Способ автоматической подстройки частоты подстраиваемого генератора и устройство для его осуществления

 

Использование: автоматика, вибродвигатели. Сущность изобретения: устройство автоматической подстройки частоты реализует способ автоматической подстройки частоты подстраиваемого генератора, содержит подстраиваемый генератор 1, усилитель мощности 2, резонансную нагрузку 3, формирователь 4 сигнала ошибки, включающий дифференцирующий элемент 5, амплитудный детектор 6, инверторы 7,9,10, формирователь импульсов 8, блок запоминания 11 и элемент сравнения 12, реверсирующий элемент, включающий инвертор 14, ключи 15, 16 и реверсивный счетчик 17, а также цифроаналоговый преобразователь 18. Изобретение позволяет повысить быстродействие. 2 с. п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к автоматике и может быть использовано в вибродвижителях для автоматической подстройки частоты.

Целью изобретения является повышение быстродействия.

На фиг. 1 представлена структурная электрическая схема устройства автоматической подстройки частоты, реализующего способ автоматической подстройки; на фиг. 2 временные диаграммы, иллюстрирующие его работу.

Устройство автоматической подстройки частоты содержит подстраиваемый генератор 1, усилитель мощности 2, резонансную нагрузку 3, формирователь 4 сигнала ошибки, включающий дифференцирующий элемент 5, амплитудный детектор 6, первый инвертор 7, формирователь 8 импульсов, второй и третий инверторы 9 и 10, блок запоминания 11 и элемент сравнения 12, реверсирующий элемент 13, включающий инвертор 14, первый и второй ключи 15 и 16 и реверсивный счетчик 17, а также цифроаналоговый преобразователь (ЦАП) 8.

Работает устройство, реализующее способ, следующим образом.

В начальный момент времени в реверсивный счетчик 17 заносится начальный код и формируется начальное управляющее напряжение. С подстраиваемого генератора 1, частота которого управляется напряжением, подаются выходные импульсы на усилитель мощности 2 (фиг. 2а), далее, усиленные по мощности, они поступают на дифференцирующий элемент 5 и на резонансную нагрузку 3, например двигатель.

Сигнал с резонансной нагрузки 3 поступает на вход блока запоминания 11, и на вход элемента сравнения 12. Одновременно выходной сигнал с усилителя мощности 2 проходит через дифференцирующий элемент и на его выходе получаем сигнал, сдвинутый на 90^о относительно исходного (фиг. 2, б). Далее сдвинутый сигнал проходит через амплитудный детектор 6, где отрицательные полуволны сигнала срезаются (фиг. 2, в) и полученный сигнал поступает на вход первого инвертора 7, с выхода которого сигнал в виде прямоугольных импульсов (фиг. 2, г) подается на вход формирователя импульсов 8. Далее с выхода формирователя импульсов 8 (фиг. 2, д) короткий выходной импульс поступает на вход второго инвертора 9, с выхода которого инвертированный импульс (фиг. 2, е) поступает на вход ключей 15 и 16 и через третий инвертор 10 (фиг. 2, ж) на вход блока запоминания 11, во время которого записывается амплитудное значение положительной полуволны сигнала, поступающего на блок запоминания 11 с выхода усилителя мощности 2.

