Система управления вибростендом

ОЮЗ СОВЕТСНИХ ОЦИАЛИСТИЧЕСНИ РЕСПУБЛИН А 1(51) 4 С 05 0 19/О ТЕТ СССРИ ОТНРЬГИЙ РЕТЕНИ(72) и И. (53) (56) 110 769ВКонькова А, Прохоров62,50(088.8)Авторское свидетельство СССР 381, кл, С 01 М 7/00, 1978.ибрационный электродинамический стенд ВЭДС. Паспорт и инструкция по эксплуатации;Ростов-на-Дону: Таганрогский завод "Виброприбор", Северо-Кавказский межотраслевой центр научно-технической информации 1971, с. 21-24, рис, 18.Калибровочное устройство КУ. Описание, инструкция по эксплуатации и паспорт. - Ростов-на-Дону: Таганрогский завод "Виброприбор", Северо-Кавказский межотраслевой це научно-технической информации, 197 3-1 П 0 зпЬс-зхп2 11 з 1.п Инструкция по эксплуатации автоматического возбудителя вибрационного стенда типа 1025 Пер. У 82099/О с англ, инструкции Фирмы "Брюль и Къер", - Копенгаген, 1967, с. 13-15. Авторское свидетельство СССР 11 459760, кл. С 05 В 11/02, 1973. Авторское свидетельство СССР У 495650, кл, С 05 П ,19/02, 1974. Авторское свидетельство СССР Р 1084763, кл. С 05 0 19/02, 1982. Авторское свидетельство СССР У 1117588, кл. С 05 Э 19/02, 1982,Авторское свидетельство СССР У 1259224, кл, С 05 П 19/02, 1985.ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НО ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИ ВИДЕТЕЛЬСТВУ(57) Изобретение касается автоматического регулирования и может быть применено для точного воспроизведения вибраций, задаваемых генераторомна вибростенде образцового виброкалибрующего средства, Цель изобретения - упрощение устройства. Цель достигается тем, что выход алгебраического сумматора подключен к выходуусилителя мощности и в устройстводополнительно введены среднеквадратический детектор с многопозиционнымпереключателем. Кроме того, пельдостигается тем, что в фазоуправляющем блоке использованы компараторы,а элемент ИСКЛ 10 ЧА 10 ЩЕЕ ИЛИ вынесен вобщую схему, При этом система содержит запоминающие устройства и связанные с ними функциональные узлы,Причем регулировка организована сиспользованием тождества фазоуправляющий блок, сравнивая фактическое возбуждение с его опорнымзначением, воздействует на Ы, задерживая вызов из блока памяти синусоидального сигнала, предварительно записанного туда с выхода задатчика вибраций. С изменением К изменяется амплитуда разностного сигнала, стабилизируя колебания вибростола на заданном уровне. 1 з.п. Ф-лы,3 ил,нов использованы к омпараторы - такие же элементы, но с переменным порогом срабатывания, Эти отличия не связаны с дополнительными материальными затратами. Они не усложняют устройства и не увеличивают его стоимости.Устройство работает в двух режимах, каждому из которых соответствует определенное положение переключателя 14. На фиг. 1 показан режим компрессии, Он основан на использовании тригонометрического тождества. П зхпы 1 - 0 зхп(м 1- с ) из которого следует, что разность двух синхронных синусных сигналов является синусным сигналом той же частоты с амплитудой, зависящей от угла ) . При изменении ) от 0 до 7 амплитуда разности меняется от 0 до 2 П . На фиг. Зс,б, 8 показаны эпюры исходных сигналов 0, 0 и сигнала разности П . Индексы в обозначениях сигналов соответствуют номерам элементов, формирующих сигналы: 11, П, П " сигналы на выходах элементов соответственно второго предварительного усилителя 4, блока 9 памяти, алгебраического сумматора 5.Система работает следующим образом. 1 1305649Изобретение касается автоматического регулирования и может быть применено для точного воспроизведениявибраций, задаваемых генераторомна вибростенде образцового виброкалибрующего средства.