книги / Цифровые приборы с частотными датчиками

Сн2 успеет заполниться до 99999 раньше, чем кончится период. Дейст­

вительно, в Сч2 записан обратный код, соответствующий предыдущему

периоду, поэтому он заполнится (до 99999) тогда, когда количество пришедших импульсов будет равно количеству импульсов, поступив­

ших на Сч1 в течение предыдущего периода. Как только Сч2 запол­ няется, поступление импульсов на Сн1 и Сч2 прекращается еще до

окончания периода входного напряжения.

Рис. 12-20. Структурная схема прибора для определения макси­ мальной скорости вращения

Поскольку Ся2 заполняется до 99999 при поступлении на его вход

количества импульсов, равного числу, которое было записано перед этим в Сч19и эти же самые импульсы поступают в предварительно уста­

новленный на нуль Сч1, то после прекращения следования импульсов

в Сн1 снова окажется записанным прежнее число. Таким образом, если период больше измеренного ранее, то его значение не фиксируется а восстанавливается прежнее, меньшее значение периода.

Если же последующий период будет меньше зафиксированного

в Сч1, то Сч2 не успеет заполниться до 99999, и в этом случае счет будет закончен по окончании периода входного напряжения. Следовательно, в этом случае предыдущее значение периода стирается и фиксируется новое, меньшее значение.

Для того чтобы обеспечить работу прибора в примыкающих ин­

тервалах, первые 100 импульсов в начале каждого периода подсчитьь

ваются СчЗ и только затем импульсы подаются на Сч1 и Сч2. Для того,

чтобы учесть эти 100 импульсов, Сч1 сбрасывается на 00100 (а не на 00000), а на вход третьей декады Сч2 после окончания переписи до­ бавляется один импульс.

В исходном состоянии все триггеры блока управления находятся в состоянии 0, т. е. левые триоды закрыты, а правые — открыты. В СчЗ записано число 99. Ключ К3 закрыт, так как существует напря­ жение на выходе цепи «И2» и левом коллекторе триггера Т г. Ключ К г

закрыт вследствие того, что отсутствует напряжение на правом кол­ лекторе триггера Т3. Ключ К 2 закрыт в связи с тем, что триггер Т4

находится в состоянии 0.

Импульс «начало» устанавливает триггер Т3 в состояние 1. При этом открывается ключ К4 и опрокидывается триггер Т 2. Импульсы Тх с датчика начинают поступать на триггер TV Первый же импульс опрокинет триггер 7 \ и откроет ключ К3- При этом Сч2 устанавли­ вается на нуль. Импульсы образцовой частоты начнут проходить на СчЗ. Когда в СчЗ установится число 30, появится импульс на выходе

схемы «И»4. Однако этот импульс не произведет переписи числа из

Сч1 в Сч2 ,так как закрыт ключ К7. Таким образом, триггер Т 3 за­

прещает первую перепись. Когда Сча примет состояние 50, напряже­ ние с выхода «И8» возвратит триггеры Т г и Т3 в состояние «0», сбросит

в состояние 00100 Сч1 и добавит импульс на вход третьей декады Сч2.

При состоянии 99 Сч3 ключ К3 закрывается и открывается ключ Ki- Импульсы образцовой частоты начинают проходить в Сч1 и Сч2.

Второй импульс Тх сдатчика снова установит в состояние «1» триг­

гер Тг и этим закроет ключ К и откроет ключ К3 и сбросит на нуль Сч2. На СчЗ начинают поступать импульсы образцовой частоты. При

состоянии СчЗ, соответствующем числу 30, произойдет перепись числа

из Сч1 в обратном коде в Сч2. При числе 5 сбросится в состояние, 00100 Сч1 и добавится импульс на третью декаду Сч2. Триггер Т х при этом возвратится в состояние «0». При числе 99 в СчЗ ключ К3 закроется и откроется ключ K L. Импульсы образцовой частоты начнут поступать на вход Сч1 и Сч2, до тех пор, пока не появится напряжение на выходе цепи «И7» (это свидетельствует о заполнении Сч2), или до

тех пор, пока не придет новый импульс Тх от датчика.

Таким образом производится определение максимальной скорости вращения. Нетрудно убедиться, что в Сч1 удерживается значение наименьшего из всех минимальных периодов, поступивших с датчика на вход прибора после подачи команды «начало».

