Устройство для испытаний аналоговых функциональных элементов автоматических систем

 

Изобретение относится к средствам контроля и может быть использовано для динамических испытаний аналоговых функциональных элементов. Цель изобретения - повышение точности работы устройства и его упрощение . Устройство содержит источник 2 испытательньгх сигналов, широкополосную линию задержки 3, блок выборки 4, АЦП 5, регистратор 6, синхронизатор 7, формирователь 8 импульса модуляции, элементы ИЛИ 9, 10, 25, 26, элементы И 11, 12, 21, 2-9, 30, элемент НЕ 31, триггеры 13, 14, 22, 23, компаратор 15, генератор 16 опорного ступенчатого напряжения, элементы задержки 20, 24, формирователи 27, 28 импульсов, двух разрядный счетчик 32, делитель частоты 33, Генератор 16 имеет ЦАП 7, реверсивный счетчик 18, элементы И 19. Устройство позволяет уменьшить случайную составляющую дискретизации, сигналов , снизить погрешность измерений и исключить влияние шумов блока регулируемой временной задержки. Кроме того, устройство обеспечивает асинхронный режим взаимодействия блоков,очто позволяет использовать медленно действующие АЦП и регистратор . 1 з.п. ф-лы, 1 ил. с 9

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

15ц 4 G 05 В 23/02

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ с И

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

К А ВТОРСКОМ У СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4200287/24-24 (22) 04. 0.1. 87 (46) 23.07.88. Бюл. Р 27 (72) С.Г. Алексеев, А,С.Бондаревский, M,М. Гельман и М.И. Ефимчик (53 ) 621 . 396 (088. 8 ) (56) Исследование объектов с помощью пикосекундных импульсов./Под ред.

Г.В. Глебовича. М.: Радио и связь, 1984 °

Рябинин Ю.А. Стробоскопическое осциллографирование.-M.: Советское радио, 1972, с. 6-1.0„ рис. 0 .2. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИСПЫТАНИЙ АНАЛОГОВЫХ ФУНКЦИОНАЛЬНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ

АВТОМАТИЧЕСКИХ СИСТЕМ (57) Изобретение относится к средствам контроля и может быть использовано для динамических испытаний аналоговых функциональных элементов.

Цель изобретения — повышение точности работы устройства и его упрощение. Устройство содержит источник

2 испытательных сигналов, широкополосную линию задержки 3, блок выборки 4, АЦП 5, регистратор 6, синхронизатор 7, формирователь 8 импульса модуляции, элементы ИЛИ 9, 10, 25, 26, элементы И 11, 12, 21, 29, 30, элемент НЕ 31, триггеры 13, 14, 22, 23, компаратор 15, генератор 16 опорного ступенчатого напряжения, элементы задержки 20, 24, формирователи 27, 28 импульсов, двухразрядный счетчик 32, делитель частоты 33, Генератор 16 имеет ЦАП !7, реверсивный счетчик 18, элементы И 19. Уст— ройство позволяет уменьшить случайную составляющую. дискретизации.сигналов, снизить погрешность измерений и исключить влияние шумов блока регулируемой временной задержки.

Кроме того, устройство обеспечивает асинхронный режим взаимодействия блоков,,что позволяет использовать медленно действующие АЦП и регистратор. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

1411712

Изобретение относится к техническим средствам контроля и может быть использовано для динамических испытаний аналоговых функциональных элементов, систем автоматического управления и обработки данных с целью определения .их динамических характеристик.

Цель изобретения — повышение точности работы и упрощение устройства.

На чертеже представлена схема устройства.

Схема содержит испытуемый объект

1, источник 2 испытательных сигналов, 15 широкополосную линию 3 задержки, блок

4 выборки, аналого-цифровой преобразователь (АЦП) 5, регистратор 6, синхронизатор 7, формирователь 8 импульса модуляции, первый 9 и второй 10 20 элементы ИЛИ, первый 11 и второй 12 элементы И, первый 13 и второй 14 триггеры, компаратор 15, генератор

16 опорного ступенчатого напряжения (ГСН) с цироаналоговым преобразова- 25 ! телем (ЦАП) 17, реверсивным счетчиком 18 и элементами И 19, первый элемент 20 задержки, третий элемент

И 21, третий 22 и четвертый 23 триггеры, второй элемент 24 задержки, 30 третий 25 и четвертый 26. элементы

ИЛИ, первый 27 и второй 28 формирователи одиночных импульсов, четвертый 29 и пятый 30 элементы И, элемент НЕ 31, двухразрядный счетчик

32, делитель 33 частоты, вход 34 сброса, вход 35 запуска, В исходном состоянии устройства, в которое оно переключается по сигналу сброса, поступившему на вход gp

