Преобразователь частота-напряжение

Оп ИСАНИЕ ()

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

4l58OI

Союз Советских

Социалистических

Рвспублик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Зависимое от авт. свидетельства— (22) Заявлено 11.01.72 (21) 1737468/26-9 с присоединением заявки ¹â€” (32) Приоритет—

Опубликовано 15.02.74. Бюллетень № 6

Дата опубликования описания 21 10.74. (51) М.Кл. Н 03k 13/02

Н 03d 3/04

Гооударотеенный наметена

Соаета Министроа СССР ао делам изооретений и открытий (53) УЛК 681.325(088.8) (72) Авторы изобретения

В. М. Трохии, Ю. Н. Брауде, E. А. Алтуев и В. А. Добрыдеиь

Украинский заочный политехнический институт (71) Заявитель (54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ЧАСТОТА-НАПРЯЖЕНИЕ

Преобразователь относится z электронным устройствам, применяемым. в автоматике и телемеханике, а именно к преобразователям частоты следования импульсов в напяржение постоянного тока.

Известен преобразователь частота-напряжение, содержащий широтно-импульсный модулятор, усилитель мощности, интегрирующий электродвигатель, редуктор, генератор упра1влявмой частоты, кольцевой потенциометр и эталонный источник напряжен|ия.

Цель изобретения — расширение диапазона преобразуемых частот. Для этого выход широтно-импульсного модулятора через усилитель мощности подключен к интегрирующему электродвигателю, механически соединенному через редуктор с генератором управляемой частоты, выход которого подключен к входу широтно-импульсного модулятора, а второй выход редуктора соединсн с кольцевым потенциометром, подключенным к эталонному источнику напряжения, На чертеже показана фувкциональная блок-схема преобразователя частота-напряжение.

Преобразователь содержит генератор 1, вырабатывающий однополярные импульсы тактовых частот F и F2, сдвинутых между собой во в1ремеви на одинаковые интервалы; схемы 2 и 8 синхронизации, которые совмест2 но с логическими схемами «И> 4 и 5 защ щают преобразователь от сбоев и потери инфор мации; нереверсивные триггерные счетчик и б и 7, выполняющие роль интегрирующего устройства; схему 8 управления и защиты, обеспечивающую заециту выходного триггера 9 управления от реверса при больших или длительных рассогласованиях, преобразующего совместно со счетчиками б и 7 входную

1О частоту fp и частоту обратной связи f в широтно-импульсно модулированные колебания; и усилитель 10 мощности, включающий сглаживающий фильтр, корректирующий .контур и собственно усилитель мощности для усиления

15 выходного напряжения (среднего значения) триггера 9.

Кроме того, в преобразователь входят интегр и рующий электродвигатель 11 — исполнительный элемент системы; редуктор 12, обеспечивающий необходимый передаточный коэффициент, между валом электродвигателя ll, генератором 18 управляемой частоты, преобразующим угловое перемещение выход25 ного вала редуктора 12 в частоту обратной связи f», и линейным кольцевым потенциометром 14, преобразующим угловое перемещение выходного вала редуктора 12 в напряжение постоянного тока; и стабилизированзо ный источник 15 питания потенциометра 14.

415801

Принщип работы преобразователя частотанапряжение заключается в следующем.

При подаче на вход преобразователя напряжения частоты fo начинает изменяться сиважность;выходного импульсного напряжения триггера 9 и, следовательно, среднее значение этого напряжения отлично от нуля. Усиленное по мощности оно при кладывается к электродвигателю 11 с малым моменто м трения и высокой чувствительностью. Учитывая интегрирующие свойства широтно-импульсного модулятора,,напряжение рассогласования на входе электродвигателя существует до тех пор, пока частота обратной связи f не станет равной преобразуемой fq. При этом скважность, выходного импульсного напряжения триггера 9 ста новится равной единице, а среднее значение — нулю. Учитывая механическую связь электродв|игателя с потенциометром 14, движок последнего поворачивается на угол, пропорциональный величине преобразуемой частоты fo,òàê как характеристика преобразования широтно-импульсного модулятора линей на. Следовательно, выходное напряжение потенциометра пропорционально преобразуемой частоте fq.

Диапазон преобразуемых частот определяется частотным и свойствами логических элементов, из которых выполнен широтно-импульсный модулятор, и диапазоном плавного перекрытия частот генератором И.

Статическая точность преобразователя определяется методической и инструментальной ошибками. Методическая ошибка в ста ичеоком режиме ра вна нулю, так как в контуре преобразователя используются два интегр ирующих звена. Величина и знак инструментальной ошибки зависят от напряжения троган ия электродвигателя, стабильности и точности работы генератора 13, линейности характериствки потенциометра 14 и стабильности и сточнвка 15 питания.

Следователь но, установившаяся инструментальная ошибка определяется суммой вышеперечислвн ных частных ошибок отдельных элементов системы.

При использовании соответствующих элем|ентов с высокостабильными ха рактеристика4 ми статическая точность преобразователя, on ределяемая инструментальной ошибкой, может достигать 0,2 /о.

Динамическая точность преобразователя определяется значениями постоянных времени отдельных звеньев, их передаточными коэффициентами, а также дискретностью преобразования. Учитывая постоянное запаздывание,,вносимое широтно-.импульсным модуля<о тором,,постоянные времени фильтра и электродвигателя, динамическая точность преобразователя сравнительно невысока и для 20 /о из менения частоты в середине диапазона соста вляет порядка 3 — 5 /о. д Следовательно, преобразователь может использоваться в тех устройствах, где нет жестких требований динамической точности, или в схемах, где изменение преобразуемой частоты происходят монотонно.

Наличие двух интегрирующих звеньев в контуре преобразователя предъявляет определенные требования к обеспечению устойчивости и получению заданных показателей качества переходных процессов. Это достигается применением, корректирующего контура и расчетом общего передаточного коэффициента устройства. зо Предмет изобретения

Преобразователь частота- напряжение, содержащий широтно-импульсный модулятор, усилитель мощности, интегрирующий электродвигатель, редуктор, генератор управляемой частоты, кольцевой потенциометр и эталонный источник напряжения, Ьтличаюи ийся тем, что, с целью расширения диапазона преобразуемых частот, выход широтно-импульс4о ното модулятора через усилитель мощности подключен к интегрирующему электродвигателю,,механически,соединенному через ред ктор с,генератором управляемой частоты, выход которого. подключен к входу широтно-им45 пульсного модулятора, а второй выход редуктора соединен с кольцевым,потенциометром, подключенным к эталонному источнику напряжения.

415801

Составитель Н. Дубровская

Редактор Т. Юрчикова Техред Г. Васильева Корректор Л. Орлова

Заказ № 3733 Изд. № 1291 Тираж 811 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий, Москва, 5К-35, Раушская наб., 4/5

Загорская типография