, о невозможно осуществить кварцевую стабилизацию частоты вибрации, так как опор<»> генератор создает сигнал переменной частоты, которая эависнт от значения суммы величин комплексных сопротивлений, подключенных в цепь обратной связи генера! 051506

Составитель Л.Цаллагова

Редактор П,Макаревич Техред Т.Фанта Корректор А.Ференц

Заказ 8665/47 Тираж 874 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий !

)3035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д, 4/5

Филиал ППП "Патент", r, Ужгород, ул. Проектная, 4

7 тора. Данная сумма не является высокостабильной, так как значения комплексных сопротивлений подвержены влияниям внешних условий. По этому по сравнению с прототипом

5 предлагаемое устройство имеет значительно повышенную стабильность частоты вибрации, кроме того, оно имеет возможность создать не только линейный, но и зкспоненциальный щ закон изменения частоты, имеет возмож; ность программировать скорость из" менения частоты вибрации, т. е. изменять: период развертки частоты вибрации.

Предлагаемое устройство найдет широкое применение в вибрационной

1 технике, будет способствовать нэ-sa своих высоких характеристик повышению качества проведения внбрационьых испытаний. Оно просто в изготовлении и настройке, так как в нем нет сложных обратных связей по поддержанию стабильности генерируемой частоты. Поэтому внедрение устройства будет обеспечивать значительный экономический эффект, проявляющийся на этапе изготовления и эксплуатации.