Изобретение относится к автоматике и может быть использовано в вибродвижителях для автоматической подстройки частоты. The invention relates to automation and can be used in vibration motors for automatic frequency control.
Целью изобретения является повышение быстродействия. The aim of the invention is to increase performance.
На фиг. 1 представлена структурная электрическая схема устройства автоматической подстройки частоты, реализующего способ автоматической подстройки; на фиг. 2 временные диаграммы, иллюстрирующие его работу. In FIG. 1 is a structural electrical diagram of an automatic frequency adjustment device that implements an automatic adjustment method; in FIG. 2 timing diagrams illustrating its operation.
Устройство автоматической подстройки частоты содержит подстраиваемый генератор 1, усилитель мощности 2, резонансную нагрузку 3, формирователь 4 сигнала ошибки, включающий дифференцирующий элемент 5, амплитудный детектор 6, первый инвертор 7, формирователь 8 импульсов, второй и третий инверторы 9 и 10, блок запоминания 11 и элемент сравнения 12, реверсирующий элемент 13, включающий инвертор 14, первый и второй ключи 15 и 16 и реверсивный счетчик 17, а также цифроаналоговый преобразователь (ЦАП) 8. The automatic frequency control device contains a tunable generator 1, a power amplifier 2, a resonant load 3, an error signal driver 4, including a differentiating element 5, an amplitude detector 6, a first inverter 7, a pulse shaper 8, a second and third inverters 9 and 10, a memory unit 11 and a comparison element 12, a reversing element 13, including an inverter 14, first and second keys 15 and 16 and a reversible counter 17, as well as a digital-to-analog converter (DAC) 8.
Работает устройство, реализующее способ, следующим образом. A device that implements the method works as follows.
В начальный момент времени в реверсивный счетчик 17 заносится начальный код и формируется начальное управляющее напряжение. С подстраиваемого генератора 1, частота которого управляется напряжением, подаются выходные импульсы на усилитель мощности 2 (фиг. 2а), далее, усиленные по мощности, они поступают на дифференцирующий элемент 5 и на резонансную нагрузку 3, например двигатель. At the initial moment of time, the initial code is entered into the reversible counter 17 and the initial control voltage is generated. From the tunable generator 1, the frequency of which is controlled by the voltage, output pulses are fed to a power amplifier 2 (Fig. 2a), then, amplified by power, they are supplied to a differentiating element 5 and to a resonant load 3, for example, an engine.
Сигнал с резонансной нагрузки 3 поступает на вход блока запоминания 11, и на вход элемента сравнения 12. Одновременно выходной сигнал с усилителя мощности 2 проходит через дифференцирующий элемент и на его выходе получаем сигнал, сдвинутый на 90о относительно исходного (фиг. 2, б). Далее сдвинутый сигнал проходит через амплитудный детектор 6, где отрицательные полуволны сигнала срезаются (фиг. 2, в) и полученный сигнал поступает на вход первого инвертора 7, с выхода которого сигнал в виде прямоугольных импульсов (фиг. 2, г) подается на вход формирователя импульсов 8. Далее с выхода формирователя импульсов 8 (фиг. 2, д) короткий выходной импульс поступает на вход второго инвертора 9, с выхода которого инвертированный импульс (фиг. 2, е) поступает на вход ключей 15 и 16 и через третий инвертор 10 (фиг. 2, ж) на вход блока запоминания 11, во время которого записывается амплитудное значение положительной полуволны сигнала, поступающего на блок запоминания 11 с выхода усилителя мощности 2.The signal from the resonant load 3 is fed to the input of the storage unit 11, and to the input of the comparison element 12. At the same time, the output signal from the power amplifier 2 passes through a differentiating element and at its output we obtain a signal shifted 90 ° relative to the original (Fig. 2, b) . Next, the shifted signal passes through the amplitude detector 6, where the negative half-waves of the signal are cut off (Fig. 2, c) and the received signal is fed to the input of the first inverter 7, from the output of which the signal in the form of rectangular pulses (Fig. 2, d) is fed to the input of the shaper pulses 8. Next, from the output of the pulse shaper 8 (Fig. 2, e), a short output pulse is fed to the input of the second inverter 9, the output of which an inverted pulse (Fig. 2, e) is fed to the input of the keys 15 and 16 and through the third inverter 10 (Fig. 2, g) to the input of the storage unit 11, of time which is recorded positive half amplitude value of the signal supplied to the memory unit 11 from the output of the power amplifier 2.
