Устройство регулирования ударных воздействий

(71) Центральный научно-исследоватеский институт точного машиностроения(73) Центральный научно-исследоватеский институт точного машиностроения(56) Авторское свидетельство СССРЬ 1092567, кл. 6 11 С 27/00, 1982,Авторское свидетельство СССРМ 1437906, кл. 6 09 С 1/08, 1985,Авторское свидетельство СССРМ 1283720, кл. 6 05 0 19/02, 1985.(54) УСТРОЙСТВО РЕГУЛИРОВАНИУДАРНЫХ ВОЗДЕЙСТВИЙ аФ(О4ЬЭ ОО Ь ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕВЕДОМСТВО СССР(57) Изобретение относится к испытательной технике и предназначено для формирования однократного или периодически повторяющихся ударных импульсов, а также регистрации и измерения основных параметров формы импульсных ускорений, имеющих место, например, при испытаниях образцов новой техники на воздействие механических возмущений высокой интенсивности. Цель изобретения - повышение точности воспроизведения ударного импульса и расширение функциональных возможностей за счет измерения основных параметров исследуемого импульса. В блоке 1 записан импульс требуемой стандартной формы. Оператор с помощью программатора 16 устанавливает код дляпрограммируемого счетчика-делителя 17,1787284 15 20 30 35 который задает тактовую частоту, определяющую длительность основного импульса. Программатором 26 устанавливается скважность следования формируемых импульсов, Аналогично работает схема формирования компенсирующего сигнала, форма которого хранится в блоке памяти.11. Блок управления 27 поокончании формирования основного сигнала по сигналу от блока управления 24 пройускает тактовые импульсы для формирования сигнала компенсации через блок памяти 11 и ЦАП 12. С помощью программатора 14 осуществляется, плавная регулировка уровня сйгнала компенсации. Изобретение относится к испь 1 тательной технике и предназначено для формирования однократного или периодически повторяющихся ударных импульсов, а также регистрации и измерения основных параметров формы импульсных ускорений, имеющих место, например; при испытаниях образцов новой техники на воздействие механических возмущений высокой интенсивности,На практике почти на все приборы воздействуют удары, возникающие при управлении и транспортировке. Поэтому существует проблема моделирования действительных ударных воздействий в лабораторных условиях. При испытании на удар пытаются достичь идентичности контрольного удара на оборудовании с реальными процессами, полученными на практике.С течением времени были разработаны разные устройства для испытания на удар. На фиг, 1 показаны формы импульсов и допуска на точность их воспроизведения, рекомендуемые Международной эЛектротехнической комиссией (МЭК).Наиболее близким по существу решенИ- ем является устройство для регулирования колебаний (см. а.с, М 1283720, СССР, МКИ 6 05 0 19/01). предназначенное для раздельного регулирования скважности и длительности импульсов,Недостатками этого устройства регулирований колебанйй а,с, являются:во-первых, невозможность формирования сигнала последействия для компенсации искажений, обусловленных переходным колебательным процессом подвижной системы стенда;во-вторых, нельзя оценить форму, отработанного ударного импульса и измерить его основные параметры (длительность имВ сумматоре 5 аналоговые сигналы основного и компенсирующего процессов суммируются, а потом усиливаются в блоках 6 и 7 и подаются в подвижную катушку вибратора 8, Оператор с помощью программатора 34 задает положение маркера, который формируется в блоке 35 и с его выхода поступает в блок 36 измерения амплитуды, После суммирования аналоговой формы ударного импульса и маркера в сумматоре 32 оператору представляется возможность визуального контроля исследуемого сигнала на экране индикатора 33. 6 ил,пульса и мгновенное значение амплитуды по положению маркера);в-третьих, нельзя проводить контроль за текущим числом проходящих ударных импульсов;в-четвертых, невозможность оперативного измерения в цифрах длительности формируемого импульса, .Целью изобретения является устранение указанных недостатков, т.