Преобразователь «код-частота гармоническогосигнала»

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Сациелистичсских

Республик

Зависимое от авт. свидетельства №

Заявлено 23.1.1967 (№ 1127140/18-24) Кл, 42m>, 3/00 с присоединением заявки №

Приоритет

Опубликовано 25Л т1.1969. Бюллетень № 15

Дата опубликования описания 24.IX.1969

МПК G 06j

УД К 681.332.05(088.8) Комитет по делом изобретений и открытий пои Совете Мииистров

СССР

Авторы изобретения

И. Н. Крылов, Х. Ш. Липин, Ю. Б. Садомов, О. А. Тришкин и Л. М. Хохлов

Заявитель

ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ «КОД вЂ” ЧАСТОТА ГАРМОНИЧЕСКОГО

СИГНАЛА»

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике, может быть использовано в автоматизированных комплексах, управляемых с помощью ЦВМ, и специальных измерительных системах.

Известен преобразователь постоянного напряжения в частоту, содержащий перестраиваемый и эталонный кварцевые генераторы, выходы которых подключены через умножители частоты к смесителю с полосовым фильтром на выходе, и систему автоматического обеспечения точности.

Предложенный преобразователь отличается от известного тем, что, с целью увеличения точности преобразования и исключения зависимости ее от нелинейности и разброса характеристики перестройки генератора, в нем выход преобразователя через систему автоматического обеспечения точности и бло к сравнения кодов соединен со следящей системой, подключенной к перестраиваемому генератору, а с целью ускорения преобразования, следящая си стема с>одержит блок переменных коэффициентов, >вход осоторого соединен через вентили Ic генератором и>мпулысов управления шаговым двигателем и блоком сравнения кодов, а выход подключен к регистру кода следящей системы. Блок переменных коэффициентов может быть выполнен, например, в виде делителя частоты с переменным коэффициентом деления.

На фиг. 1 представлена блок-схема преобразователя; на фиг. 2 — блок-схема следя5 щей системы; на фиг. 3 — блок-схема системы автоматического обеспечения точности.

Перестраиваемый генератор 1, работающий в автоколебательном режиме, является источником гармонических колебаний. Частота этих

10 колебаний определяется параметрами колебательного контура генератора и, в частности, является >функцией емкости и индуктивности контура.

Генератор 1 стабилизирован кварцем. его

15 частота Р„,„изменяется с перестройкой емкости контура следящей системой 2, с выходным валом которой через редуктор соединена ось ротора конденсатора. Таким образом, частота генератора 1 является функцией угла а пово20 рота вала следящей системы ген = Fo + f (х) > где F, — номинальная частота кварцевого резонатора.

Для расширения диапазона изменения выходной частоты применен умножитель частоты 8, преобразующий частоту генератора в соответствии с формулой.

F,„„= и(Рс+ hf (а,)), 30 где и — коэффициент умножения.

243262

10

Неперестраиваемый квар цевый генератор 4, вырабатывающий сигнал частоты F<, умножитель частоты 5, аналогичный умножителю 8, и смеситель б предназначены для образования сигнала разностной частоты

I гумн FyMB = 9 (О + Af (n)) — n F< — — и ° hf (а), соответствующей преобразуемому коду У. Выделение сигнала частоты F,„„= n Af (o.) и фильтрация комбинационных частот осуществляются полосовым фильтром 7, подключенным к выходу смесителя 6. Полоса пропускания фильтра определяется как и (Л (яы„,,)— — Ж («-.)1.

Высокая степень соответствия значения выходной частоты F,, преобразуемому коду N, хранящемуся в регистре 8, достигается благодаря: измерению F„„è представлению результата измерения в коде системой автоматического обеспечения точности 9; сравнению кодов заданного и измеренного значений выходной частоты в блоке сравнения 10; использованию результата сравнения в качестве входного сигнала следящей системы 2 для .дополнительной подстройки частоты генератора 1.

Согласование преобразователя с ЦВМ или другим управляющим, цифровым устройством обеспечивается благодаря выполнению следящей системы 2 на шаговом двигателе, в результате чего достигается высокое качество переходных процессов при больших скоростях перестройки.

Триггер,11 и регистр разности 12 (см, фиг. 2) предназначены, соответственно, для хранения знака и абсолютного значения результатов сравнения кодов из блока 10. Идентичные коммутируемые вентили И и 14 с логическими схемами типа «И» обеспечивают прохождение тактовых сигналов генератора импульсов

15 в канал правого или левого вращения блока управления 1б. Время, в течение которого вентиль И или 14 отперт и шаговый двигатель

17 через редуктор 18 перестраивает конденсатор, определяется величиной кода, записанного в регистре И, и фиксируется схемой диодной логики 19. Эта схема вырабатывает сигнал о кончания отработки шаговым двигателем в тот момент, когда регистр разности 12 обнуляется (сигнал с выхода блока 10 равен нулю) .