34, выходные нулевые сигналы триггеров 13 и 14 блокируют элементы И 11 и 12, выходной единичный сигнал триггера 22 деблокирует элемент И 21, содержимое счетчика 18 становится 45 равным, например, единице, что приводит к появлению на выходе ПАП 17 соответственно единичной ступени напряжения; делитель 33 устанавливается в положение, при котором достигается требуемый коэффициент де ления, триггер 23 переключается в положение, при котором его соответствующий выходной сигнал, например единичный, задает прямое направление счета реверсивного счетчика 18 и деблокирует элемент И 29, а второй выходной сигнал триггера 23 (нулевой) блокирует элемент И 30, двухразрядный счетчик 32 устанавливается в нулевое состояние.

Устройство работает следующим образом.

По сигналу запуска на входе 35 переключается триггер 14, и его из— менившийся выходной сигнал деблокирует элемент И 12. Первым появившим— ся сигналом синхронизатора 7 (его порог срабатывания настроен на уровень, соответствующий началу изменения или началу периода испытательного сигнала источника 2), переданным через деблокированный элемент И 12, переключается триггер 13 и его выходной сигнал деблокирует элемент

И 11. Периодически генерируемый испытательный сигнал сравнивается в компараторе 15 с установленным выходным уровнем напряжения ЦАП 17, при равенстве или неравенстве которых компаратор выдает соответствующие сигналы.

Для испытаний объектов используют обычно образцовые мбногармониче-. ские (например, косинусоидальные) или импульсные (типа дельта-функции) периодически повторяющиеся сигналы с одним максимумом. При сравнении подобных сигналов с установленным выходным уровнем ГСН 16 компаратор 15 формирует прямоугольный импульс, соответствующий логическим значениям двоичных сигналов 0-1-0 (или наоборот). Источник 2 испытательных сигналов, компаратор 15 и ГСН 16 образуют узел регулируемой временной задержки. По мере изменения выходно-. го напряжения ГСН выходные сигналы компаратора 0-1 и 1-0 последовательно смещаются во времени относительно начала испытательного сигнала на определенный шаг, I

Б соответствии с сигналами компаратора осуществляется дискретизация сигнала на выходе испытуемого объекта. При этом испытательный сигнал используется одновременно для временной развертки сигнала на выходе испытуемого объекта с преобразованием его временного масштаба (стробоскопическим преобразованием) °

Но так как испытательный сигнал может быть знакопеременным, например моногармоническим, то для осуществления временной развертки сигнала на выходе испытуемого объекта

1411712

35

55 в соответствии с полной длительностью испытательного сигнала в схеме использованы формирователи 27 и 28 импульсов. Формирователь 27 формирует импульсы в моменты времени равенства уровню ГСН испытательного, l сигнала при нарастании последнего, а формирователь 28 — при спадании испытательного сигнала. Передача импульса того или иного формирователя происходит через соответствующие элементы И 29 и 30, коммутиру- . емые триггером 23, С началом работы устройства для дискретизации выходного сигнала испытуемого объекта используются импульсы формирователя 27 и элемент

И 29 оказывается дебл >кированным.

Для того, чтобы схемы формирователей были идентичны, на входе формирователя 28 включен элемент НЕ 31.

Первый импульс формирователя 27, появившийся после переключения триггера 13 и деблокирования элемента

И 11, проходит через элемент И 11 и через элемент ИЛИ 9 поступает на входы сброса триггера 13 и 14, Эти триггеры переключаются в исходное состояние и вновь блокируют элементы И ll и 12, Формирователем 8 периодически формируются короткие импульсы для дискретизации в блоке 4 выборки испытательного сигнала, переданного через объект 1. Дискретизация осуществляется в моменты времени относительно начала испытательного сигнала и на его уровне, определяямОм устанОВленным ВыхОдным HBIIpR 40 жением ГСН 16.

Передача испытательного сигнала на вход испытуемого объекта задерживается широкополосной линией 3 на время задержки формирования и переда- 45 чи импульса .цискретизации в блок выборки. Эта задержка обусловлена инерционностью, т.е, суммарной задержкой компаратора формирователей

8,27 (28), элементов 26 и 29 (30).

С задержкой в элементе 20 на.время, необходимое для установления напряжения на выходе блока выборки, по сигналу компаратора (точнее, импульсом, сформированным из переднего или заднего фронта этого сигнала) запускается AUJI 5. Но благодаря блокировке элемента И 11 несмотря на периодически формируемые компаратором сигнала сравнения, в цепь запуска АЦП передается только один какойто сигнал из последовательности. этих сигналов сравнения. Передача на выход элемента И ll очередного сигнала и последующий очередной запуск АЦП задерживаются при этом на время, необходимое для выполнения предыдущего цикла аналого-цифрового преобразования и регистрации, и синхронизированы с началом появления текущего испытательного сигнала или началом периода этого сигнала. Такой асинхронный режим взаимодействия позволяет применять медленно действующие и простые АЦП и регистратор независимо от частоты генерации HcTTbITBT åëüíèõ сигналов.