е. повышение точности воспроизведения ударного импульса формирования компенсирующего импульса и расширение функциональных возможностей за счет измерения основных параметров исследуемого импульса Поставленная цель достигается тем, чтов устройстве регулирования ударных воздействий применены; блок формирования основного импульса, который содержит блок памяти формирования основного сигнала, первый цифро-аналоговый преобразователь, первый цифровой регулируемый усилитель, первый программатор, последовательно соединенные усилитель, усилитель мощности вибратор,вибропреобразователь, согласующий усилитель, блок задания частоты следования импульсов, состоящий из второго программатора и генератора частоты следования импульсов, блок задания длительности ударных импульсов, состоящий из третьего программатора и программируемого счетчика-делителя, в устройство введены последовательно соединенные блок памяти формы компенсирующего сигнала, второй цифро-аналоговый преобразователь, второй цифровой регулируемый усилитель, управляемый четвертым программатором и первый сумматор, второй вход которого соединен с выходом блока формирования основного импульса, а выход с входомусилителя, кроме того, введены последовательно соединенные аналого-цифровой преобразователь аналоговый вход которого соединен с выходом согласующего усилителя, оперативный блок памяти, третий, второйсумматор, индикатор, пятый и шестой программаторы, перестраиваемый генератор тактовых импульсов, второй программируемый счетчик - делитель, блок управления считыванием формы основного сигнала, блок управления считыванием формы компенсирующего сигнала, блок управления записью/считыванием, блок измерения длительности формируемого импульса, блок измерения длительности сигнала компенсации, блок измерения длительности импульса, блок измерения амплитуды, блок формирования маркера, счетчик импульсов, блок индикации количества импульсов и триггер, причем цифровой выход оперативного блока памяти соединен с входом положения маркера блока формирования маркера, цифровым входом блока измерения амплитуды, входом текущего значения амплитуды блока измерения длительности импульса, выход шестого программатора соединен с входом текущего значения амплитуды блока формирования маркера, выход которого соединен с входом второго сумматора и входом управления блока измерения амплитуды, выход которого соединен с входом максимального значения амплитуды, блока измерения длительности импульса, перестраиваемый генератор тактовых импульсов выходом тактовых импульсов основного сигнала соединен с тактовым входом первого программируемого счетчика-делителя, цифровой выход которого соединен с входом блока измерения длительности формируемого импульса, а тактовый выход соединен с входами тактовых импульсов блока управления считыванием формы основного сигнала и блока управления записью/считыванием, а выход тактовых импульсов компенсирующего сигнала перестраиваемого генератора тактовых импульсов соединен с тактовым входом второго программируемого счетчика-делителя, цифровой вход которого соединен с выходом пятого программатора, цифровой выход второго программируемого счетчика- делителя соединен с входом блока измерения длительности сигнала компенсации, а тактовый выход с входом тактовых импульсов компенсирующего сигнала блока управления считыванием формы компенсирующего сигнала и входом тактовых импульсов компенсирующего сигнала блока управления записью/считыванием, выход управления записью/чтением которого соединен с входом управления записью/чтением оперативного блока памяти, а тактирующий выход,с тактирующим входами оперативного блока памяти и ана лого-цифрового преобразователя, при этомвход готовности блока управления записью/считыванием соединен с выходом триггера, Р-вход которого соединен с кнопкой "запись", а - вход - с выходом генерато ра частоты следования импульсов, с входомзапуска блока управления считыванием формы основного сигнала и с тактирующим входом счетчика импульсов, вход запуска которого соединен с кнопкой "пуск", выход 15 счетчика импульсов соединен с входом блока индикации количества импульсов, выход блока управления считыванием формы основного сигнала соединен с входом блока памяти формы основного сигнала и с входом 20 запуска блока управления считываниемформы компенсирующего сигнала, выход которого подключен к входу блока памяти формы компенсирующего сигнала.