Электродинамический вибратор

Электродинамический вибратор

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

0 Л И С А Н И Е (и! 568467

ИЗОБРЕТЕНИЯ

С(иоз Советских

Социалистических

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 1 5.12.75 (211) 2300183/10 с присоединением заявки № (51) M. Кл В 06 В 1/04

Совета Министров СССР лв делам изобретений и открытий (53) УДК 534.232(088.8) Опубликовано 1(5.08.77. Бюллетень № 30

Дата опубликования описания 15.09.77 (72) Авторы изобретения

С. И. Оржекаускас, К. М. Рагульскис и И. Ю. Скучас

Каунасский политехнический институт им. Антанаса Снечкуса (7!) Заявитель (54) ЭЛ ЕКТРОДИ НАМИ Ч ЕСК И Й В И БРАТОР

Государственный комитет (23) Приоритет

Изобретение относится к области технической акустики и может быть использовано при проектировании стендов для виброиспытаний приборов, а также систем моделирования с реальным объектом.

Известны электродинамические вибраторы (1), в которых создаются большая жесткость для среднего положения катушки возбудителя и нулевая жесткость для моментных значений положения катушки.

Наиболее близкпм к изобретению по технической сущности является электродинамический вибратор, содержащий магнитопровод с обмоткой подмагничивания, подвижную цилиндрическую катушку, установленную в воздушном зазоре магнитопровода, длина которои больше длины воздушного зазора, задающий генератор, подключенный к первому входу сумматора, последовательно соединенного с усилителем, подключенным к подвижной катушке, и цепь обратной связи, состоящую из датчика положения, подключенного через последовательно соединенные блок усреднения, усилитель и блок сравнения с источником регулируемого напряжения к второму входу сумматора (2).

Однако такой вибратор имеет недостаточную точность и узкий частотный диапазон.

Для увеличения точности, а также расширения частотного диапазона работы в предлагаемом устройстве, содержащем магнитопровод с обмоткой подмагничивания, подвижную цилиндрическую катушку, установленную в воздушном зазоре магнитопровода, длина которой больше длины воздушного зазора, задающий генератор, подключенный через последовательно соединенные сумматор и усилитель к подвижной катушке, и цепь обратной связи, состоящую из датчика положения, 10 подключенного через последовательно соединенные блок усреднения, усилитель с большим коэффициентом усиления и блок сравнения с источником регулируемого напряжения к второму входу сумматора, блок усред15 нения выполнен в виде двухканального блока запоминания экстремальных значений, входами соединенного с выходом датчика положения, а выходами — с входами второго сумматора, выход которого подключен к вхо20 ду блока сравнения. Кроме того, один из каналов двухканального блока запоминания экстремальных значений содержит усилитель постоянного тока с конденсатором, включенным между суммирующей точкой и выходом

25 усилителя, с цепью обратной связи, состоящей из последовательно включенных между собой выходом и суммирующей точкой резистора и диода, плюсовым полюсом подключенного к суммирующей точке, с входной це30 пью, состоящей из последовательно включенl568467 ных резистора и диода, минусовым полюсом подключенного к суммирующей точке, а также указатель экстремума, входом соединенный с выходом датчика положения, одним выходом через диод, минусовым полюсом направленный к этому выходу, подключенный к общей точке резистора и диода входной цепи усилителя постоянного тока, другим — через диод, плюсовым полюсом направленный к этому выходу, подключенный к общей точке резистора и диода обратной связи усилителя постоянного тока, а второй канал двухканального блока запоминания экстремальных значений выполнен аналогично первому, но диоды включены обратной полярностью.

На фиг. 1 приведен общий вид описываемого вибратора с блок-схемой; на фиг. 2 — схема первого блока запоминания экстремальных значений; на фиг. 3 — временные диаграммы работы цепи обратной связи.