По сигналу конца измерения АЦП запускается регистратор 6, и в нем фиксиру-ется текущее кодированное дискретное значение испытательного сигнала, измеренное на выходе испытуемого объекта.

Каждым определенным числом и сигналов конца измерения АЦП одновременно с началом и-го цикла регистрации по сигналу делителя 33 к содержимому счетчика 18 прибавляется единица и выходное напряжение генератора 16 увеличивается на одну ступень, Число и определяется коэффициентом пересчета делителя 33. Благодаря этому реализуется режим ираэового накопления одних и тех же мгновенных значений испытательного сигнала, измеренных на выходе испытуемого объекта, т,е. в блоке выборки. с возможностью их последующей дополнительной статистической обработки.

Таким образом, дополнительно повышается точность определения харак— теристик испытуемого объекта.

Сигналом конца регистрации, переданным через деблокированный эле— мент И 21 и элемент ИЛИ 10, выполняется очередной запуск устройства и описанный цикл дискретизации очередкого текущего мгновенного значе— ния испытательного сигнала, его кодирование и регистрация повторяются аналогично описанному °

Когда текущий установленный уровень напряжения генератора превысит амплитуду испытательного сигнала, сигнал на выходе компаратора перестает изменяться. Поэтому с передачей сигнала синхронизатора через де14117 блокированный элемент И 12 на -вход триггера 13 последний при этом переключается, но ввиду отсутствия сигнала комларатора остается в этом по- 5 ложении. Выходные сигналы элемента

И 12 подсчитывает двухразрядный счетчик 32. До превышения напряжением ГСН !

16 амплитуды испытательного сигнала этот счетчик сбрасывается каждый раз .1О

|, в нулевое состояние одновременно с переключением триггеров 13 и 14 выходным сигналом элемента И 11. Если элемент И 12 оказывается деблокиро(: ванным и счетчик 32 начинает подсчи- 15 тывать количество следующих один за другим сигналов синхронизатора, то два таких сигнала, подсчитанных счетчиком 31, являются признаком того, что компаратор 15 зафиксировал пре- 20 вышение текущим установленным уров1

:нем генератора амплитуды испытатель ного сигнала. При этом выходной сигнал счетчика 32 (признак числа 2 в этом счетчике) переключает триггер 25 23. Изменившиеся выходные сигналы этого триггера блокируют при этом элемент И 29, деблокируют элемент И

30 и переключают счетчик 18 через соответствующий элемент И 19 на счет 30 в обратном направлении, т,е. в режим вычитания.

Кроме того, выходной сигнал счетчика 32, с задержкой в элементе 24, необходимой на установление сигналов триггера 23, передается через элемент

ИЛИ 25 на счетный вход счетчика 18.

При этом напряжение ГСН 16 уменьшается на одну ступень. Одновременно сиг-, налом элемента 24, переданным через 40 элемент ИЛИ 9, переключаются в исходные состояния счетчик 32 и триггеры

14 и 13, сигналы которых блокируют элементы И 11 и 12 соответственно.

Далее устройство продолжает работать описанным выше образом, но теперь напряжение генератора в каждом цикле последовательно уменьшается, а импульсы дискретизации формируются при спадании испытательного сигнала в момен- 50 ты времени, соответствующие переключению компаратора из "1" в "О".

В каждом цикле параллельно с кодом AIJJI регистрируется текущий код счетчика 18, который соответствует истинному мгновенному значению испытательного сигнала на выходе источника 2 в момент дискретизации испытательного сигнала на выходе объекта

12 6 а также один из сигналов триггера 23, являющийся признаком знака испытательного сигнала — его нарастание или спада ° Вместе с тем, счетчик 18 подсчитывает количество ступеней опорного напряжения и соответствующее число дискретизуемых мгновенных значений испытательного сигнала на выходе объекта до и после амплитудного значения этого сигнала. По сигналу обнуления этого счетчика, соответствующему регистрации n-ro отсчета последнего иэ мгновенных значений испытательного сигнала на первом уровне квантования, переключается триггер 22. Нулевым сигналом этого триггера блокируется И 21 и запрещается очередной запуск устройства текущим сигналом конца регистрации.

При этом устройство прекращает работу до поступления нового сигнала сброса и последующего сигнала запуска.

