Патент ссср 826286

 

Союз Советских

Соцналнстнческнк

Республнк

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

«»826286 (61) Дополнительное к авт. саид-ву— (51) м. кл.

G 05 S 23/02 (22) Заявлено 300379 (21) 2764988/18-24 с присоединением заявки ¹(23) Приоритет—

Государственный «омитет,СССР по делам изобретений и открытий

Опубликовано 300481. Бюллетень № 16 (53) УДК621. 396 (088.8) Дата опубликования описания 300481 (72) Авторы изобретения

К.П. Аверьянов, С.Г. Алексеев, M.М ельман, М.В. Ермакова, Я.Т. Загорский, A.Ï. Кнюпфер, М. . Козийцев А,Ф. Котюк, В.A. Лукашин, В.Н. Малинов ин и Э.В,. Шереметьев

I (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ ПАРАМЕТРОВ

АВТОМАТИЧЕСКИХ СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ

Изобретение относится к технике автоматических испытаний и контроля аналоговых и аналого-цифровых элементов систем управления, в,частности усилителей и регуляторов, и может быть использовано для автоматической проверки и аттестации этих элементов в широком частотном диапазоне.

Известно устройство для анализа частотных характеристик объектов, содержащее генератор образцовых сигналов, компаратор, счетчик и преобразователь аналог-код f1).

Недостатками устройства являются ограниченная точность и относительно малый перечень измеряемых характеристик объектов контроля.

Известнб также устройство для определения характеристик, содержащее генератор образцовых сигналов, аналого-цифровой преобразователь и ряд вычислительных блоков, в том числе для определения амплитуды и фазы (2J, Недостатками этого устройства являются относительная сложность, обусловленная применением большого числа специализированных вычислительных блоков, а также пониженное эф фективное быстродействие в связи с необходимостью запоминания и обработ- 30 ки всей совокупности дискретных значений образцового сигнала на входе и выходе объекта контроля.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является устройство для допускового контроля, содержащее..последовательно соединенные источник эталонного напряжения, переключатель, компаратор, блок обработки, блок программного управления и делитель, соединенный с источником опорно р напряжения и с .коммутатором (3).

Недостатком данного устройства является узкая область применения.

Цель изобретения — расширение области применения устройства.

Указанная цель достигается тем, что в устройство для контроля параметров автоматических систем управления, содержащее делитель напряжения, управляющие входы которого соединены с выходом коммутатора, а информационный вход — q выходом генератора ступенчатого напряжения, согласующие элементы, блок управления и обработки информации и первый компаратор, введены вторые и третьи компараторы, генератор эталонных сигналов, первый и второй регистры, 826286

45 декаде квантов. Декада компараторов 14 используется для измерения сигнала на входе объекта 1, а декада компараторов 15 — на выходе этого объекта (будем рассматривать случай усилителя с коэффициентом усиления большим единицы). В исходном состоянии выходное напряжение генератора 3 устанавливается на уровне первой ступени. Если измеряемый сигнал на выходе объекта 1 не превышает уровня первой ступени генератора 3, то сработает часть

60 компараторов 14 и часть компараторов 15, совокупности сигналов которых в виде единичного кода заполнят соответствующие регистры 20 и 21.

При этом код регистра 20 представ65 ляет максимальное значение сигнала элементы ИЛИ, генераторы пилообразного напряжения, счетчики, ключи и генератор импульсон, выход которого соединен с первыми входами ключей, подсоединенных вторыми входами к выходу первого компаратора, подключенного первым входом через первый согласующий элемент, а вторым входом через второй согласующий элемент к выходам первых и вторых генераторов,пилообразоного напряжения соответственно, первые входы вторых компараторов соединены с соответствующими выходами делителя напряжения и с первыми входами третьих компараторов, вторые входы — с выходом устройства и через генератор эталонных сигналов — с первым выходом блока управления и обработки информации, а выходы — с первыми выходами первого регистра и со входами первых элементов ИЛИ, выходы которых подключены ко входам первых генераторов пилообразного напря>кения и первым входам второго элемента ИЛИ, выход которого соединен с третьим входом первого ключа и с первым входом первого счетчика, подсоединенного вторым входом к выходу первого ключа, вторые входы третьих компараторов подключены ко входу устройства, а выходы — к первым входам второго регистра и ко входам третьих элементов ИЛИ,выходы которых соединены со входами вторых генераторов пилообразного напряжения и с первыми вхо- дами четвертого элемента ИЛИ, подключенного выходом к первому входу второго счетчика и к третьему входу второго ключа, выход которого соединен со вторым входом вторОго счетчика, вторые входы первого и второго регистров и второго и четвертого элементов ИЛИ, и входы сброса коммутатора и генератора ступенчатого напряжения подключен ко второму выходу блока управления и обработки информации, перный и второй входы которого подключены к выходам первого и второго регистров, а третий и четвертый входы — к выходам первого и второго счетчиков соответственно, причем входы запуска коммутатора и генератора ступенчатого напряжени@ соединены с выходом одного из третьих компараторов.