На фиг, 1 изображена форма сигнала, 25 записанная в блоке памяти формированияосновного сигнала, и указаны границы допу- стимого разброса формы воспроизводимого ударного ускорения; на фиг, 2 структурная электрическая схема устройст ва; на фиг, 3 - диаграммы работы устройства; на фиг. 4 - схема реализации блока управления считыванием формь 1 основного сигнала; на фиг. 5 - схема реализации оперативного блока памяти; на фиг. 6 - диаг раммы работы оперативного блока памяти,Устройство регулирования ударных воздействий содержит (фиг, 2) блок памяти 1 формирования основного сигнала (БПФОС), первый цифроаналоговый преобразователь 40 (ЦАП) 2,первый программатор 3; первыйцифровой регулируемый усилитель 4, первый сумматор 5, усилитель 6, усилитель мощности (УМ) 7, вибратор 8, вибропреобразователь 9, согласующий усилитель (СУ) 45 10, блок памяти 11 формирования компенсирующего сигнала (БПФКС), второй цифроаналоговый преобразователь (ЦАП 2)12, второй цифровой регулируемый усилитель 13, четвертый программатор 14, перестраи ваемый генератор 15 тактовых импульсов(ПГТИ), третий программатор 16, программируемый счетчик-делитель 17, блок измерения 18 длительности формируемого импульса (БИДФИ), первый программатор 55 19, второй программируемый счетчик-делитель 20, блок измерения 21 длительности сигнала компенсации (БИДСК), счетчик импульсов 22, блок индикации 23 количества импульсов, блок управления 24 считыванием формы основного сигнала (БУСФОС), ге 178728410 15 421 и 422, 431 и 432, счетчики 441 и 442,ВЯ-триггеры 451 и 452, элементы И 461 и 462,элемент ИЛИ 47 и счетчик 48,Техническая реализация блоков 1 и 11 20 30 цифровом способе сравнения кода, заданного программатором, с кодом реверсивного счетчика, собранного на элементах К 155 ИЕ 7. Блок измерения амплитуды осуществляет регистрацию мгновенного значе ния амплитудй в запоминающем регистре, собранном на микросхемах К 155 ИР 1,.Блок 40 45 50 нератор 25 частоты следования импульсов, второй программатор 26, блок управления 27 считыванием формы компенсирующего сигнала (БУСФКО), блок управления 28 записью/считыванием, аналого-цифровой преобразователь (АЦП) 29, оперативный блок памяти (ОБП) 30, третий цифроаналоговый преобразователь (ЦАПз) 31; второй сумматор 32, индикатор 33, шестой программатор 34, блок 35 формирования маркера,блок 36 измерения амплитуды, блок 37 измерения длительности импульса.Блок 24 (БУСФОС) содержит (фиг. 4) ВЯ- триггер 38, элемент Й 39, счетчик 40, ВЯ- триггер 41. Блок 28 содержит (фиг. 5) элементы И выполнена с помощью микросхем К 556 РТ 5, цифровой регулируемый усилитель выполнен на базе микросхем К 572 ПА 1 и К 544 УД 2,программатор собран на микросхемах К 155 ИЕ 5, программируемый счетчик-делитель собран на микросхеме К 155 ИЕ 14, блоки управления БУСФОС й БУСФКС - на основе микросхем К 155 ИЕ 5, с триггером К 155 ТМ 2 и логическими элементами И (фиг. 4), Блок формирования маркера основан на измерения длительности импульса и вычисляет длительность импульса на уровне 0,1 Ап, где Ап - максимальное значение амплйтуды. Исполнение остальных элементов устройства общеизвестно из средств реализации устройств цифро-аналоговой техники и не требует пояснений.Работа устройства происходит следующим образом (фиг, 2 и 3).Рассмотрим работу формирующей части устройства. В блоке 1 записан импульс требуемой стандартной формы. Оператор с помощью программатора 16 устанавливает код для программируемого счетчика-делителя 17, который задает тактовую частоту,определяющуЮ длительность основного импульса, причем блок измерения длйтельности формируемого импульса 18 отображает на цифровом табло величину длительности формируемого основного импульса. Программатором 26 устанавливают скважность следования формируемых импульсов, По снгнаеу от генератора 25 частоты саедсее. ния импульсов (фиг. З,а) блок управления 24 (фиг. З,б) пропускает тактовую частоту 11 с выхода программируемого счетчика-делителя 17 на вход блока 1, с выхода которого цифровой код, проходя через цифроанало говый преобразователь 2, преобразуется ваналоговую форму и плавно регулируется по амплитуде в цифровом регулируемом усилителе 4 (фиг. З,г) с помощью программатора 3. Аналогично работает схема формирования компенсирующего сигнала, форма которого хранится в.блоке 11. Так как переходный процесс после отработки одиночного ударного импульса имеет частоту, отличную от заданной, то на втором выходе перестраиваемого генератора 15 вырабатываются импульсы частотой 12. Оператор программатором 19 через программируемый счетчик-делитель 20 устанавливает частоту дискретизации, соответствующую требуемой длительности сигнала компенсации с отображением информации в блоке измерения длительности сигнала компенсации 21, Блок управления 27 (фиг. З,в) по окончании формирования основного импульса по сигналу от блока управления 24 пропускает тактовые импульсы для формирования сигнала компенсации через блок 11 и цифроаналоговый преобразователь 12. Далее цифровой регулируемый усилитель 13(фиг, З,д) с помощью программатора 14 осуществляет плавную регулировку уровня сигнала компенсации, чтобы обеспечитьч допуски, установленные Международной электротехнической комиссией. В сумматоре 5 (фиг. З,е) аналоговь 1 е сигналы основного и компенсирующего процессовсуммируются, а потом усиливаются в блоках 6 и 7 и подаются в подвижную катушку вибратора 8, Сигнал, отвечающий требованиям Международной электротехнической комиссии, с выхода вибропреобразователя 9, установленного на испытуемом объекте (не показан), через согласующий усилитель 10 (фиг, З,ж) поступает в регистрирующую часть устройства, на вход аналого-цифрово.