Цель изобретения - упрощение устройства,На фиг. 1 показана функциональнаясхема системы; на фиг. 2 - схема фазоуправляющего блока; на фиг. 3 -эпюры, поясняющие работу системы.Система управления вибростендомсодержит датчик 1 вибраций, первыйпредварительный усилитель 2, задатчик 153 вибраций, второй предварительныйусилитель 4, алгебраический сумматор5, усилитель 6 мощности, вибростенд7, источник 8 регулируемого опорного напряжения, блок 9 памяти, фазоуправляющий блок 10, элементИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 11, генератор 12 тактовых импульсов, среднеквадратический детектор 13, многопозиционный переключатель 14. Задатчик 3 вибрацийсостоит из постоянного запоминающегоустройства 15 значений функций цифроаналогового преобразователя 16,фильтра 17 нижних частот и имеет знаковый выход 18, Блок 9 памяти содержит аналого-цифровой преобразователь19, оперативное запоминающее устрой"ство 20, цифроаналоговый преобразо.ватель 21, фильтр 22 нижних частот,знаковый вьгход 23. Переключатель 3514 имеет выходы 24"2 соответственнопервый, второй, третий, четвертый.Фазоуправляющий блок 10 имеет сигнальные входы: первый 28, второй синхровход 29, потенциальный выход 30, 40первый 31 и второй 32 числовые выходы, импульсный вход 33, и включаетсуммирующий счетчик 34, реверсивныйсчетчик 35, сумматор 36, сдвиговыйдвухразрядный регистр 37, первый 38и второй 39 компараторы, шину 40единичного потенциала, выход 41 переполнения суммирующего счетчика 34.В предлагаемом устройстве задатчик 3 вибраций и блок 9 памяти идентичны соответствующим элементам из"вестного устройства (дополнительныезнаковые выходы, подключенные к элементу 11, имеются и в известном уст)ройстве, но там они не используются 55в цепях внешней коммутации). Элемент ИСКЛЮЧАЮЦЕЕ ИЛИ 11 перенесениз фазоуправляющего блока в общуюсхему устройства, вместо нуль-оргас 1) У- о=20 ЯЯп -"1 Я 1 п(шЯЯ --- )о Я2 На вход 33 в фазоуправляющий 1блок 10 подаются с тактового генератора 12 импульсы частотой Г протипорциональной частоте Е возбуждениястенда. Частота 1 определяется изтисоотношения Г = Й Е где И - котиличество точек на период сигнала,равный объему суммирующего счетчика,34 (весу разряда переполнения), Такой же объем И имеет счетчик 35 и каждое из запоминающих устройств; постоянное 15 и оперативное 20Импульсы на входе 33 тактируют счет" чик 34, вырабатывающий последовательность натуральных чисел в виде непрерывно повторяющегося ряда значений от 0 до И. С первого числового выхода 31 блока 10 эти числа подаются в задатчик 3 вибраций на адресный вход запоминающего устройства 15, ячейки которого содержат отсчеты функ ции синуса. Номер ячейки пропорцио 3 13056 нален фазе отсчета, определяемой с дискретностью 27/М. Поэтому время прохождения чисел одного ряда по адресным шинам запоминающего устройства 15 соответствует одному периоду гар 5 монической функции, Формируемой на его выходе в виде потока кодов и преобразуемой в электрическое колебание преобразователем 16 и фильтром 17. 10С выхода задатчика 3 вибрации гармонический сигнал в форме П, зпог. принимается на вход предварительного усилителя 4 и по второму входу чет вертого контакта переключателя 14: 15проходит на вход блока 9 памяти (шина 27), который используется для получения сигнала По з 1 п(ы-Ы). Блок 9 запоминает информацию с появлением импульса на синхровходе 29 Фазоуправляющего блока 10, Синхроимпульс обнуляет выход сдвигового регистра 37, связанный с потенциальным выходом 30 блока 10, Сигнал "0", передаваемый по проводу с выхода 30 на управляю щий вход блока 9 памяти, задает запоминающему устройству 20 режим записи, Реверсивный счетчик 35 устанавливается в нулевое состояние, поэтому сумматор 36 пропускает на выход 30 32 фазоуправляющего блока 10 числа, идентичные выходу 31. В результате содержимое задатчика 3 переписывается в блок 9 памяти по тем же адресам, В процессе записи входной сигнал дискретизируется, преобразуется с помощью преобразователя 19 в поток двоичных кодов и записывается в ячейки запоминающего устройства 20 с тактовой частотой генератора 12. 