По команде «конец» триггер Тъ устанавливается в состояние «/» и открывает ключ К3- Первый после этого импульс Тх пройдет на триг­

гер 7\ и начнет новый измерительный интервал, но вместе с тем он

наименьшего периода Тх, выраженного в периодах частоты /0. Одновременно импульсом с коллектора Т3 установятся в состояние

«1» триггеры Т 2 и 7Y Первый из них запретит перепись, а второй от-

кроет ключ К 2. Следующий импульс Тх возвратит в исходное состоя­

ние триггер 7Y Таким образом в Сч2 будет записано число, соответст­

вующее периоду Тх в момент прихода команды «конец».

Блок управления возвратился в исходное состояние. В Сч1 осталось зафикисрованным число, соответствующее наименьшему периоду,

а в Сч2 — соответствующее: последнему периоду. В приборе по схеме рис. 12-20 предусмотрены контрольные режимы, а также переключа­

тели и делители, позволяющие изменять частоту /0 и коэффициент

деления делителя частоты с датчика. На рис. 12-20 эти узлы не пока­

заны.

ГЛАВА ТРИНАДЦАТАЯ

ЧАСТОТНО-ЦИФРОВЫЕ ПРИБОРЫ АНАЛОГОВОГО УРАВНОВЕШИВАНИЯ

13-1. Принципы построения: частотно-цифровых приборов аналогового уравновешивания

Как известно [36], в приборах уравновешивания, построенных по

структурной схеме рис. 13-1, а, погрешность чувствительности у

при /Сд > 1 связана с погрешностями отдельных звеньев соотноше­ нием

Таким образом, основную роль играют погрешности входного звена /Свх, выходного звена /СВЬ1Х и цепи обратной связи р, погреш­ ность же прямой цепи К уменьшается в /СР раз, и при обычных зна­ чениях КР, равных 100 — 5000, строгих требований к точности пря­ мой цепи не предъявляется. Поэтому к уравновешивающему преобра­ зованию во всех случаях, в том числе и в частотно-цифровых приборах имеет смысл переходить тогда, когда имеются обратные преобразо­ ватели, обладающие большей стабильностью и линейностью, чем прямые.

Обратные преобразователи частоты в напряжение и ток, вообще

говоря, могут строиться так же, как и прямые преобразователи, либо на основе частотнозависимых цепей (например, частотных демодуля­ торов на LC-контурах), либо на основе времязависимых цепей (на­

пример, импульсных делителей напряжения — см. § 10-10). Однако

благодаря высокой стабильности при большой относительной девиа­

ции частоты, возможности получения линейной или других заданных

функций преобразования,-^ также другим достоинствам в цифровых

приборах уравновешивания применяются почти исключительно времязависимые обратные преобразователи.

Обратные преобразователи частоты непосредственно в неэлектриг

ческие величины практически не применяются. Частотно-цифровые приборы, предназначенные, например, для интегрирования ускоре­

ний в инерциальной навигации, иногда строятся с обратными преоб­ разователями вращательной скорости или ускорения в силу или момент; в свою очередь скорость вращения легко преобразуется в ча­

стоту. Такие приборы рассмотрены ниже в § 13-4. Более распростра­

ненный путь построения частотно-цифровых приборов с уравновеши-

От цепи К

<§&

Is

$ £

Рис. 13-1. Общая структурная схема (а ) и схема времязависимой обратной цепи (б) частотно-цифрового прибора уравновешивания

ванием неэлектрических величин — это использование в обратной

цепи двух преобразователей, один из которых преобразует частоту

в напряжение или ток, а другой — напряжение или ток в уравнове­ шивающую неэлектрическую величину.

В общем случае времязависимая обратная цепь частотно-цифро­

вого прибора уравновешивания (рис. 13-1,6) состоит из формирова­

теля Ф, вырабатывающего импульсы тока (напряжения) по определен­ ному закону, и звена роп, которое выделяет постоянную составляющую

импульсов, а часто и преобразует их в другую аналоговую величину

X v например в механическую силу, момент, давление. Существуют

также приборы, в которых вместо сглаживания импульсов в обратной

цепи производится интегрирование разности входной и уравновеши­

вающей величин (или поочередное интегрирование двух этих величин)

в прямой цепи. Такие приборы с уравновешиванием интегральных

значений измеряемой величины рассмотрены ниже в § 13-3.