го преобразователя 29, который преобразует аналоговую форму сигнала в цифровой код. Оператор с помощью кнопки нЗАП", устанавливает триггер 38 в "нулевое" состояние, тем самым подготавливает блок управления записью/считыванием к записи исследуемого ударного импульса, а сигнал от генератора 25 переводит триггер 38 и "единичное" состояние и блок управления 5 записью/считыванием по первому выходувырабатывает сигнал "записи" в операционный блок памяти 30, После записи процесса в определенное количество точек в блок 30 блок управления записью/считыванием автбматически переходит в режим "чтения" и10 15 20 25 30 40 цифровой код с выхода блока 30 поступаетна вход цифро-аналогового преобразователя 31, где преобразуется в аналоговую формуКроме того, выход блока 30 подключенк блокам формирования маркера 35, измерения амплитуды 36, измерения длительности 37, Оператор с помощью программатора34 задает положение маркера, который формируется в блоке 35, и с выхода последнего- в блок измерения амплитуды 36 и на второй вход сумматора 32, Согласно положения маркера от блока 35 в блоке 36происходит измерение текущего значенияамплитуды ударного импульса. Определивмаксимальное значение амплитуды ударного процесса Ап в блоке 36, блок 37 определяет длительность импульса на уровне0,1 Ап.После суммирования аналоговой формы ударного импульса и маркера в сумматоре 32 оператору представляетсявозможным визуального контроля исследуемого сигнала на экране индикатора 33,Кроме того, чтобы вести контроль за количеством поступающих на вибратор импульсов в устройство введены счетчикимпульсов 22; который запускается по сигналу "Пуск", а блок 23 осуществляет отображение количества импульсов в цифровомвиде,Работа схемы блока управления 24(фиг.4),На вход 2 поступает импульс от генератора частоты следования импульсов 25, который устанавливает триггер 38 вединичное состояние, тем самым через элемент И 39 разрешается прохождение импульсов по входу 1 блока управления 24 Ьтпрограммируемого счетчика-делителя 17,Счетчик 40, просчитав и-ое количество импульсов, сбрасывает триггер 41 и нулевое.состояние, запирая элемент И 39, Необходимое количество импульсов с выхода элемента И 39 поступает на вход блока памяти 41.Аналогично работает схема блока уп.равления 27.Работа у блока управления записью/считыванием 28 (фиг, 5 и б), Схема 5блока управления работает в две ступенианалогично блоку управления 24, По сигналуот триггера 38, блок управления записьа/считыванием 28 устанавливается висходное состояние. Схема управления основным импульсом устанавливается в "1", а.схема управления компенсации - в "0", Навход 1 блока управления записью/считыванием 28 поступает тактовые импульсы свыхода 2 программируемого счетчика-делителя 17, которые проходят через первый элемент И 42, а схема управления основного импульса просчитав и-ое количество импульсов (см. диаграмму 1 фиг, б) пропускаетчерез элемент И 46 "пачку" тактовых импульсов, которая поступает через элемент ИЛИ 47 па тактовый вход аналого-цифрового преобразователя 29. Для второй ступени исходными импульсами являются сигналы спрограммируемого счетчика-делителя 20,начало работы второй ступени происходит по сигналу с инверсного выхода триггера 451 схемы управления основного импульса. Схема"управления компенсации, просчитав а-ое количество импульсов (см, диаграмму 1, фиг, 6) через элемент И 46 пропускает вторую "пачку импульсов, которая поступает через элемент ИЛИ 47 на тактовый вход аналого-цифрового преобразователя 29. Кроме того, выходной сигнал с элементаИЛИ 47 поступает на счетный вход счетчика.48, выходной сигнал которого является сигналом ЗАП/ЧТ(запись/чтение) для управления блоком 30 (см, диаграмму И 1, фиг, 6),Формула изобретения Устройство регулирования ударных воздействий, содержащее блок формирования основного импульса, который имеет последовательно соединенные блок памяти формы основного сигнала, первый цифроаналоговыйпреобразователь, первый цифровой регулируемый усилитель, а также первый программатор, выход которого подключен к входу управления первого цифрового