40Наличие двух разрядов сдвигового регистра 37 обеспечивает полную запись сигнала в память - всех его значений за период - независимо от того в какой момент времени на вхо де 29 блока 10 появляется импульс синхронизации, Импульсы переполнения счетчика 34 тактируют регистр 37, занося в его разряды сигнал "1" с шины 40, На потенциальном выходе 30 50 блока 10 сигнал " 1" появляется после второго переполнения счетчика 34, который к этому моменту отформирует всю последовательность адресов О, Ии обратится к каждой из ячеек 55 запоминающего устройства 20 для закиси в нее кода преобразователя 19. С установлением единичного потенциала на выходе 30 запоминающего устройства 49 4О он перейдет в режим считываниязаписанного сигнала, который преобразуется в аналоговый электрическийсигнал с помощью преобразователя 21и фильтра 22 и подается на инвертирующий вход сумматора 5. Не имеетзначения, какому адресу в запоминающем устройстве 20 соответствует начало периода записанного сигнала,так как значение угла с , от которого зависит амплитуда колебаний стенда и который пропорционален разности фаз воспроизводимых сигналов, в дальнейшем поддерживается автоматически. Но совпадение адресов и фаз в запоминающих устройствах 15 и 20 позволяет начать регулировку возбуждения с "0" и тем самым избежать динамического толчка в системе. В первый момент, когда реверсивный счетчик 35 еще пуст, ав блоке 20 памяти уже началось считывание, фазы сигналов Пз и П совпадают, Усилитель 4 передает сигнал П на прямой вход сумматору 5, не изменяя его амплитуды (провод 24 отсоединен от нулевой шины переключателем 14, инвертирующий вход усилителя 4 сохраняет связь только с выходом, и имеет место схема (фиг, 2) повторителяВследствие этого совпадают фазы Пз и П , и на выходе сумматора 5 сигнала нет (фиг. Зс). При отсутствии возбуждения нет сигнала в цепи датчика 1 вибраций, а значит, - на выходах предусилителя 2 и детектора 13. Компараторы 38 и 39 сравнивают сигнал детектора 13 Й ) с опорным напряжением П от источника 8. Уровень напряжения устанавливается оператором, и так как в первый мо- . мент Н 7 П компараторы 38 и 39 выдают логические сигналы соответственно О = О, Пз = 1. Сигнал Пд = 1 задает счетчику 35 режим вычитания, На счетный вход счетчика 35 по проводу 41 приходит импульс переполнения суммирующего счетчика 34 - один импульс за период. Счетчик 35 засчитывает импульс и передает его в виде кода разности (т.е. в виде дополнительного кода "единицы") на второй вход цифрового сумматора 36, После этого числа адресного потока, проходящие через сумматор 36 на выход 32 блока 10, уменьшаются на единицу. Это приводит к тому, что сигнал блока 9 памяти вызывается с запаздыванием1305649 6 следнего выбран так, что при отсутК К =1+ - -=1+ ус Квх5на один такт, угол с приобретаетзначение 2 Х/И и на выходе сумматора 5появляется небольшой сигнал возбуждения. Стенд 7 приходит в движениеи детектор 13 формирует пропорциональ 5ный амплитуде колебаний среднеквадратический сигнал. Если колебанияоказываются меньше заданного уровня,с началом нового периода разность всчетчике 35 увеличивается на единицу 101и соответственно на один квант увеличивается угол запаздывания сВозбуждение