SU1411712A1 - Устройство дл испытаний аналоговых функциональных элементов автоматических систем - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к средствам контрол  и может быть использовано дл  динамических испытаний аналоговых функциональных элементов. Цель изобретени  - повышение точности работы устройства и его упрощение . Устройство содержит источник 2 испытательньгх сигналов, широкополосную линию задержки 3, блок выборки 4, АЦП 5, регистратор 6, синхронизатор 7, формирователь 8 импульса модул ции, элементы ИЛИ 9, 10, 25, 26, элементы И 11, 12, 21, 2-9, 30, элемент НЕ 31, триггеры 13, 14, 22, 23, компаратор 15, генератор 16 опорного ступенчатого напр жени , элементы задержки 20, 24, формирователи 27, 28 импульсов, двух разр д- ный счетчик 32, делитель частоты 33, Генератор 16 имеет ЦАП 7, реверсивный счетчик 18, элементы И 19. Устройство позвол ет уменьшить случайную составл ющую дискретизации, сигналов , снизить погрешность измерений и исключить вли ние шумов блока регулируемой временной задержки. Кроме того, устройство обеспечивает асинхронный режим взаимодействи  блоков,очто позвол ет использовать медленно действующие АЦП и регистратор . 1 з.п. ф-лы, 1 ил. с 9

Description

J

ш.

1

Изобретение относитс  к техническим средствам контрол  и может быть использовано дл  динамических испытаний аналоговых функциональных элементов, систем автоматического управлени  и обработки данных с целью определени  их динамических характеристик.

Цель изобретени  - повьшение точности работы и упрощение устройства.

На чертеже представлена схема . устройства.

Схема содержит испытуемый объект I, источник 2 испытательных сигналов широкополосную линию 3 задержки, бло

4 выборки, аналого-цифровой преобразователь (АЦП) 5, регистратор 6, синхронизатор 7, формирователь 8 импульса модул ции, первый 9 и второй 10 элементы ИЛИ, первый И и второй 12 элементы И, первый 13 и второй 14 триггеры, компаратор 15, генератор 16 опорного ступенчатого напр жени  (ген) с цироаналоговым преобразователем (ДАЛ) 17, реверсивньм счетчиком 18 и элементами И 19, первый элемент 20 задержки, третий элемент И 21, третий 22 и четвертый 23 триггеры , второй элемент. 24 задержки, третий 25 и четвертый 26, элементы ИЛИ, первый 27 и второй 28 формйрователи одиночз-гых импульсов, четвертый 29 и п тый 30 элементы И, элемент НЕ 31, двухразр дный счетчик 32, делитель 33 частоты, вход 34 сброса, вход 35 запуска.

В исходном состо нии устройства, в которое оно переключаетс  по сигналу сброса, поступившему на вход 34, выходные нулевые сигналы триггеров 13 и .14 блокируют элементы И 11 и 12, .выходной единичный сигнал тригера 22 деблокирует элемент И 21, содержимое счетчика 18 становитс  равным, например, единице, что приводит к по влению.на выходе ЦАП 17 соответственно единичной ступени напр жени ; делитель 33 устанавливаетс  в положение, при котором до- ст игаетс  требуемый коэффициент де- йени , триггер 23 переключаетс  в положение, при котором его соответствующий выходной сигнал, например единичный, задает пр мое направл е- 1ше счета реверсивного счетчика 18 и деблокирует элемент И 29, а второ выходной сигнал триггера 23 (нулево блокирует элемент И- 30, двухразр д

1411712

5

0

5

D

5

0

5

0

5

счетчик 32 устанавливаетс  в нулевое состо ние.

Устройство работает следующим образом .

По сигналу запуска на входе 35 переключаетс  триггер 14, и его изменившийс  выходной сигнал деблокирует элемент И 12. Первым по вившимс  сигналом синхронизатора 7 (его порог срабатывани  настроен на уровень , cooтвeтcтвyюш й началу изменени  или началу периода испытательного сигнала источника 2), переданным через деблокированный элемент И 12, переключаетс  триггер 13 и его выходной сигнал деблокирует элемент И 11. Периодически генерируемый испытательньш сигнал сравниваетс  в компараторе 15 с установленным выходным уровнем напр жени  ЦАП 17, при равенстве или неравенстве которых компаратор вы,цает соответствующие сигналы.