Информация в блоке запоминания 11 будет храниться до прихода второй положительной полуволны и второго импульса записи. С приходом первой положительной полуволны элемент сравнения 12 сравнивает их с предшествующим уровнем. Поскольку до прихода первой положительной полуволны в блоке запоминания 11 было записано нулевое напряжение, элемент сравнения 12 сравнит значение первой полуволны с записанным значением. В результате с выхода элемента сравнения 12 поступит высокий уровень напряжения на вход второго ключа 16, а через инвертор 14 на вход первого ключа 15, вследствие чего первый ключ 15 закроется, а второй ключ 16 откроется. Через открытый второй ключ 16 импульс формирователя 8 поступает на вход реверсивного счетчика 17, код которого уменьшится, и далее проходит на ЦАП 18, с выхода которого напряжение, пропорциональное коду, поступает на вход управляемого генератора 1, уменьшая его выходную частоту. Уменьшенная по частоте вторая волна, пройдя тот же цикл, что и первая, поступает на вход блока запоминания 11 и на вход элемента сравнения 12. Так как на другой вход элемента сравнения 12 поступает амплитудное значение первой полуволны, записанной ранее, происходит сравнение двух амплитудных значений. Короткий импульс, сформированный импульсным формирователем 8, пройдет через один из ключей. В зависимости от того, увеличилась или уменьшилась амплитуда второй полуволны с выхода элемента сравнения 12, на вход ключей поступит высокий или низкий уровень напряжения. Если амплитудное значение второй полуволны больше первой, то с компаратора поступит высокий уровень напряжения, который откроет первый ключ 15, с выхода которого напряжение поступает на вход реверсивного счетчика 17, увеличивая его код. Далее с выхода счетчика напряжение поступает на вход ЦАП 18, с выхода которого увеличенное напряжение поступает на вход управляемого генератора 1, уменьшая частоту генерирования. Если же амплитудное значение второй полуволны меньше первой, с выхода элемента сравнения 12 поступит низкий уровень напряжения, который откроет второй ключ 16, с выхода которого напряжение поступает на вход реверсивного счетчика 17, код на выходе которого уменьшается и далее поступает на вход ЦАП 18, на выходе которого напряжение уменьшается и поступает на вход управляемого генератора 1, уменьшая его частоту генерирования, т. е. происходит непрерывная подстройка генератора под резонансную частоту. Information in the storage unit 11 will be stored until the arrival of the second positive half-wave and the second recording pulse. With the arrival of the first positive half-wave, the comparison element 12 compares them with the previous level. Since zero voltage was recorded in the memory unit 11 before the first positive half-wave arrived, the comparison element 12 compares the value of the first half-wave with the recorded value. As a result, the output of the comparison element 12 receives a high voltage level at the input of the second key 16, and through the inverter 14 to the input of the first key 15, as a result of which the first key 15 closes and the second key 16 opens. Through the open second key 16, the pulse of the shaper 8 is fed to the input of the reverse counter 17, the code of which decreases, and then passes to the DAC 18, from the output of which a voltage proportional to the code is supplied to the input of the controlled generator 1, reducing its output frequency. The second wave, reduced in frequency, after passing through the same cycle as the first one, is fed to the input of the memory unit 11 and to the input of the comparison element 12. Since the amplitude value of the first half-wave recorded earlier is received at the other input of the comparison element 12, two amplitude values are compared . A short pulse generated by the pulse shaper 8, will pass through one of the keys. Depending on whether the amplitude of the second half-wave increased or decreased from the output of the comparison element 12, a high or low voltage level will be input to the keys. If the amplitude value of the second half-wave is greater than the first, then a high voltage level will come from the comparator, which will open the first switch 15, from the output of which the voltage goes to the input of the counter 17, increasing its code. Further, from the output of the counter, the voltage is supplied to the input of the DAC 18, from the output of which an increased voltage is supplied to the input of the controlled generator 1, reducing the frequency of generation. If the amplitude value of the second half-wave is less than the first, the output of the comparison element 12 receives a low voltage level, which opens the second switch 16, from the output of which the voltage goes to the input of the counter 17, the output code of which decreases and then goes to the input of the DAC 18, the output of which the voltage decreases and enters the input of the controlled oscillator 1, decreasing its generation frequency, i.e., the generator is continuously tuned to the resonant frequency.