В случае неравенства сигнала с выхода блока 10 нулю через схему диодной логики типа

«ИЛИ» 19 на коммутируемые вентили 18 и 14 подается сигнал разрешения отработки.

При открывании вентиля И или 14 импульсы, вырабатываемые генератором 15, поступают в соответствующий канал блока управления 1б. Блок управления подает импульсы в обмотки двигателя 17 в последовательности, необходимой для вращения двигателя в заданном направлении.

Импульсы генератора 15, поступающие в блок управления 1б, одновременно проходят через блок переменных коэффициентов 20 на счетный вход регистра разности 12 и обнуляют его по мере отработки двигателем 17 сигнала с выхода блока сравнения 10.

Роль блока 20 заключается в следующем.

Зависимость Р,„„= /(к) является в общем случае нелинейной. Это означает, что .цена шага следящей системы постоянна в угловых величинах и переменна в значениях частоты

Р,ы„. Следовательно, при постоянном весе единицы преобразуемого иода вес одного импульса, поступающего на регистр разности 12, зависит от величины N, а скорость отработки следящей системой меняется. Для устранения этого недостатка служит блок переменных коэффициентов 20, представляющий собой делитель частоты с регулируемым коэффициентом деления. Коэффициент деления регулируется блоком 10 в соответствии с кодом У. Согласно нелинейности зависимости F,„„= f(n) цеdFâûõ на шага выбирается на участке, где

42

= макс., а максимальная скорость отработки двигателя 17 определяется участком кривой, живых где х — мин.

Q rg

Перестройка частоты кварцевого генератора 1 и, соответственно, изменение частоты выходного сигнала преобразования заканчиваются в момент обнуления регистра разности 12.

При этом схема диодной логики 19 запирает вентиль 18 или 14 и прекращает поступление импульсов генератора 15 в блок управления

1б двигателем 17.

Система автоматического обеспечения точности (см. фиг. 3), основная задача которой сводится к высокоточному измерению выходной частоты F,„,, построена на принципе паследо вательного счета числа импулысов FBI Icoкостабильного генератора 21, которое укладывается во временной интервал, соответствующий К периодам измеряемой частоты.

Вентиль 22 пропускает сигнал измеряемой частоты в течение этих нескольких периодов и отпирается сигналом, поступающим из блока 19 одновременно с запиранием вентиля И или 14. Момент обнуле|ния IBeHTHJIH IH форми1 рования временного интервала Т „,„ = К . вых определяется счетчиком 28, емкость которого постоянна и выбрана из условия предельного заполнения при поступлении К импульсов.

Сформированный счетчиком временной интервал определяет время работы вентиля 24, когда через него проходят импульсы высокостабильного измерительного генератора 21.

Эти импульсы используются для заполнения счетчика 25, в котором записывается измеренное значение выходной частоты. При заполнении счетчика 28 запираются вентили 22 и 24, что соответствует окончанию измерения частоты выходного сигнала преобразователя, Чис243262 ло, записанное в счетчике 25, переносится в блок сравнения 10, где хранится до окончания последующей отработки нового значения разности кодов из блока 10 следящей системой 2 и очередного измерения частоты выходного сигнала.

Дальней шая работа преобразователя представляет собой последовательность чередующихся циклов обработки измерения, приводящих к уменьшению разности между заданным кодом и кодом, соответствующим F,„,, до требуемой точности преобразования.

Предмет изобретения

1. Преобразователь «код — частота гармонического сигнала», содержащий перестраиваемый и эталонный кварцевые генераторы, выходы которых подключены через умножители частоты к смесителю с полосовым фильтром на выходе, систему автоматического обеспечения точности, блок сравнения кодов, следящую систему, отличающийся тем, что, с .целью увеличения точности преобразования и исключения зависимости ее от нелинейности и разброса характеристики перестройки генератора, в нем выход преобразователя через систему автоматического обеспечения точности и блок сравнения кодов соединен со следящей системой, подключенной к перестраиваемому гене10 ратору.

2. Преобразователь по п. 1, отличающийся тем, что, с целью ускорения преобразования, в нем следящая система содержит блок переменных коэффициентов, выполненный, .напри15 мер, в виде делителя частоты с переменным коэффициентом деления, вход которого соединен через вентили с генератором импульсов управления шаговым двигателем и блоком сравнения кодов, а выход подключен к реги20 стру кода следящей системы.

243262

&И ЬЮка 10

9 иг,2 т бЛоку 10

Заказ 2284/2 Тираж 480 Подписное

ЦНИИПИ Комитета по делам изобретений и открытий при Совете Министров СССР

Москва, Центр, пр. Серова, д. 4

Типография, пр. Сапунова, 2

Составитель В. Д. Махнанов

Редактор Б. Б. Федотов Техред A. А. Камышникова

Корректоры: Л. Иванова и А. Николаева