Дл  испытаний объектов используют обычно образцовые мбно.гармонич.е;;: . ские (например, косинусоидальные) или импульсные (типа дельта-функции) периодически повтор ющиес  сигналы с одним максимумом. При сравнении подобных сигналов с установленным выходным уровнем ген 16 компаратор 15 формирует пр моугольный импульс, соответствующий логическим значени м двоичных сигналов 0-1-0 (или наоборот). Источник 2 испытательных сигналов, компаратор 15 и ГСН 16 образуют узел регулируемой временной задержки. По мере изменени  выходно-. го напр жени  ГСН выходные сигналы компаратора 0-1 и 1-0 последовательно смещаютс  во времени относительно начала испытательного сигнала на

определенньш шаг, 1

В соответствии с сигналами компаратора осуществл етс  дискретизаци  сигнала на выходе испытуемого объекта. При этом испытательный сигнал используетс  одновременно дл  временной развертки сигнала на выходе испытуемого объекта с преобразованием его временного масштаба (стробоскопическим преобразованием)- Но так как испытательный сигнал может быть знакопеременным, например моногармоническим, то дл  осуществлени  временной развертки сигнала на выходе испытуемого объекта

в соответствии с полной длительностью испытательного сигнала в схеме использованы формирователи 27 и 28 импульсов. Формирователь 27 формирует импульсы в моменты времени равенства уровню ГСН испытательного сигнала при нарастании последнего, а формирователь 28 - при спадании испытательного сигнала. Передача импульса того или иного формировател  происходит через соответствующие элементы И 29 и 30, коммутиру- емые триггером 23.

С началом работы устройства дл  дискретизации выходного сигнала испытуемого объекта используютс  импульсы формировател  27 и элемент И 29 оказываетс  деблокированным. Дл  того, чтобы схемы формирователей были идентичны, на входе формировател  28 включен элемент НЕ 3.

Первый импульс формировател  27, по вившийс  после переключени  триггера 13 и деблокировани  элемента И 11, проходит через элемент И 1 и через элемент ИЛИ 9 поступает на входы сброса триггера 13 и 14, Эти триггеры переключаютс  в исходное состо ние и вновь блокируют элементы И 1 1 и 1 2 .

Формирователем 8 периодически формируютс  короткие импульсы дл  дискретизации в блоке 4 выборки испытательного сигнала, переданного через объект 1. Дискретизаци  осуществл етс  в моменты времени относительно начала испытательного сигнала и на его уровне, определ емом установленным выходным напр жением ГСН 16.

Передача испытательного сигнала на вход испытуемого объекта задерживаетс  щирокополосной линией 3 на врем  задержки формировани  и передчи импульса дискретизации в блок выборки. Эта задержка обусловлена инерционностью, т.е. суммарной задержкой компаратораJ формирователей 8,27 (28), элементов 26 и 29 (ЗО).

С задержкой в элементе 20 на.врем , необходимое дл  установлени  напр жени  на выходе блока выборки, по сигналу компаратора (точнее; импульсом , сформированным из переднег или заднего фронта этого сигнала) запускаетс  АЦП 5. Но благодар  блокировке элемента И 11, несмотр  на периодически формируемые компарато

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

7 24

ром сигнала сравнени , в цепь запуска АЦП передаетс  только один какой- то сигнал из последовательности.этих сигналов сравнени . Передача на выход элемента И I1 очередного сигнала и последующий очередной запуск АЦП задерживаютс  при этом на врем , необходимое дл  выполнени  предыдущего цикла аналого-цифрового преобразовани  и регистрации, и синхронизированы с Началом по влени  текущего испытательного сигнала или началом периода этого сигнала. Такой асинхронный режим взаимодействи  позвол ет примен ть медленно действующие и простые АЦП и регистратор независимо от частоты генерации испытательных сигналов.

По сигналу конца измерени  АЦП запускаетс  регистратор 6, и в нем фиксируетс  текущее кодированное дискретное значение испытательного сигнала, измеренное на выходе-испытуемого объекта.

Каждым определенным числом п сигналов конца измерени  АЦП одновременно с началом п-го цикла регистрации по сигналу делител  33 к содержимому счетчика 18 прибавл етс  единица и выходное напр жение генерато- .ра 16 увеличиваетс  на одну ступень.

