Устройство для управления синусоидальными колебаниями виброустановки

.М.Кузин Вибрационныеустройства по автомати76, с. 87,етельство СССР 7/00, 1975 реверам перГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ ССС ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТ АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ(54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ СИНУСОИДАЛЬНЫМИ КОЛЕБАНИЯМИ ВИБРОУСТАНОВКИ, содержащее тактовый генератор, регулируемый усилитель, выход которого через виброустановку связан с входом детектора, выходом подключенного через интегратор к первому входу регулируемого усилителя, компаратор, первый вход которого предназначен для ввода .кода верхней частоты синусоидальны вибраций, второй вход - для ввода кода нижней частоты синусоидальных вибраций, а выходы соединены с со ответствующими входами триггера, выходом подключенного через сивный счетчик к первым вход вого и второго мультиплексоров, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что,с целью повышения точности, оно содержит три блока памяти, три счетчика, два,делителя частоты, измеритель частоты и цифроаналоговыйпреобразователь, причем выход тактового генератора соединен черезпервый делитель частоты с входомпервого счетчика, а через второйсчетчик - с вторым входом первогомультиплексора, выходом связанногос первым входом второго делителячастоты, первый вход первого блокапамяти подключен к выходу реверсивного счетчика и к первому входувторого блока памяти, второй вхбдк второму входу второго мультиплексора, к входу устройства и к второмувходу второго блока памяти, а выход - к выходу второго блока памятии к второму входу второго делителячастоты, выходом связанного черезтретий счетчик с входом третьего блока памяти. второй выход третьегосчетчика соединен с входом измерителя частоты, выход которого подключен к третьему входу компаратора,выход первого счетчика связан с третьим входом второго мультиплексора,выход которого подключен к второмувходу реверсивного счетчика, а выходтретьего блока памяти через цифроаналоговый преобразователь соединен с втрым входом регулируемого усилителя.частоты вибраций, так как она определяется неидеальными значениями ком" плексных сопротивлений синусоидально. го генератора, которые изменяются в зависимости от температуры, давле" ния и влаги окружающей среды. Изме- нение значений комплексных сопротивлений вызывает изменение частоты генератора, т.е. снижает стабильность частоты вибраций.Цель изобретения - повышение точ" ности устройства за счет повышения стабильности частоты вибраций.Поставленная цель достигается тем, что в устройство, содержащее тактовый генератор, регулируемый усилитель, выход которого через виброустановку связан с входом детектора, выходом подключенного через интегратор к первому входу регулируемого усилителя, компаратор, первый вход которого предназначен для ввода кода верхней частоты синусоидальных вибраций, второй вход - для ввода кода нижней частоты синусоицальных вибраций, а выходы соединены с соответствующими входами триггера, выходом подключенного через реверсивный счетчик к первым входам перного и второго мультиплексоров, введены три блока памяти, три счетчика, два делителя частоты, измеритель частоты и цифроаналоговый преобразователь, причем выход тактового генератора соединен через первый делитель частоты с входом первого счетчика, а через второй счетчик с вторым входом первого мультиплексора, выходом связанного с первым входом первого делителя частоты, первый вход первого блока памяти подключен к выходу реверсивного счетчика и к первому входу второго блока памяти второй вход - к второму входу второго мультиплексора, к входу устройства и к второму входу второго блок а памяти, а выход - к выходу второго блока памяти и к второму входу второго делителя частоты, выходом связанного через третий счетчик с входом третьего блока памяти, второй выход третьего счетчит. ",ка соединен с входом измерителячастоты, выход которого подключен ктретьему входу компаратора, выходпервого счетчика связан с третьимвходом второго мультиплексора, выходкоторого подключен к второму входуреверсивного счетчика, а выход тре 1 051506 2Изобретение относится к вибрациой -ной технике и предназначено для создания систем испытания изделий на синусоидальную вибрацию.Известен генератор вибраций, который имеет в своем составе высокоча"стотный генератор, входной сигналкоторого смешивается с сигналом пере.менной частоты, изменение которойпроисходит за счет вращения мотора, 10управляющего переменным конденсатором. Результат смещения подвергается Фильтрации, после чего выделяетсянизкочастотный сигнал, который усили.вается и подается на виброустановку.Сигнал обратной связи с виброустановки детектируется, интегрируетсяи поцается в схему АРУ, управляющую.являются малая стабильность частотыгенерируемых низкочастотных колебаний за счет наличия управляемого генератора и, кроме того, низкая точность периода развертки частот вибрации, которая определяется неидеальными свойствами мотора.