стенда 7 возрастает(фиг3 6). Так продолжается до техпор, пока величины У и Ов не достигают равенства. В случае Ув=Уна выходах компараторов 39 и 38 фик"сируются "О", и счетчик 35 перестаетреагировать на счетные импульсы УИнтенсивность колебаний достигает 20заданного уровня,При перевозбуждении (Ув( 028 ) выходные сигналы компараторов принимают значения 08 = 1, Бз = О и счетчик,35 переходит в режим суммирования, 25Тогда с каждым периодом сигналаО зхпыС угол о уменьшается, уменьшая амплитуду колебаний стенда 7,пока равенство Б 2 с= Бв не восстановится. 30 Если считать максимально допусти" мым на выходе сумматора 5 напряженйе 21 зхпы 1:, система обеспечивает компрессию сигнала возбуждения во всем диапазоне значений.Другая функция системы - коррекция формы колебаний - реализуется при изменении положения переключателя 14. Провод 24 подключается к шине нулевого потенциала, и усилитель 4 принимает вид масштабного блока с пря" мой передачей сигнала. Коэффициент усиления К с равен где К 0, - сопротивление обратной 50связи,К - входное сопротивление инвхвертирующего входа.Кроме того, вход детектора 13 подключается к выходу элемента ИСКЛ 0- ЧАЮЩЕЕ ИЛИ 11, вход 26 блока 10 - к шине нулевого потенциала, а вход 27 блока 9 памяти - к выходу предусилителя 2. Коэффициент перецачи поствии искажений амплитуда сигналана входе 27 блока 9 памяти равна У Как и в первом случае, система начинает работать с появлением синхроимпульса на проводе 29. Регистр 37 устанавливается в "О", блок 9 памяти переходит в режим записи, выход его запирается, и на инвертирующем входе алгебраического сумматора 5 фиксируется отсутствие напряжения. На вибростенд 7 проходит синусный сигнал возбуждения, а если его частота кратна резонансной, могут возникать искажения формы колебаний вибростола, Электрический сигнал на выходе предусилителя 2 пропорционален колебаниям стенда и описывается выражениемБ = У з.п(ы;-о) + ХС(1-с.(юЦ,где Х(С) - искажающая ФункцияЫ, - отставание по Фазе относительно Бв (масса вибро"стола не может мгновенно придти в движение и создает естественную задержкуколебаний),Сигнал Б подается на запись взапоминающее устройство 20. Записьпродолжается до второго переполнениясчетчика 34, затем записанный сигналначинает непрерывно воспроизводиться.В первый момент воспроизведения,когда счетчик 35 еще остается в "нулевом состоянии, имеет место равенство: У = Б, и Пз также отстаетот У по фазе на угол с, Знаковыефункции Б и У,з запоминающих уст 4ройств системы айализирует элементИСКЛЮЧЖОЩЕЕ ИЛИ 11, Он Формирует импульсы, пропорциональные разностиФаз сигналов, и передает их в детектор 13 для усреднения. Продетектированньй сигнал сравнивается с О, икомпаратор 38 устанавливает счетчик35 на суммированиеВ результатепосле каждого переполнения счетчика34 угол 0( уменьшается, пока не до-.стигает значения "О", Так как уголне изменяется, оставаясь все времяравным О", то счетчик 35, в ремнекоррекции на вычитание вообще неработает. Единственным устойчивымсостоянием системы является совмещение Фаз Бз и Бз, так как только вэтом случае Бзв = Бз = О. Эпюры Бв,Ув, У показаны для случая с = О= / (фиг. 3 В) . При совмещении знаковых функций с(= О, и на инвертирующем входе сумматора 5 остается сиг-, нал Б= Боя 1 пюС + Х. Он вычитается из синусного сигнала с удвоенной 5 амплитудой, вырабатываемого усилителем 40 =У -Бя =20 я я п о)--Б яхгиос+Х1 = Б я 1 пий-Х,Таким образом, возбуждающее воздействие, пропорциональное Уя на выходе алгебраического сумматора 5,оказывается искаженным в такой же степени, но с другим знаком, что приводит к выравниванию колебаний вибростола по форме образцового сигнала.