826286

Союз Советских Соцнавнстнческнк РеспублнкОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ п 1826286,СССР по делам изобретений и открытийДата опубликования описания 300481(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ ПАРАМЕТРОВ АВТОМАТИЧЕСКИХ СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ Изобретение относится к технике автоматических испытаний и контроля аналоговых и аналого-цифровыхэлементов систем управления, в,частности з 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 11.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 21.Недостатками этого устройства являются относительная сложность, обусловленная применением большого числа специализированных вычислитель. . ных блоков, а также пониженное эф фективное быстродействие в связи с необходимостью запоминания и обработ ки всей совокупности дискретных значений образцового сигнала на входеи выходе объекта контроля.Наиболее близким к предлагаемомупо технической сущности являетсяустройство для допускового контроля,содержащеепоследовательно соединенные источник эталонного напряжения,переключатель, компаратор, блокобработки, блок программного управления и делитель, соединенный с источником опорногр напряжения и скоммутатором (3,Недостатком данного устройстваявляется узкая область применения.Цель изобретения - расширение области применения устройства.Указанная цель достигается тем,что в устройство для контроля параметров автоматических систем управ"ления, содержащее делитель напряжения, управляющие входы которого соединены с выходом коммутатора, а информационный вход - с выходом генератора ступенчатого напряжения, согласующие элементы, блок управленияи обработки информации и первый ком"паратор, введены вторые и третьикомпараторы, генератор эталонныхсигналов, первый и второй регистры,826286 ЗО 35 40 45 декаде квантов, Декада компараторов 14 используется для измерениясигнала на входе объекта 1, а декада компараторов 15 - на выходе этого объекта (будем рассматривать случай усилителя с коэффициентомусиления большим единицы). В исходном состоянии выходное напряжение генератора 3 устанавливаетсяна уровне первой ступени. Если измеряемый сигнал на выходе объекта 1не превышает уровня первой ступенигенератора 3, то сработает часть 60 компараторов 14 и часть компараторов 15, совокупности сигналов которых в виде единичного кода заполнятсоответствующие регистры 20 и 21.При этом код регистра 20 представ ляет максимальное значение сигнала элементы ИЛИ, генераторы пилообразного напряжения, счетчики, ключи игенератор импульсов, выход которогосоединен с первыми входами ключей,подсоединенных вторыми входами квыходу первого компаратора, подключенного первым входом через первыйсогласующий элемент, а вторым входомчерез второй согласующий элементк 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 эталонныхсигналов - с первым выходом блокауправления и обработки информации,а выходы - с первыми выходами первого регистра и со входами первых элементов ИЛИ, выходы которых подключены ко входам первых генераторовпилообразного напрякения и первымвходам второго элемента ИЛИ, выходкоторого соединен с третьим входомпервого ключа и с первым входом первого счетчика, подсоединенноговторым входом к выходу первого ключа,вторые входы третьих компараторовподключены ко входу устройства, авыходы - к первым входам второгорегистра и ко входам третьих элементов ИЛИ,выходы которых соединенысо входами вторых генераторов пилообразного напряжения и с первыми вхо-дами четвертого элемента ИЛИ, подключенного выходом к первому входувторого счетчика и к третьему входувторого ключа, выход которого соединен со вторым входом вторОго счетчика, вторые входы первого и второгорегистров и второго и четвертогоэлементов ИЛИ, и входы сброса коммутатора и генератора ступенчатогонапряжения подключен ко второмувыходу блока управления и обработкиинформации, первый и второй входыкоторого подключены к выходам первого и второго регистров, а третий ичетвертый входы - к выходам первогои второго счетчиков соответственно,причем входы запуска коммутатораи генератора ступенчатого напряжение соединены с выходом одного изтретьих компараторов. На чертеже представлена функциональная схема устройства.Устройство 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 ИЛИ 18 и 19, первый 20 и второй 21 регистры, первый счет 5 10 15 20 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 входеи выходе объекта 1, а также время задержки между появлениями максимума сигнала на выходе и входе объекта 1,По данным измерений максимальныхзначений входного и выходного сигналов, а также временных задеркек(фазовых сдвигов) между ними вычисляются требуемые характеристикиобъекта 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 Р 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 в пределах одной декады, Величину кванта задают исходя из требуемой точности измерений, а величина приращения напряжения генератора 3, т.е. величина его ступени, выбирается равнойна 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 компаратора 15, подключенного непосредственно к выходу генератора 3, включит. ся 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,одно 2 О временно с переключением генератора 3, одной ступени декады 12, равной 8 10 ф , путем размыкания шунтирую-/ и-)щего эту ступень элемента 9 сигналом коммутратора б. Коммутатор бпереклм 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 10Таким 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 4 О 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) 6 О и 33 (или идентичного ему генератора 34) с различной крутизной нарастанияПо 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 сработав. ших 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 То 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 п 1. а в счетчике 37 - число п 2 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 Т=п Т. Истинное значение измеряемого йнтервала составит Т (п - п)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 иуменьшение погрешности предлагаемого устройства.Формула изобретеяияУстройство для контропя параметров автоматических систем управления, содержащее делитель напряжения, управляющие входы которого соединены с выходом коммутатора, а информаци" онный вход - с выходом геиератора ступенчатого напряжения, согласующие элементы, блок управления и обработ" ки информации и первый компаратор, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения области примененияустройства, 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 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 О 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 выходам 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.1 Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССРР 411437, кл. 6 05 В 23/02, 1972.2, Авторское свидетельство СССРР 596916, кл. О 05 В 23/02, 1975.3. Авторское свидетельство СССРР 460547,кл.6 06 Г 15/46,6 05 В 23/02,1973 (прототип),826286 И. КолокольцОвочка . орректор Г. Решетник исное Проектна Составит едактор Р, Ковач Техред Таказ 2571/83ного комиений и о1 Раушска Тираж 940 ВНИИПИ Государствен по делам изобрет 13035, Москва, ж, Филиал ППП "Патент", г. Ужго тета СССРкрытийнаб., д. 4/