На чертеже представлена функциональная схема устройства.

Устройстно содержит объект 1 контроля, генератор 2 эталонных сигналов, генератор 3 ступенчатого напряжения со входами 4 и 5, коммутатор 6 со входами 7 и 8, шунтирующие элементы

9, декады 10-13 делителя напряжения, вторые 14 и третьи 15 компараторы, первые элементы ИЛИ 16 и 17, третьи элементы HJIH 18 и 19, первый

20 и второй 21 регистры, первый счет5

f0

25 чик 22 со входами 23 и 24, первые генераторы 25 и 26 пилообразного напряжения, второй элемент ИЛИ 27, первый ключ 28, генератор 29 импульсов, согласующие элементы 30 и 31, первый компаратор 32, вторые генераторы 33 и 34 пилообразного напряжения, четвертый элемент ИЛИ 35, второй ключ 36, второй счетчик 37 со входами 38 и 39, блок 40 управления и обработки информации и делитель 41 напряжения.

Устройство работает следующим образом.

На вход объекта 1 (например, усилитель) от генератора 2 по командам блока 40 подается последовательный набор сигналов, например, синусоидальной формы различного уровня и различной частоты. При этом измеряют максимальное значение сигналов на входе и выходе объекта 1, а также время задержки между появлениями максимума сигнала на выходе и нходе объекта 1.

По данным измерений максимальных значений входного и выходного сигналов, а также временных задер>кек (фазовых сдвигов) между ними вычисляются требуемые характеристики объекта контроля, например АЧХ, ФЧХ, передаточный коэффициент и др.

В исходном состоянии устройства элементы 9 замкнуты, а ключи 28 и

36 разомкнуты. Компараторы 14 и 15 совместно с генератором 3 и декадой 13, равными R 10 ", где и — порядок (число десятичных разрядов) представления измеряемой величины, образуют аналого-цифровой преобразователь считывания. Напряжение генератора 3 распределяется по ступеням декады 13 с равным постоянным приращением,- образуя равномерную шкалу квантования н пределах одной декады. Величину кванта задают исходя из требуемой точности измерений, а величина приращения напряжения генератора 3, т.е. величина его ступени, выбирается равной

826286 на входе объекта 1, а код регистра

21 — на выходе этого объекта.

Образцовый сигнал на вход объекта 1 поступает от генератора 2 по команде блока 40. Если измеряемый сигнал по мере его нарастания на выходе объекта 1 превысит уровень установленной ступени генератора 3, то сигналом сработавшего компара тора 15, подключенного непосредственно к выходу генератора 3, включится очередная ступень выходного напряжения генератора 3. При этом одновременно соответствующий регистр 21 после переполнения сигналом 40 сбросится в нулевое состояние и цикл отсчета повторится вновь, но уже 15 при другом значении шкалы квантов, каждый из которых возрастает на величину ступени генератора 3. Это достигается включением в последовательную цепь со ступенями декады 13,одно20 временно с переключением генератора

3„ одной ступени декады 12, равной

R 10, путем размыкания шунтирую-(и-й) щего эту ступень элемента 9 сигналом коммутратора б. Коммутатор б переклю- 25 чается синхронно с переключением генератора 3. Если измеряемая величина стремится к верхней границе диапазона, то описанным выше образцом циклически переключается генератор

3 и последовательно включаются ступени декад 12, 11 и 10.

Таким образом, с увеличением напряжения генератор 3 пропорционально возрастает сопротивление делителя

41 на выходе генератора 3, поэтому приращение напряжения на соседних .ступенях декады 13 всегда остается неизменным, но возрастает каждый раз с переключением генератора 3 и включением очередной ступени декад Щ делителя 41 на величину ступени генератора 3. устройство как бы следит за ростом сигнала на выходе объекта 1 и тем самым за образцовым сигналом на его входе.

В процессе изменения сигнала генератора 2 величина этого сигнала на входе объекта 1 достигает своего максимума и это значение максимума каждый раз переписывается из регистра 20 в.блок 40 для последующей обработки. Из регистра 21 в блок 40 переписываются значения максимальных значений выходных сигналов объекта

1, которые появляются со сдвигом по фазе (времени) относительно соответ-. 55 ствующих максимумов этих сигналов на входе объекта. Измерение временных сдвигов выполняется методом их растягивания при помощи генераторов 25 (или идентичного ему генератора 26) 60 и 33 (или идентичного ему генератора

34) с различной крутизной нарастания..