Электродинамический вибратор содержит магнитопровод 1 с катушкой 2 подмагничивания, подключенный к источнику 3 постоянного тока, и подвижную систему 4, имеющую цилиндрическую обмотку 5. Питание обмотки осуществляется через последовательно соединенную цепь, т. е. датчик 6 положения подви>кной катушки, двухканальный блок 7 запоминания экстремальных значений, входом соединенный с выходом датчика и выходами — с входами сумматора 8, блок 9 сравнения, первый вход которого соединен с выходом сумматора, а второй — с выходом иссточника 10 регулируемого напряжения, усилитель 11 с большим коэффициентом усиления, сумматор 12, второй вход которого соединен с выходом задающего генератора 13, и усилитель мощности 14; в свою очередь, один из каналов двухканального блока 7 содер>кит усилитель 15 постоянного тока с конденсатором 16, включенным в обратную связь, с другой цепью обратной связи, состоящей из последовательно включенных резистора 17 и диода 18, с входной цепью из последовательно соединенных резистора 19 и диода 20, а также указатель 21 экстремума, одним выходом соединенный с общими точками резистора и диода через диод 22 и другим выходом— с общей точкой резистора и диода через диод 23. Второй канал двухканального блока запоминания экстремальных значений содержит те же самые элементы, что и первый, но в нем все диоды включены обратной полярностью.

Устройство работает следующим образом.

При питании обмотки 5 задающим генератором 13 через усилитель мощности 14 происходит перемещение подвижной системы 4 по закону, определяемому уравнением вида:

mX=F (1) где т —.масса подвижной системы, Х вЂ” положение подвижной системы, F — электромагнитная сила, действующая на подвижную систему, 1О

6;)

Для задания нулевого положения подвижной системы вибратора, т, е. поло>кения около которого происходят колебания по уравнению (1), служит цепь, содержащая датчик 6 положения системы 4.

При подаче из датчика 6 сигнала, пропорционального положению подвижной системы

4 вибратора (фиг. 3 в (1) ), на вход блока 7 он поступает также на указатель 21 экстремума первого канала блока 7.

При этом на первом выходе блока 21 вырабатывается сигнал, как показано на фиг. 3 а, т, е. при отсутствии экстремума (в данном случае максимума входного сигнала) — постоянное напря>кен ие отрицательной полярности, а в точке экстремума — импульс напря>кения положительной полярности. На втором выходе блока 21 вырабатывается сигнал противоположного знака, чем на первом (фиг.

3, б).

Таким образом при отсутствии максимума необходимого сигнала, например, в момент (фиг. Зв) с первого выхода блока 21 на диод 22 подано напряжение отрицательной полярности, а из второго выхода блока 21 на диод 23 — напряжение положительной полярности (фиг. 3, б, а) .

При этом диоды 18 и 20 являются закрытыми и усилитель 15, который содержит обратную связь из конденсатора 16, работает в режиме хранения, и на его выходе сохраняется напряжение, показанное на фиг. 3, в (кривая II в момент трения t). Такое поло>кение продолжается до тех пор, пока входной сигнал достигает максимума в момент t=t<.

При t 4 на первом выходе блока 21 появляются импульсы положительного напря>кения, а на втором — отрицательного. При этом диоды 22 и 23 закрываются, блок 21 не влияет на входную и обратную связи усилителя

15, а схема работает в режиме слежения. На выходе усилителя 15 напряжение достигает значения входного сигнала в момент t=4 (фиг. 3, в кривая II), Резисторы 17 и 19 одинаковые, и их номиналы выбираются из соображения возможной нагрузки операционных усилителей и по возможности меньшими, как и конденсатора 16. Поэтому процесс достижения на выходе усилителя напряжения входного сигнала из выхода блока 6 в момент t=

=4 является мгновенным. При больших частотах входного сигнала, когда оказывает влияние наличие конденсатора 16, исключить это влияние можно подключением такого же конденсатора параллельно резистору 19. Первый канал блока 7 переходит снова в режим хранения до следующего импульса, т. е. максимума входной величины. Далее процесс повторяется.

Таким образом на выходе первого канала блока 7 получается ступенчатое напряжение, каждая ступенька которого показывает, насколько изменилось значение максимума входного сигнала по сравнению с значением предыдущего максимума.

i568467

На выходе второго капала двухканальнбго блока 7 запоминания экстремальных значений аналогичным образом получается ступенчатое напряжение, характеризующее изменение значений минимумов входного сигнала (фиг. 3, кривая III).

Для этого второй канал блока 7 выполнен аналогично первому каналу этого блока, только все диоды включены обратной полярностью и выходы указателя экстремальных (минимальных) значений подключены к диодам так, чтобы импульсы при минимуме входного сигнала переводили второй канал блока 7 в режим слежения.

При подаче на входы сумматора 8 выход- ных напряжений блока 7 на его выходе появляется напряжение, характеризующее изменение среднего значения положения подвижной системы 4 вибратора (фиг. 3, r), Оно получается простым суммированием сигналов II u III (фиг. 3, в). На фиг. 3, в кривая 1 и на фиг. 3, r сигналы- представлены инвертированными. Как видно из принципа работы каналов блока 7, на выходе сумматора получается напряжение, характеризующее изменение среднего значения положения подвижной системы 4 вибратора независимо от рабочей частоты.

