Преобразователь частота-напряжение

УГосударственный номитСовета Министров СССво делам изооретенийи открытий(72) Авторы изобретения А, Добрыдеиь В. М. Трохии, Ю. Н, Брауде, Е. А. Ал Украинский заочный политехнический институ(71) Заявител ЕОБ РАЗО ВАТЕЛ Ь ЧАСТОТА-НАП РЯ ЖЕ Н И 1Преобразователь относится к электронным устройствам, применяемым. в автоматике и телемеханике, а именно к преобразователям частоты следования импульсов в напяржение постоянного тока,Известен преобразователь частота-напряжение, содержащпй широтно-импульсный модулятор, усилитель мощности, интегрирующий электродвигатель, редуктор, генератор упра 1 вляемой частоты, кольцевой потенциометр и эталонный источник напряжения.Цель изобретения - расширение диапазона преобразуемых частот. Для этого выход широтно-импульсного модулятора через усилитель мощности подключен к интегрирующему электродвигателю, механически соединенному через редуктор с генератором управляемой частоты, выход которого подключен к входу широтно-импульсного модулятора, а второй выход редуктора соединсн с кольцевым потенциометром, подключенным к эталонному источнику напряжения,На чертеже показана фувкциональная блок-схема преобразователя частота-напряжение.Преобразователь содержит генератор 1, вырабатывающий однополярные импульсы тактовых частот Р, и Р 2, сдвинутых между собой во в 1 ремеви на одинаковые интервалы; схемы 2 и 8 синхронизации, которые совместно с логическими схемами И 4 и 5 защ щают преобразователь от сбоев и потери информации; нереверсивные триггерные счетчики б и 7, выполняющие роль интегрирующего 5 устройства; схему 8 управления и защиты,обеспечивающую зациту выходного триггера 9 управления от реверса при больших или длительных рассогласованиях, преобразующего совместно со счетчиками б и 7 входную 10 частоту /с и частоту обратной связи в широтно-импульсно модулированные колебания; и усилитель 10 мощности, включающей сглаживающий фильтр, корректирующий контур и собственно усилитель мощностя для усиления 15 выходного напряжения (среднего значения)триггера 9. Кроме того, в преобразователь входят интегрирующий электродвигатель 11 - исполнительный элемент системы; редуктор 12, обеспечивающий необходимый передаточный коэффициент, между валом электродвигателя 11, генератором 13 управляемой частоты, преобразующим угловое перемещение выход ного вала редуктора 12 в частоту обратнойсвязи , и линейным кольцевым потенциометром 14, преобразующим угловое перемещение выходного вала редуктора 12 в напряжение постоянного тока; и стабилизированзо ный источник 15 питания потенциометра 14.3Принщип работы преобразователя частотанапряжение заключается в следующем.При подаче на вход преобразователя напряжения частоты /О начинает изменяться сиважность,выходного импульсного напряжения триггера 9 и, следовательно, среднее значение этого напряжения отлично от нуля. Усиленное по мощности оно прикладывается к электродвигателю 11 с малым моментом трения и высокой чувствительностью. Учитывая интегрирующие свойства широтно-импульсного модуляторанапряжение рассогласования на входе электродвигателя существует до тех пор, пока частота обратной связкине станет равной преобразуемой /О. При этом скважность;выходного ямпульсного напряжения триггера 9 становится равной единице, а среднее значение - нулю. Учитывая механическую связь электродвигателя с потенциометром 14, движок последнего поворачивается на угол, пропорциональный величине преобразуемой частоты /о, так как характеристика преобразования широтно-импульсного модулятора линейна. Следовательно, выходное напряжение потенциометра пропорционально преобразуемой частоте /О.Диапазон преобразуемых частот определяется частотными свойствами логических элементов, из которых выполнен широтно-импульсный модулятор, и диапазоном плавного перекрытия частот генератором И.Статическая точность преобразователя определяется методической и инструментальной ошибками. Методическая ошибка в статическом режиме равна нулю, так как в контуре преобразователя используются два интегрирующих звена, Величина и знак инструментальной ошибки зависят от напряжения трогания электродвигателя, стабильности и точности работы генератора 13, линейности характериствки потенциометра 14 и стабильности источнвка 15 питания.Следовательно, установившаяся инструментальная ошибка определяется суммой вышеперечисленных частных ошибок отдельных элементов системы.При использовании соответствующих элементов с высокостабильными характеристика 4ми статическая точность преобразователя, определяемая инструментальной ошибкой, может достигать 0,2/О.Динамическая точность преобразователяопределяется значениями постоянных времени отдельных звеньев, их передаточными коэффициентами, а также дискретностью преобразования. Учитывая постоянное запаздываниевносимое широтно-импульсным модулящ торомпостоянные времени фильтра и электродвигателя, динамическая точность преобразователя сравнительно невысока и для 20/о изменения частоты в середине диапазона составляет порядка 3 - 5/о.15 Следовательно, преобразователь может использоваться в тех устройствах, где нет жестких требований динамической точности, или в схемах, где изменение преобразуемой частоты происходят монотонно.20 Наличие двух интегрирующих звеньев вконтуре преобразователя предъявляет определенные требования к обеспечению устойчивости и получению заданных показателей качества переходных процессов, Это достигается применением,корректирующего контура и расчетом общего передаточного коэффициента устройства. 30 Предмет изобретенияПреобразователь частота-напряжение, содержащий широтно-импульсный модулятор, усилитель мощности, интегрирующий электродвигатель, редуктор, генератор управляемой частоты, кольцевой потенциометр и эталонный источник напряжения, Отличаюцийся тем, что, с целью расширения диапазона преобразуемых частот, выход широтно-импульс ното модулятора через усилитель мощностиподключен к интегрирующему электродвигателюмеханически,соединенному через редуктор с,генератором управляемой частоты, выход которого подключен к входу широтно-вм пульсного модулятора, а второй выход редуктора соединен с кольцевым,потенциометром, подключенным к эталонному источнику напряжения.тавитель Н, ДубровскаяТехред Г. Васильева Корректор ло Тираж 811 Подписно СССР орская типография Изд.1291Государственног по делам изо Москва, Ж.З комитета Совета Мннисретений и открытий, Раушская наб., 4/5