Информация в блоке запоминания 11 будет храниться до прихода второй положительной полуволны и второго импульса записи. С приходом первой положительной полуволны элемент сравнения 12 сравнивает их с предшествующим уровнем. Поскольку до прихода первой положительной полуволны в блоке запоминания 11 было записано нулевое напряжение, элемент сравнения 12 сравнит значение первой полуволны с записанным значением. В результате с выхода элемента сравнения 12 поступит высокий уровень напряжения на вход второго ключа 16, а через инвертор 14 на вход первого ключа 15, вследствие чего первый ключ 15 закроется, а второй ключ 16 откроется. Через открытый второй ключ 16 импульс формирователя 8 поступает на вход реверсивного счетчика 17, код которого уменьшится, и далее проходит на ЦАП 18, с выхода которого напряжение, пропорциональное коду, поступает на вход управляемого генератора 1, уменьшая его выходную частоту. Уменьшенная по частоте вторая волна, пройдя тот же цикл, что и первая, поступает на вход блока запоминания 11 и на вход элемента сравнения 12. Так как на другой вход элемента сравнения 12 поступает амплитудное значение первой полуволны, записанной ранее, происходит сравнение двух амплитудных значений. Короткий импульс, сформированный импульсным формирователем 8, пройдет через один из ключей. В зависимости от того, увеличилась или уменьшилась амплитуда второй полуволны с выхода элемента сравнения 12, на вход ключей поступит высокий или низкий уровень напряжения. Если амплитудное значение второй полуволны больше первой, то с компаратора поступит высокий уровень напряжения, который откроет первый ключ 15, с выхода которого напряжение поступает на вход реверсивного счетчика 17, увеличивая его код. Далее с выхода счетчика напряжение поступает на вход ЦАП 18, с выхода которого увеличенное напряжение поступает на вход управляемого генератора 1, уменьшая частоту генерирования. Если же амплитудное значение второй полуволны меньше первой, с выхода элемента сравнения 12 поступит низкий уровень напряжения, который откроет второй ключ 16, с выхода которого напряжение поступает на вход реверсивного счетчика 17, код на выходе которого уменьшается и далее поступает на вход ЦАП 18, на выходе которого напряжение уменьшается и поступает на вход управляемого генератора 1, уменьшая его частоту генерирования, т. е. происходит непрерывная подстройка генератора под резонансную частоту.

Формула изобретения

1. Способ автоматической подстройки частоты подстраиваемого генератора, работающего на резонансную нагрузку, заключающийся в том, что устанавливают частоту подстраиваемого генератора, измеряют значение амплитуды сигнала на выходе подстраиваемого генератора и запоминают его, затем изменяют частоту подстраиваемого генератора, измеряют текущее значение амплитуды сигнала на его выходе, сравнивают текущее значение амплитуды сигнала с запомненным и по результатам сравнения подстраивают частоту подстраиваемого генератора, отличающийся тем, что, с целью повышения быстродействия, текущее и запомненное значения амплитуд сигнала получают в результате измерения амплитуды сигнала в течение первых полупериодов соответственно первого и второго периодов частоты подстраиваемого генератора, а изменение частоты подстраиваемого генератора осуществляют в течение второго полупериода первого периода частоты подстраиваемого генератора.

2. Устройство автоматической подстройки частоты подстраиваемого генератора, содержащее подстраиваемый генератор, резонансную нагрузку, к которой подключены последовательно соединенные формирователь сигнала ошибки, включающий амплитудный детектор и последовательно соединенные блок запоминания и элемент сравнения, другой вход которого подключен к входу блока запоминания, а выход является выходом формирователя сигналов ошибки, и реверсирующий элемент, отличающееся тем, что, с целью повышения быстродействия, между выходом подстраиваемого генератора и резонансной нагрузкой включен усилитель мощности, между выходом реверсирующего элемента и входом управления подстраиваемого генератора включен цифроаналоговый преобразователь, в формирователь сигнала ошибки введены последовательно соединенные первый инвертор, формирователь импульсов, второй инвертор и третий инвертор, выход которого подключен к управляющему входу блока запоминания, дифференцирующий элемент, вход которого подключен к выходу усилителя мощности, амплитудный детектор включен между выходом дифференцирующего элемента и входом первого инвертора, а другой вход элемента сравнения является входом формирователя сигнала ошибки, подключенным к резонансной нагрузке, а реверсирующий элемент выполнен в виде реверсивного счетчика, последовательно соединенных инвертора и первого ключа, а также второго ключа, выходы ключей подключены к входам суммирования и вычитания реверсивного счетчика, управляющие входы ключей подключены к выходу второго инвертора формирователя сигнала ошибки, при этом входы второго ключа и инвертора являются входом реверсирующего элемента.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2