регулируемого усилителя, последовательно соединенныеусилитель, усилитель мощности, вибратор, вибропреобразовател ь, согласующий усилитель, блок задания частоты, содержащий по. следовательно соединенные второй- программатор и генератор частоты следования импульсов, блок задания длительности ударных импульсов, содержащий последовательно соединенные третий программатор и первый программируемый счетчик-делитель,о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности воспроизведенияударного импульса и расширения функциональных возможностей за счет измеренияосновных параметров исследуемого импульса, в него введены последовательно соединенные блок ггамяти формы компенсирующего сигнала, второй цифроаналоговый преобразователь, второй цифровой регулируемый усилитель, входуправления которого подключен к четвертому программатору, и первый сумматор, второй вход которого соединен с выходомблока формирования основного импульса, авыход - с входом усилителя, кроме того, .введены последовательно соединенныеаналого-цифровой преобразователь, аналоговый вход которого соединен с выходом согласующего усилителя, оперативный блок памяти, третий цифроаналоговый преобразователь, второй сумматор, индикатор, пятый и шестой программаторы, перестраиваемый генератор тактовых импульсов, второй программируемый счетчик- делитель, блок управления считыванием формы основного сигнала, блок управления считыванием формы компенсирующего сигнала, блок управления записью-считыванием, блок измерения длительности формируемого импульса, блок измерения длительности сигнала компенсации, блок измерения длительности импульса, блок измерения амплитуды, блок формирования маркера, счетчик импульсов, блок индикации количества импульсов и триггер, причем цифровой выход оперативного блока памяти соединен с входом положения маркера блока формирования маркера, цифровым входом блока измерения амплитуды, входом текущего значения амплитуды блока измерения длительности импульса, выходшестого программатора соединен с входом текущего значения амплитуды блока формиравания маркера, выход которого соединен с входом второго сумматора и входом управления блока измерения амплитуды, выход которого соединен с входом максимального значения амплитуды, блока измерения длительности импульса, перестраиваемый генератор тактовых импульсов, выходом тактовых импульсов основного сигнала соединенный с тактовым входом первого программируемого счетчика-делителя, цифровой выход которого соединен с входом блока измерения длительности формируемого импульса, а тактовый выход - с . тактовыми входами тактовых импульсов основного сигнала блока управления считыванием формы основного сигнала и блока управления записью считыванием, а выход тактовых импульсов компенсирующего сигнала перестраиваемого генератора тактовых 5 импульсов соединен с тактовым входом вто рого программируемого счетчика-делителя,цифровой вход которого соединен с выходом пятого программатора, цифровой выход второго программируемого счетчика-делителя 10 соединен с входом блока измерения длительности сигнала компенсации, а тактовый выход - с входом тактовых импульсов компенсирующего сигнала блока управления считыванием формы компенсирующего сиг нала и входом тактовых импульсов компенсирующего сигнала блока управления записью-считыванием, выход управления записью-чтением которого соединен с входом управления записью-чтением оперативного 20 блока управления, а тактирующий выход- стактирующим входами оперативного блока памяти аналого-цифрового преобразователя, при этом вход готовности блока управления записью-считыванием соединен с 25 выходом триггера, В-вход которого соединен с кнопкой запись, а Я-вход - с выходом генератора частоты следования импульсов, с входом запуска блока управлением. считыванием формы основного сигнала и с 30 тактирующим входом счетчика импульсов,вход запуска которого соединен с кнопкой ,"Пуск", выход счетчика импульсов соединен с входом блока индикации количества импульсов, выход блока упрвлением счи тыванием формы основного сигнала соединен с входом блока памяти формы основного сигнала и с входом запуска блока управления считыванием формы компенсирующего сигнала, выход которого 40 подключен к входу блока памяти формыкомпенсирующего сигнала, 17872841787284 Корректор А,Обручар Редактор Заказ 273 Тираж ВНИИПИ Государственного комитета по изобретен 113035, Москва, Ж, Раушскаяроизводственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 10 Состав Техред ель О.АверинМорге нтал одписноем и открытиям при ГКНТ Сб., 4/5