Устройство для управления возбудителем механических колебаний

 

ОП ИСЯНИЕ

И3ОБРЕТЕ Н ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Соватскин

Социапистичесиин

Республик >95?181 (6l ) Дополнительное к авт. свид-ву-(22)Заивлсно29.12.80 (г1) 227716У18-24 с присоединением заявки,%— (23)приоритет(51)М. Кл .

G 05 0 19/02

3есударстинньй кемнтет

СССР ню делам нэееретеннй н открытнй (53) УДК62- 0 (088.8) Опубликовано 07 09. 82. Бюллетень № 33

Дата опубликования описания р7р9 82 (72) Авторы изобретения

В. П. Макаров, В. М. Кузин и В. Ф. Черепов (7I) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДПЯ УПРАВЛЕНИЯ ВОЗБУДИТЕЛЕМ

МЕХАНИЧЕСКИХ КОЛЕБАНИЙ

Изобретение относится к радиоэлектронике и может быть использовано в вибрационной технике.

Известны приборы с электронным управлением частотой, в состав которых входят генератор и преобразователь напряжения в частоту Plj .

Недостатками данных приборов являются нестабильность параметров„ свойственная аналоговым .устройствам, и снижение точности, вызываемое 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 го счетных импульсов, делитель частоты, эадатчик скорости развертки, схемы совпадения, ключ, реверсивный счетчик, преобразователь код-аналог (ЦАП), компараторы и задатчики нижнего и верхнеГо пределов разверток частоК.

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, à по логарифмическому закону с увеличением скорости раз95718 1 4 вертки с повышением частоты. Известное устройство, основанное линейным во времени переключением реверсивного счетчика, логарифмическую развертку не обеспечивает.

Устройство также не может работать 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 напряжеI 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 повышение точности устройства и расширение его области применения.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство для управления возбу 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 частоты соединен с входом формирователя счетных импульсов, выход которого подключен к входу делителя частоты, управляющий вход которого соединен с эадатчиком 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 эадатчиком 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 компараторов 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 входы мультиплексора подключены к выхо дам 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.

16

На фиг.1 изображена функциональ1$ ю

4j

Устройство для управления возбудителем механических колебаний работает следующим образом.

Сигнал с генератора 1 фиксированной частоты преобразуется в формирователе 8 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. C 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 weментов 12 и 13 совпадения и, в зависимости от состояния RS-триггера

5S ная схема устройства; на фиг. 2иллюстрируется работа устройства в логарифмическом режиме.

В качестве,рримера изображены дир11 аграммы работы 6-разрядного счетчика.

Устройство содержит генераторы фиксированной 1 и переменной 2 частот, модулятор З,фильтр 4 низких частот, предварительный усилитель 5 и усилитель мощности 6, вибратор 7, формирователь 8 счетных импульсов, делитель

9 частоты, задатчик 10 скорости разI вертки. Устройство содержит также реверсивный счетчик 11, элементы 12 и 13 совпадения, преобразователь код-аналог 14, компараторы 15 и 16 задатчики нижнего 17 и верхнего 18 пределов развертки, В устройство введены частотомер 19, нормирующий усилитель 20, дифференциальный уси3S литель 21, сумматор 22, переключатель

23 вида развертки, стробирующий счетчик 24, мультиплексор 25 и

RS-триггер 26.

9571

26, на суммирующий или вычитающий входы реверсивного счетчика 11.

При работе в режиме суммирования код на выходе реверсивного счетчика равномерно возрастает со скоростью, S определяемой частотой счетных импульсов. Код реверсивного счетчика 11

:преобразуется в линейно-возрастающее напряжение преобразователем код-ана.-. лог 14 и через сумматор .22 поступает на управляющий вход генератора

2 переменной частоты, вызывая изменения его частоты во времени. 8 ре.жиме вычитания напряжение на выходе преобразователя код-аналог 14 бу- 1$ дет линейно уменьшаться, что вызывает противоположное режиму суммирования изменение частоты генератора

2. Сигналы генераторов фиксированной

1 и переменной 2 частот смешиваются 26 в модуляторе 3, разностная частота выделяется фильтром 4 низких частот, усиливается предусилителем 5 и усилителем 6 мощности и подается на вибратор 7. 25

Истинное значение частоты на выходе фильтра 4, а следовательно, и на выходе устройства измеряется частотомером 19 и преобразуется в сигнал, пропорциональный частоте, Зр и через нормирующии усилитель 20 подается на вход дифференциального уси. лителя 21, где сравнивается с управляющим сигналом преобразователя код-аналог 14.

При работе на линейном участке .преобразования управляющего напряжения s 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 14.

При отключении изменения частоты генератора 2 от линейного .закона возникает разностный сигнал на выходе дифференциального усилителя 21. Знак разностного сигнала и коэффициент передачи дифференциального усилителя

21 выбран так, чтобы результирующий сигнал на выходе сумматора 22 вызыSS вал изменение частоты генератора

2, пропорциональное управляющему напряжению преобразователя код-аналог 14. Таким образом, за счет пет81

d ли обратной связи происходит компенсация нелинейности генератора переменной частоты 2, что существенно повышает точность. устройства.

8 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 24. На выходах счетчика 24 возникают стробирующие импульсы при появлении единиц в сбответствующих 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 24, а наибольший код реверсивного счетчика 11 разрешает прохождение на выход мультиплексора 25 импульса с первого входа данных, соединенного с младшим разрядом счетчика 24.

Таким образом, первый импульс на выходе мультиплексора 25 появится через время, за которое счетчик 24 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 ус,корением в два раза на каждый такт и напряжение на выходе преобразователя код-аналог 14 будет изменяться во времени по показательному закону с точностью, соответствующей единице младшего разряда. Изменение частоты re.нератора 2 переменной частоты будет соответствовать логарифмической развертке.

Напряжение, пропорциональное истинному значению частоты, измеренно му частотомером 19, подается на вторые входы компараторов 15 и 16, где сравнивается с заранее запрограмми-. руемыми эадатчиками 17 и 18 пределов значениями. 8 момент совпадения истинного значения частоты на выходе устройства с одним из заранее установленным пределом, один из компара95718

Формула изобретения 2j

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, 35 выход генератора фиксированной частоты соединен с входом формирователя счетных импульсов, выход которого подключен к входу делителя частоты, управляющий вход которого соединен с ао задатчиком скорости развертки, суммирующий и вычитающий входы реверсивного счетчика подключены к выходам эле7 торов 15 или 16 вырабатывает сигнал, изменяющий на противоположное состояние RS-триггера 26, 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 10 генератора переменной частоты эа счет ее компенсации и осуществить установку частоты и пределов разверт,ки no истинному значению частоты, что существенно повышает достовер- tS ность и точность испытаний на воздействие синусоидальной вибрации.

3а счет обеспечения логарифмичесм кой развертки и повышения степени автоматизации существенно расширены щ функциональные возможности устройства.

1 8 ментов совпадения, а выходы - к входам преобразователя код-аналог, компараторы, первые входы которых соединены с задатчиками нижнего и верхнего пределов развертки, о т л и ч аю щ е е с я 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. Каталог фирмы"Брюль и Кьер", 1973, "Генератор 1047 фирмы "Брюль и .Къер".

2. Авторское свидетельство СССР

И 577643, кл. Н 03 К 1/00, 1977 (прототип).