Усредненный сигнал с сумматора 8 поступает в блок 9 сравнения, где сравнивается с напряжением, пропорциональным нулевому положению системы 4, поступающим с источника 10 регулируемого напряжения. С выхода блока 9 сигнал усиливается усилителем с большим коэффициентом усиления. На выходе его получается сигнал отрицательный или положительный в зависимости от того, среднее значение. положения системы, 4 больше или меньше ее желаемого нулевого положения. Этот сигнал суммируется сумматором

12 с выходным сигналом задающего генератора 13. С выхода сумматора 12 суммарный сигнал через усилитель мощности поступает в блок б катушки подвижной системы 4. Теперь сила, действующая HB подвижную катушку, будет суммарной, т. е.: го=F+F sign (Х вЂ” X), (2) где F< — сила, обеспечивающая нулевое положение системы 4, Хо — желаемое нулевое положение системы 4, Х вЂ” фактическое нулевое положение системы 4.

Подвижная система будет перемещаться по закону, описываемому уравнением: тХ= F + F

Выполнение обратной связи по сигналу, пропорциональному среднему значению положения подвижной системы 4 вибратора в диапазоне частот от 0 до со при помощи crieциального блока сравнения, имеет преимущество, так как исключается возможность возникновения колебаний в системе на низких частотах, при которых обычные усредняющпе устройства становятся инверторами и возникают собственные колебания, описываемые уравнениями: тХ+КХ=О, (4) где К вЂ” коэффициент передачи блока усреднения при низких частотах.

Формула изобретения

1. Электродинамический вибратор, содержащий магнитопровод с обмоткой подмагничивания, подвижную цилиндрическую катушку, установленную в воздушном зазоре магi итоцровода, длина которой больше длины воздушного зазора, задающий генератор, подключенный к первому входу сумматора, последовательно соединенного с усилителем, подключенным к подвижной катушке, и цепь обратной связи, составленную из датчика положения, подключенного через последовательно соединенные блок усреднения, усилитель и блок сравнения с источником регулируемого напряжения к второму входу сумматора, отличающийся тем, что, с целью увеличения точности работы вибратора, блок усреднения выполнен в виде двухканального блока запоминания экстремальных значений, входами соединенного с выходом датчика положения, а выходами с входами второго сумматора, выход которого подключен к входу блока сравнения.

2. Вибратор по п. 1, отличающийся тем, что, с целью расширения частотного диапазона работы вибратора, один из каналов двухканального блока запоминания экстремальных значений содержит усилитель посто40 янного тока с конденсатором, включенным между суммирующей точкой и выходом усилителя, с цепью обратной связи, состоящей из последовательно включенных между собой выходом и суммирующей точкой резистора и

45 диода, плюсовым полюсом подключенного к суммирующей точке, с входной цепью, состоящей из последовательно включенных резистора и диода, минусовым полюсом подключенного к суммирующей точке, а также указа50 тель экстремума, входом соединенный с выходом датчика положения, одним выходом через диод, минусовым полюсом направленный к этому выходу, подключенный к общей точке резистора и диода входной цепи усилителя постоянного тока, другим — через диод, плю- совым .полюсом направленный к этому выходу, подключенныи к..общей точке резистора и диода обратной связи усилителя постоянного тока, а второй канал двухканального блока, запоминания экстремальных значений выполнен- аналогично первому, но диоды включены обратной полярностью.

Источники информации

65 принятые во внимание при экспертизе

568467 (виг. 2

Фиг. 8

Составитель В. Пирогов

Техред M. Семенов

Корректоры: О. Тюрина и Л. Денискина

Редактор С. Хейфиц

Подписное

Заказ 1994(2 Изд. № 743 Тираж 671

НПО Государственного комитета Совета Министров СССР но делам изобретений и открытий

113035, Москва, 7К-35, Рауцккая наб., д, 4/5

Типография, пр. Сапунова, 2,7

1. Белоусов А. И. и Рекус Г. Г. <Вибраторы с электромагнитным приводом» (обзор), ЦНИИТЭстроймаш, M., 1970, стр. 4 — 72.

2. Заявка ¹ 2120658/10, кл. В 06В 1/04, 1975 (прототип).