Наиболее близким к предлагаемомуустройству является система для у - равления синусоидальной вибрацией,в которой генератор импульсов запускает реверсивный счетчик, выходной,код которого численно равен генерируемой частоте вибрации, Этот кодуправляет через ключи подключениемкомплексных сопротивлений к входам35синусоидального генератора при этомчастота его выходного сигнала равназначению кода на выходе счетчика.Этот сигнал через схему АРУ и уси 40литель поступает на вход вибростенда, Его выходной сигнал с датчикачерез усилитель, детектор и интегратор поступает на управляющий входАРУ, поддерживая тем самым на столе45вибростенда постоянный уровень ускорения, независимый от частоты вибрации. Выходной код счетчика сравнивается одновременно на двух компараторах с заданными значенияминижней частоты и верхней частоты раэ. 5вертки периода вибраций, Выходныесигналы компараторов управляют черезтриггер направлением счета реверсивного счетчика, при этом изменениечастоты вибраций происходит внутризаданных границ 2 3.Недостатком известного устройств а является невысокая стаб 1 льность(1- )Ъо К 1 п 2п 2 ь1ко 2(1+К 14 50 3тьего блока памяти через цифроаналоговый преобразователь соединен свторым входом регулируемого усилителя.На чертеже изображена функциональная схема устройства,Устройство состоит из блоков 1-3памяти, делителей 4 и 5 частоты, счетчиков 6-8, мультиплексоров 9 и 10, реверсивного счетчика 1, триггера 12, 0компаратора 13, измерителя 14 частоты,цифроаналогового преобразователя 15,интегратора 16, регулируемого усилителя 17, детектора 18, виброустановки 19, тактового генератора 20,Вход мультиплексора 1 О являетсялинейно-логарифмическим входом устройства. Вход числа Т делителя 4РЕЗЬчастоты является входом программирования длительности периода развертки частоты вибрации устройстваДва дополнительных входа Гя и Гекомпаратора 13 являются входами устройства для задания верхней и нижней частот развертки. 25Устройство работает следующим образом.Первый делитель 4 частоты выдаетна своем выходе последовательностьимпульсов, которые запускают счетчик б. Многоразрядный код на выходесчетчика б определяет адрес ячеекпамяти блока 3, в котором запомненаинформация о параметрах синуса. Приэтом на выходе блока 3 появляетсяцифровой синусоидальный сигнал, который преобразуется в преобразовате,ле 15 в аналоговый вид и через усилитель подается на вход виброустановки 19, Обратная связь состоящаяиз детектора 18, интегратора 1 б и40усилителя 17, обеспечивает на столевиброустановки заданный уровеньамплитуды вибрации. Частоту вибрацииопределяет частота импульсов на выходе первого делителя.45Для управления частотой импульсов на выходе делителя 5 в блок 1 па.мяти записывается форма функции где О, - число в нулевой ячейке блока 55Фпа мяти;К - номер ячейки блока памяти,число на выходах младших разрядов реверсивного счетчика 1;п - число двоичных разрядов адреса блока памяти.В начале развертки частоты вибрации во времени реверсивный счетчик 1 находится в нулевом состоянии. Тактовый генератор 20 запускает двоичный счетчик 7 и через делитель 4 частоты - двоичный счетчик 6, На выходах счетчиков 7 и 8 образуются импульсы, частота которых падает в два раза по мере роста номера раз" ряда выходов счетчиков 7 и 8, При нулевом состоянии реверсивного счетчика 1 мультиплексор 9 пропускает на свой выход сигналы с минимальной частотой, а мультиплексор 10 - с максимальной, Включается в работу реверсивный счетчик 11,на И выходах его младших разрядов начинает возрастать число по линейному закону, Данное число определяет адреса ячеек блоков 1 и 2. Входной сигнал блока 2 при этом подается на вход делителя 5 частоты, который производит следующую операцию Вьх овх бпла оехо( 7 й ) ф где Г ,Г - частота импульсов наОьх вьФвходе и выходе.Так как число К линейно возрастает, то частота выходных импульсов также растет линейно, начиная с вели чины Г 1 . Значение Г определяОется частотой импульсов тактовогоФ генератора, поделенной на 2 , где а - число разрядов в счетчиках 7 и 8При этом на выходе делителя 5 частота импульсов вначале имеет минимальную величину, которая медленно возрастает во времени, Частота вибрации также изменяется по указанному закону. При заполнении младших раз-. рядов реверсивного счетчика 11 число на выходах младших разрядов становитися равным 2 , что создает частоту импульсов на выходе делителя 5, равную 2 Г, После этого число на выходах младших разрядов реверсивного счетчика 11 сбрасывается в ноль а в о старших его разрядов эаписыва ется первая единица. При этом мультиплексор 9 подает на вход делителя 5 импульсы с ч тотой 2 Гову а мультиплексор 1 О подключает на вход счетчика 11 импульсы с частотой в два раза меньшей, чем в предыду 1051506щем случае. В результате этого частота импульсов на выходе делителя 5 начинает линейно возрастать со значения 2 Г 0,ц по закону бВЬк "3 Г Я 1+ - и . причем скорость 1изменения во времени числа К уменьшена в два раза по сравнению с предыдущим случаем, Поэтому скорость изменения во времени частоты Гос ОаЬх тается равной скорости ее изменения в предыдущем случае.