Число п определ етс  коэффициентом пересчета делител  33. Благодар  этому реализуетс  режим п- разового накоплени  одних и мгновенных значений испытательного сигнала, измеренных на выходе испытуемого объекта, т.е. в блоке выборки. с возможностью их последующей дополнительной статистической обработки. Таким образом, дополнительно повы- щаетс  точность определени  характеристик испытуемого объекта.

Сигналом конца регистрации, пере- данньм через деблокированный элемент И 21 и элемент ИЛИ 10, выполн етс  очередной запуск устройства и описанньй цикл дискретизации очередного текущего мгновенного значени  испытательного сигнала, его кодирование и регистраци  повтор ютс  аналогично описанному.

Когда текущий установленный уровень напр жени  генератора превысит амплитуду испытательного сигнала, сигнал на выходе компаратора перестает измен тьс . Поэтому с передачей сигнала синхронизатора через деблокированный элемент И 12 на -вход триггера 13 последний при этом переключаетс  , но ввиду отсутстви  сигнала компаратора остаетс  в этом положении . Выходные сигналы элемента И 2 подсчитывает двухразр дный счетчик 32. До превьшени  напр жением ГСН 6 амплитуды испытательного сигнала этот счетчик сбрасываетс  каждьм раз в нулевое состо ние одновременно с переключением триггеров 13 и 14 вы- ходным сигналом элемента И 11. Если элемент И 12 оказываетс  деблокированным и счетчик 32 начинает подсчитывать количество следующих один за ругим сигналов синхронизатора, то два таких сигнала, подсчитанных счетчиком 31,  вл ютс  признаком того, что компаратор 15 зафиксировал пре- вышение текущим установленным уров- нем генератора амплитуды испытательного сигнала. При этом выходной сигнал счетчика 32 (признак числа 2 в этом счетчике) переключает- триггер 23. Изменившиес  выходные сигналы этого триггера блокируют при этом элемент И 29, деблокируют элемент И 30 и переключают счетчик 18 через соответствующий элемент И 19 на счет в обратном направлении, т.е. в режим вычитани .

Кроме того, выходной сигнал счетчика 32, с задержкой в элементе 24, необходимой на установление сигналов триггера 23, передаетс  через элемент ИШ. 25 на счетный вход счетчика 18. При этом напр жение ГСН 16 уменьшаетс  на одну ступень. Одновременно сигналом элемента 24, переданным через элемент РШИ 9, переключаютс  в исходные состо ни  счетчик 32 и триггеры 14 и 13, сигналы которых блокируют эл ементы И 11 и 12 соответственно. Далее устройство продолжает работать описанным выше образом, но теперь Напр жение генератора в каждом цикле последовательно уменьшаетс , а импульсы дискретизации формируютс  при спа .1

117.12 6

а также один из сигналов триггера 23,  вл ющийс  признаком знака испытательного сигнала - его нарастание или спада. Вместе с тем, счетчик 18 подсчитывает, количество ступеней опорного напр жени  и соответствующее числ.о дискретизуемых мгновенных значений испытательного сигнала на вы .10 ходе объекта до и после амплитудного значени  этого сигнала. По сигналу обнулени  этого счетчика, соответствующему регистрации п-го отсчета последнего из мгновенных значений

15 испытательного сигнала на первом уровне квантовани , переключаетс  триггер 22. Нулевым сигналом этого триггера блокируетс  И 21 и запрещаетс  очередной запуск устройства

20 текущим сигналом конца регистрации. При этом устройство прекращает работу до поступлени  нового сигнала сброса и последующего сигнала запуска .

По разности истинного мгновенного значени  испытательного сигнала на входе объекта и соответствующего дискретного значени  этого сигнала

на выходе объекта можно определить временную задержку испытуемого объекта , а по совокупности указанных значений испытательного сигнала можно путем последующей обработки определить полные динамические характеристики испытуемого объекта,такие как АЧХ, ФЧХ, .переходную.

Claims (2)

1. Устройство дл  испытаний аналоговых функциональных элементов автоматических систем, содержащее источник испытательных сигналов, широкополосную линию задержки, блок выборки , аналого-цифровой преобразователь , регистратор, синхронизатор, формирователь импульса модул ции, компаратор и генератор опорного ступенчатого напр жени , первый инфор

дании испытательного сигнала в момен- 50 мационный выход которого соединен

ты времени, соответствующие переключению компаратора из 1 в О.