По мере переключения компараторов

14 и 15, выходы которых попарно (по признакам четности и нечетности) 65 объединены соответствующими элементами ИЛИ 16-19, сигналами этих компараторов запускаются соответствующие генераторы пилообразного напряжения. При этом с запуском генераторов 25 и 33 сбрасываются в исходное состояние два других генератора 26 и 34 и наоборот. Попеременный запуск и сброс каждой пары генераторов пилообразного напряжения продолжается до моментов достижения измеряемым сигналом максимального значения сначала на входе объекта 1, а затем на его выходе. Последний из сработавших компараторов 14 запустит генератор 25 (или 26), а последний из сработавших компараторов 15 — генератор 33 (или 34) без последующего их сброса.

Время нарастания пилообразного напряжения с момента запуска одного. из генераторов 25 или 26 компаратором 14 фиксируется счетчиком 22, а время нарастания пилообразного напряжения с момента запуска генератора 33 или 34 фиксируется счетчиком 37 путем подсчета числа периодов Т„ генератора 29 счетных импульсов. До момента достижения измеряемым сигналом максимального значения на входе объекта 1, а затем на его выходе, счетчики 22 и 37 сбрасываются в нулевое положение каждый раз, с появлением очередного сигнала компараторов 14 и 15, через соответствующие элементы ИЛИ 27 и 35 в целях сброса 24 и 39 счетчиков. Счетные импульсы на счетчики поступают через ключи 28 и 36, которые опираются сигналами первых сработавших компараторов 14 и 15. Генераторы пилообразного напряжения попарно через элементы 30 и 31 подключены к компаратору 32, который фиксирует момент равенства формируемых пилообразных напряжений, сигналом которого закрываются ключи 28 и 36. При этом в счетчике 22 оказывается записанным число и а в счетчике 37 — число п2 периодов То генератора 29. Если крутизна пило" образного напряжения идентичных генераторов 25 и 26 меньше крутизны пилообразного напряжения идентичных генераторов 33 и 34, то измеряемый интервал времени Т между моментами появления максимумов сигнала на входе и выходе объекта 1 оказывается растянутым до величины T>--n T

Истинное значение измеряемого йнтервала составит Т (. - )То °.Благодаря повышению скорости формирования шкалы квантов и точному определению моментов времения появления максимумов образцового (контрольного) сигнала на входе и выходе испытуемого объекта обеспечивается расширение частотного диапазона и

826286 уменьшение погрешности предлагаемо

ro устройства.

Формула изобретеяия

Устройство для контропя параметров автоматических систем управления, содержащее делитель напряжения, управляющие входы которого соединены с выходом коммутатора, а информационный вход — с выходом геиератора ступенчатого напряжения, согласующие элементы, блок управления и обработки информации и первый компаратор, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения области применения устройства, в него введены вторые и третьи компараторы, генератор эталонных сигналов, первый и второй регистры, элементы ИЛИ, генераторы пилообразного напряжения, счетчики, 20 ключи и генератор импульсов, выход которого соединен с первыми входами ключей, подсоединенных вторыми входами к выходу первого компаратора, подключенного первым входом через 75 первый согласующий элемент, а вторым входом через второй согласующий элемент — к выходам первых и вторых генераторов пилообразного напряжения соответственно, первые входы вторых компараторов соединены с соответствующими выходами делителя напряжения и с первыми входами третьих компараторов, вторые входыс выходом устройства и через генератор эталонных сигналов — с первым выходом блока управления и обработки информации, а выходы — с первыми входами первого регистра и со входами первых элементов ИЛИ, выходы которых подключены ко входам первых ге- @ нераторов пилообразного напряжения и к первым входам второго элемента

ИЛИ, выход которого соединен с третьим входом. первого ключа и с первым входом первого счетчика, подсоединенного вторым входом к выходу первого ключа, вторые входы третьих компараторов подключены ко входу устройства, а выходы — к первым входам второго регистра и ко входам третьих элементов ИЛИ, выходы которых соединены со входами вторых генераторов пилообразного напряжения и с первыми входами четвертого элемента

ИЛИ, подключенного выходом к,первому входу второго счетчика и к третьему входу второго ключа, выход которого соединен со вторым входом второго счетчика, вторые входы первого и второго регистров и второго и четвертого элементов ИЛИ, и входы сброса коммутатора и генератора ступенчатого напряжения подключены ко второму выходу блока управления и обработки информации, первый и второй входы которого подключены к выхо« дам первого и.второго регистров, а третий и четвертый входы — к выходам первого и второго счетчиков соответственно, причем входы запуска коммутатора и генератора ступенчатого напряжения соединены с выходом одного из третьих компараторов.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

Р 411437, кл. G 05 8 23/02, 1972.

2. Авторское свидетельство СССР

Р 596916, кл. G 05 В 23/02, 1975.

3. Авторское свидетельство СССР

Р 460547,кл ° G 06 F 15/46,6 05 В 23/02, 1973 (прототип).

826286

Заказ 2571/83

Тираж 940 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

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

Составитель И. Колокольцов

Редактор tO, Ковач Техред T.Ìàòo÷êà . Корректор Г. Решетник