Система значительно проще известной и в то же время решает все задачи по калибровке виброизмерительныхдатчиков,1Формула изобретения1. Система управления вибростендом, содержащая датчик вибраций, подключенный к входу первого предварительного усилителя, последовательно соединенные задатчик вибрации, второй предварительный усилитель и алгебраический сумматор, а также усилитель мощности, соединенный последовательно с вибростендом, источник регулируемого опорного напряже ния, блок памяти, фазоуправляющий блок, элемент ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ и генератор тактовых импульсов, к выходу которого подключены импульсные входы блока памяти и фазоуправляющего бло ка, синхровход которого соединен с шиной синхронизирующих импульсов, первый числовой выход фазоуправляющего блока связан с входом задатчика вибраций, а второй числовой вы ход - с адресным входом блока памяти, управляющий вход которого соединен с,потенциальным выходом фазоуправляющего блока, а выход - с вторым инвертирующим входом алгебраического сумматора, о т л и ч а ю щ а яс я тем, что, с целью упрощения, введены среднеквадратический детектор и многопозиционный переключатель, у которого первые входы первого и третьего контактов подключены к шине нулевого потенциала, первый вход вто 649рого контакта - к выходу элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, входы которого соединены со знаковыми выходами задатчика вибраций и блока памяти, первый вход четвертого и второй вход второго контактов многопозиционного переключателя соединены с выходом первого ,предварительного усилителя, второй вход третьего контакта - с выходом источника регулируемого опорного напряжения, второй вход четвертого контакта - с выходом задатчика вибраций, многопозиционный переключатель соединен выходом первого контакта с входом управления второго предварительного усилителя, выходом второго контакта через среднеквадратический детектор - с первым сигнальным входом, выходом третьего контакта - с вторым сигнальным входом фазоуправляющего блока, выходом четвертого контакта - с входом блока памяти, а выход алгебраического сумматора подключен к входу усилителя мощности.2. Система по и. 1, о т л и ч аю щ а я с я тем, что фазоуправляющий блок содержит первый и второйкомпараторы, суммирующий и реверсивнййсчетчики, сумматор и сдвиговый регистр, у которого вход установки в"О" соединен с синхровходом блока,сигнальный вход - с шиной единичногопотенциала, тактовый вход - с выходом переполнения суммирующего счетчика, выход - с потенциальным выходомблока и с входом установки в "О"реверсивного счетчика, выход которого соединен с первым входом сумматора, второй вход которого соединен спервым числовым выходом блока и свыходом суммирующего счетчика, входкоторого соединен с импульсным входомблока, у которого второй числовой выход является выходом сумматора, причем прямой вход первого компараторасоединен с инвертирующим входом второго компаратора и с первым сигнальным входом блока, а прямой вход второго компаратора соединен с инвертирующим. входом первого компаратора ис вторым сигнальным входом блока,выходы первого и второго компараторовсоединены соответственно с входамиуправления суммированием и вычитанием реверсивного счетчика, счетныйвход которого подключен к выходу пере"полнения суммирующего счетчика, 13056491305649 Редактор Н,Рогули Тираж 864 И Государственног делам изобретений 35, Москва, Ж,каз 1450/45 ПодписноеСССР комит открытиаушская 4/5 113 оектная, 4 Ужгород, ую роизводственно-полиграфическое предприяти ставитель Л.Птенцовахред И.Попович Корректор А,Зимокосов