В к аждом цикле параллельно с кодом АЦП регистрируетс  текущий код счетч1-1ка 18, который соответствует истинному мгновенному значению испы- .тательного сигнала на выходе источника 2 в момент дискретизации испытательного сигнала на выходе объекта

с первым входом компаратора, второй информационный выход - с первым информационным входом регистратора, вход сброса  вл етс  входом сброса устройства, второй вход компаратора, вход синхронизатора и информационный вход широкополосной линии задержки св заны с выходом источника испытательных сигналов, управл ющие входы

7

широкополосной линии задержки и блока выборки подключены к выходу формировател  импульса модул ции, выход широкополосной линии задержки  вл етс  выходом устройства дл  подключени  испытуемого объекта, информационный вход блока выборки служит дл  ввода в устройство реакций объекта , а выход соединен с информационны входом аналого-цифрового преобразовател , информационный и управл ющий выходы которого св заны соотгзтст- венно с вторым информационным и первым управл ющим входами регистратора отличающеес  тем, что, с целью повышени  точности работы и упрощени  устройства , в него введены первый, второй, третий и четвертый элементы ИЛИ, первый, второй, третий четвертый и п тый элементы И, первый второй, третий и четвертый триггеры, первый и второй элементы задержки, первый и второй формирователи импульсов , элемент НЕ, двухразр дный счет- чик и делитель частоты, информационный вход которого св зан с управл ющим выходом аналого-цифрового преобразовател , а управл ющий вход, единичные входы третьего и четвертого триггеров и первый вход первого элемента ИЛИ  вл ютс  входом сброса устройства, управл ющий вход аналого цифрового преобразовател  соединен с выходом первого элемента задержки, вход которого и второй вход первого элемента ИЛИ подключены к выходу первого элемента И, первый вход которог соединен с пр мым выходом первого триггера, а второй вход и вход фор- мировател  импульса модул ции св заны с выходом четвертого элемента ИЛИ первьй и второй входы которого подключены соответственно к выходам чет вертого и п того элементов И, первые входы которых соединены соответст- ,венно с выходами первого и второго формирователей импульсов, а вторые входы - соответственно с пр мым и инверсным выходами четвертого триггера которые св заны соответственно с первым и вторым управл ющими входами генератора опорного ступенчатого напр жени  , управл ющий выход которого подключен к нулевому входу третьего триггера, пр мой которого соединен с первым входом третьего эле

ВИНИЛИ

Заказ 3653/43

м )о , 15 , 20 , 25 ЗО - о 40 , -. 45 , 50 55

411712 8

мента И, выход которого св зан с первым входо второго элемента ИЛИ, второй вход которого  вл етс  входом запуска устройства,второй вход третьего элемента И подключен к управл ющему выходу регистратора,второй управл ющий вход которого соединен с пр мым выходом четвертого триггера, нулевой вход которого и вход второго элемента задержки св заны с выходом двухразр дного счетчика, счетный вход которого и единичный вход первого триггера подключены к выходу второго элемента И, первый вход которого соединен с выходом синхронизатора , второй вход - с пр мым выходом второго триггера, -единичный вхрд которого св зан с выходом второго элемента ИЛИ, а нулевой вход, вход сброса двухразр дного счетчика и нулевой вход первого триггера - с выходом первого элемента ИЛИ, третий вход которого и первый вход третьего элемента ИЛИ подключены к выходу второго элемента задержки, второй вход третьего элемента 1-ШИ соединен.

с выходом делител  частоты, а выход - с установочным входом генератора опорного ступенч атого напр жени , выход компаратора св зан с вк.о- дом первого формировател  импульсов и с входом элемента НЕ, выход которогб подключен к входу второго формировател  импульсов,

2. Устройство по п. 1, о т л и- чающеес   тем, что генератор опорного ступенчатого напр жени  содержит цифроаналоговый преобразователь , реверсивный счетчик, первый и второй элементы И, первые входы которых образуют соответственно первый и второй управл ющие входы генератора , вторые входы  вл ютс  установочным входом генератора, а выходы соединены соответственно с входами суммировани  и вычитани  реверсивного счетчика, вход сброса которого  вл етс  входом сброса генератора, выход обнулени  - управл ющим выходом генератора, а информационный выход св зан с входом цифроаналогового преобразовател  и служит вторым информационным выходом генератора, выход цифроаналогового преобразовател   вл етс  первым информационным выходом генератора.

Подписное