По разности истинного мгновенного значения испытательного сигнала на входе объекта и соответствующего дискретного значения этого сигнала на выходе объекта можно определить временную задержку испытуемого объекта, а по совокупности указанных значений испытательного сигнала можно путем последующей обработки определить полные динамические характеристики испытуемого объекта,такие как АЧХ, ФЧХ, .переходную.

Ф о р м у л а и з о б р е т е н и я

1. Устройство для испытаний аналоговых функциональных элементов автоматических систем, содержащее источник испытательных сигналов, широкополосную линию задержки, блок выборки, аналого-цифровой преобразователь, регистратор, синхронизатор, формирователь импульса модуляции, компаратор и генератор опорного ступенчатого напряжения, первый информационный выход которого соединен с первым входом компаратора, второй информационный выход — с первым информационным входом регистратора, вход сброса является входом сброса устройства, второй вход компаратора, вход синхронизатора и информационный вход широкополосной линии задержки связаны с выходом источника испытательных сигналов, управляющие входы

1411712 динен с первым входом третьего эле- выходом генератора.

В11ИИПИ Заказ 3653/43 Тираж 866 Подписное

Произв.-полигр. пр-тие, r. Ужгород, ул. Проектная, 4 широкополосной линии задержки и блока выборки подключены к выходу формирователя импульса модуляции, выход широкополосной линии задержки .5 является выходом устройства для подключения испытуемого объекта, информационный вход блока выборки служит для ввода в устройство реакций объекта, а выход соединен с информационным 1О входом аналого-цифрового преобразователя, информационный и управляющий выходы которого связаны соотг зтственно с вторым информационным и первым управляющим входами регистратора, )5 о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности работы и упрощения устройства, в него введены первый, второй, третий и четвертый элементы ИЛИ, первый, второй, третий, 2р четвертый и пятый элементы И, первый, второй, третий и четвертый триггеры, первый и второй элементы задержки, первый и второй формирователи импульсов, элемент НЕ, двухразрядный счет- 25 чик и делитель частоты, информационный вход которого связан с управляющим выходом аналого-цифрового преобразователя, а управляющий вход, единичные входы третьего и четвертого триггеров и первый вход первого элемента ИЛИ являются входом сброса устройства, управляющий вход аналогоцифрового преобразователя соединен с выходом первого элемента задержки, вход которого и второй вход первого элемента ИЛИ подключены к выходу первого элемента И, первый вход которого соединен с прямым выходом первого триггера, а второй вход и вход формирователя импульса модуляции связаны с выходом четвертого элемента ИЛИ, первый и второй входы которого подключены соответственно к выходам четвертого и пятого элементов И, первые .входы которых соединены соответст1венно с выходами первого и второго формирователей импульсов, а вторые входы — соответственно с прямым и инверсным выходами четвертого триггера, 5п которые связаны соответственно с первым и вторым управляющими входами генератора опорного ступенчатого напряжения, управляющий выход которого подключен к нулевому входу третьего триггера, прямой выход которого соемента И, выход которого связан с первым входо.1 второго элемента ИЛИ, второй вход которого является входом запуска устройства, второй вход третьего элемента И подключен к управляющему выходу регистратора, второй управляющий вход которого соединен с прямым выходом четвертого триггера, нулевой вход которого и вход второго элемента задержки связаны с выходом двухразрядного счетчика, счетный вход которого и единичный вход первого триггера подключены к выходу второго элемента И, первый вход которого соединен с выходом синхронизатора, второй вход — с прямым выходом второго триггера, единичный вход которого связан с выходом второго элемента ИЛИ, а нулевой вход, вход сброса двухразрядного счетчика и нулевой вход первого триггера — с выходом первого элемента ИЛИ, третий вход которого и первый вход третьего элемента ИЛИ подключены к выходу второго элемента задержки, второй вход третьего элемента ИЛИ соединен с выходом делителя частоты, а выход — с установочным входом генератора опорного ступенчатого напряжения, выход комларатора связан с в:;о— дом первого формирователя импульсов и с входом элемента НЕ, выход которогб подключен к входу второго формирователя импульсов °

2. Устройство по и. 1, о т л ич а ю щ е е с я тем, что генератор опорного ступенчатого напряжения содержит цифроаналоговый преобразователь, реверсивный счетчик, первый и второй элементы И, первые входы которых образуют соответственчо первый и второй управляющие входы генератора, вторые входы являются установочным входом генератора, а выходы соедчнены соответственно с входами суммирования и вычитания реверсивного счетчика, вход сброса которсго является входом сброса генератора, выход обнуления — управляющим выходом генератора, а информационный выход связан с входом цифроаналогового преобразователя и служит вторым информационным выходом генератора, выход цифроаналогового преобразователя является первым информационным