При заполнении вновь всех младших разрядов реверсивного счетчика 11 в старших разрядах появляется 5 число два, процесс вновь повторяется н гак далее, Таким образом,в процессе развертки частоты вибрации но времени данная частота изменяется по линейному закону, Скорость возрастания частоты зависит от коэффициента деления делителя 4, который задается оператором, т.е. имеется воэможность,изменять скорость возрастания частоты вибраций во времени. При заполнении всех и+а разрядов реверсивного счетчика 11, частота вибраций падает до минимальной и процесс вновь нов соряется, .Измеритель 14 частоты измеряет частоту повторения импульсов, поступающих с выхода максимума счетчика С. :)ти импульсы повторяются один раз эа период считывания всей информации иэ блока 3, т,е, измеритель 14 частоты измеряет частоту вывода ин35 формации иэ блока 3 или частоту выводикого синусоидального сигнала и частоту вибрации. Информацию измерителя 14 частоты можно для контроля высветить на цифровом табло. Кроме того,значение частоты вибрации сравнивается в компараторе 13 с нижней и верхней частотами заданного диапазона изменения частоты вибрации. Его45 выходные сигналы управляют триггером 12, в результате чего триггер 12 устанавливает направление счета реверсивного счетчика 11 таким образом, что при превышении частоты вибрации верхнего заданного значения реверсивный счетчик 11 начинает счет назад, при этом частота вибрации начинает уменьшаться. А при падении частоты вибрации ниже заданного уровня счетчик 11 начинает счет вперед и частота вибрации начинает возрастать При. этом происходит непрерывное сканирование частоты вибрации по ли-,нейному закону между верхним и нижним заданными значениями,При необходимости развертки частоты вибрации во времени по логарифмическому закону на вход лин/лог уст. ройства поцается сигнал, который включает в работу блок 1 и выключа" ет блок 2, кроме того, постоянно подключает через мультиплексор 10 на вход реверсивного счетчик а 11 один из выходных разрядов счетчика 6, в результате чего в процессе частоты вибрации частота входных импульсов счетчика 11 всегда постоянна.Устройство работает так же, как и при линейной развертке, тольк о блок 1 обеспечивает вначале изменение частоты выходных импульсов делителя 5 по законуЯо 1+ К 1 п 2ьых овь/2 ЯПри возраста ии К от 0 до 21 Часто- та изменяется по экспотенциал номуконУ оть Р О До 2 ОВ кО БОВЫследующем цикле изменения числа на выходах младших разрядов реверсивного счетчика 11 частота изменяется от 2д одо 4 Г 0 Ои так даОЮЬФлее. Максимальный диапазон частоты вибраций будет составлять от ГОО ЬЫХ доГ. Г О, причем закон измененияФЬЮчастоты будет логарифмический.Предлагаемое устройство имеет тактовый генератор 20, в котором осу ществлена кварцевая стабилизация частоты, При этом стабильность частоты вибрации и стабильность периода повторения генерируемого синусоидального сигнала также определяются стабильностью кварцевого генератора. Кроме того, стабильность процесса развертки частоты, т,е, стабильность времени развертки, стабильность закона развертки, стабильность соблюдения заданных нижней и верхней граничных частот диапазона развертки также, будут определяться стабильностью кварцевого генератора.В устройстве, взятом за прототип,з невозможно осуществить кварцевую стабилизацию частоты вибрации, так как опорный генератор создает сигнал переменной частоты, которая эависнт от значения суммы величин комплексных сопротивлений, подключенных в цепь обратной связи генера051506 Составитель Л.Ц Техред Т.фанта о орректор А,ференц Редактор П,Макареви Тираж 874 НИИПИ Государственног по делам изобретений 035, Москва, Ж, Рааз 8665/47 ПодписноеССР омитет открыт кая на д, 4/ илиал ППП "Патент", г, Ужгород, ул. Проектная, 4 7тора. Данная сумма не является высокостабильной, так как значения комплексных сопротивлений подвврже ны влияниям внешних условий. По этому по сравнению с прототипом5 предлагаемое устройство имеет значительно повышенную стабильность частоты вибрации, кроме того, оно имеет возможность создать не только линейный, но и зкспоненциальный1 О закон изменения частоты, имеет возмож; ность программировать скорость иэ" менения частоты вибрации, т, е, изменять . период развертки частоты вибрации.Ж 8Предлагаемое устройство найдет широкое применение в вибрационной технике, будет способствовать нэ-за своих высоких характеристик повышению качества проведения внбрационюах испытаний. Оно просто в изготовлении и настройке, так как в нем нет сложных обратных связей по поддержанию стабильности генерируемой частоты. Поэтому внедрение устройства будет обеспечивать значительный зкономический эффект, проявляющийся на этапе изготовления и эксплуатации.