Бесекерский В.А., Елисеев А.А., Небылов А.В. и др. Радиоавтоматика. Под ред. В.А.Бесекерского (1985) (1095884), страница 49
Текст из файла (страница 49)
Входной сигнал и, поступает иа формирующее устройство ФУ, где преобразуется в последовательность импульсов, появляющихся в моменты пересечения этим сигналом нулевого уровня, например от отрицательных значений к положительным. Число импульсов, выработанных за время Т, составит й1=7,Т„где 7, — частота входного сигнала. Именно столько импульсов пропускается логическим элементом И, отпираемым триггером Тр, на счетчик Сч в каждом цикле работы. Триггер уп- 234 равляется импульсами начала !н) и конца (к) мерного интервала, которые могут вырабатываться с высокой стабильностью во времени, обеспечиваемой кварцевым генератором. Перед началом счета в счетчике в дополнительном коде УстанавливаетсЯ число Н,=7,Тм, соответствующее переходной частоте дискриминатора ),.
Поэтому в конце мерного интервала времени в счетчике оказывается записанным число У~=М вЂ” М„, зависящее от частотного рассогласования Л7=!", — 1,. Оно считывается устройством считывания УС, после чего счетчик подготавливается к следующему циклу работы. Ценаединицы младшего разряда выходного кода описанного дискриминатора составляет 6,=- =1,'Т и при малых значениях мерного интервала может оказаться недопустимо большой.
Меньшая погрешность измерения частотного рассогласования достижима в цифровом частотном дискриминаторе, построенном как периодомер )!91. Однако он более сложен. Принцип его работы заключается в формировании временнбго интервала, соответствующего заданному числу периодов входного сигнала, и заполнении этого интервала счетными импульсами. Используются также цифровые частотные дискриминаторы, построенные по аналоговому прототипу с двумя расстроенными контурами 191 и содержащие два перестраиваемых узкополосных цифро- Рис. 7лз вых фильтра ЦФ! и ЦФ2 !рис. 7.18), резонансные частоты которых несколько разнесены относительно переходной частоты.
Другими элементами схемы являются АЦП, квадратичные преобразователи КП! и КП2, соответствующие амплитудным детекторам с квадратичной характеристикой в аналоговом частотном дискриминаторе, устройство вычитания и накопитель Н. Изменение переходной частоты происходит под действием управляющего сигнала и,„поступающего по цепи главной обратной связи.
При этом резонайсные частоты цифровых фильтров перестраиваются так, что их разность сохраняется практически постоянной. Если частота входного сигнала лежит точно посередине между резонансными частотами цифровых фильтров, т. е. совпадает с переходной частотой, то цифровой сигнал рассогласования йгь оказывается равным нулю. Цифровые фазовые детекторы.
Возможная схема построения цифрового фазового детектора показана на рис. 7.19 )19). Принцип ее работы заключается в том, что разность фаз между колебаниями входного и,„и опорного и„„сигналов преобразуется во временной интервал, фиксируемый триггером Тр и заполняется счетными импульсами, проходящими от генератора счетных импульсов ГСИ через логический элемент И на счетчик Сч. 235 Для уменьшения ошибки из-за дискретного отсчета фазы используется увеличение периода сравниваемых колебаний в т раз с помощью делителей частоты.
Синусоидальные колебания на их выходах преобразуются формирователями Ф! и Ф2 в остроконечные импульсы, следующие с интервалами т11",„и т)г„„где 1,„и 1'„„— частоты входного и опорного сигналов. Эти импульсы управ,чяют работой триггера, за- Рис. 7дз ставляя его открывать логический элемент И на время (и,'1,„) 1Л~р,'2п), соответствующее фазовому сдвигу Лф на частоте )„,йп. За указанное время число счетных импульсов, прошедших на счетчик, составит И=(~пЛсГУ~(2п~,„Т„), где Т,„— период следования счетных импульсов.
Чтобы учесть знак разности фаз, фаза опорного колебания сдвигается на — и, что расширяет интервал времени, в течение которого логический элемент И открыт, на полпериода сравниваемых колебаний. За это время в счетчике даже при Л<р=0 установится число М,=т! Ц2),„Т,„). Оно компенсируется путем записи в счетчик перед началом каждого цикла работы в дополнительном коде числа М,. В результате к концу каждого цикла работы в счетчике образуется цифровой сигнал рассогласования по фазе Мь=М, который считывается устройством считывания УС по специальной команде.
Положительные значения рассогласования считываются в прямом коде, отрицательные — в дополнительном. Цена единицы младшего разряда выходного кода составляет Ь,=2п)„Т,,(т. Другие варианты построения цифровых фазовых детекторов описаны, например, в 19, 13). Цифровые исполнительные устройства.
Осуществляя непосредственное преобразование цифрового управляющего сигнала в опорный сигнал, один из параметров которого является управляемой величиной, цифровые исполнительные устройства совмещают в себе функции ЦАП, экстраполятора и аналогового исполнительного устройства. В цифровых системах АСД широко используются в качестве ис полнительных устройств преобразователи кода, снимаемого с цифрового управляющего фильтра, во временпбй сдвиг следящих импульсов. Принцип работы такого преобразователя [13, 19] поясняется схемой на рис. 7,20, которая позволяет сформировать импульс запуска генератора следящих импульсов и„задержанный относительно синхронизирующего импульса СИ на время, пропорциональ- ное цифровому управляющему сигналу Л/„.
Число М перед началом каждого цикла работы преобразователя записывается в регистр памяти РП. Синхронизирующий импульс, поступая на триггер ТР, переводит его в состояние, при котором открывается логический элемент И. При этом счетные импульсы, следующие с периодом Т,„ с генератора счетных импульсов ТСИ, попадают на счетчик Сч, постепенно увеличивая записанное в нем число. В момент времени, когда содержимое счетчика нарастает до значения М, записанного в регистр памяти, срабатывает схеме сравнения СС и выдает импульс и„задержанный относительно синхр ни- Илг зирующего импульса на время т=-7у 7Т,„. При этом триггер переводится в исходное состояние, обнуляется содержимое счетчика и осуществляется переход к следующему циклу работы. тя О~ Поскольку цена единицы младшего раз- тр ряда описанного преобразователя кода во временной интервал составляет Ь,=Тми ,77у малая ошибка от квантования по уровню достигается в нем лишь при высоком быстродействии счетчика и других элементов Ряс.
7.20 схемы. В связи с этим иногда оказывается целесообразным использование других вариантов построения преобразователя 1191. В системах частотной и фазовой автоподстройки в качестве цифровых исполнительных устройств применяются цифровые синтезаторы частоты, формирующие гетеродинные синусоидальные колебания с частотой 1,=1„+М„Лт, где 7'„— центральная частота; Мт — управляющее число, поступающее с цифрового управляющего фильтра; Л1 — шаг дискретизации частоты. Они подробно описаны в 119!. Там же описаны цифровые синтезаторы поворота диаграммы направленности фазированной антенной решетки, которая может служить электронным исполнительным устройством в системах АСН. Шаговые исполнительные электродвигатели.
В качестве- электро- механического исполнительного устройства в цифровых системах АСН может применяться шаговый электродвигатель, входной сигнал которого представляет собой последовательность управляющих импульсов. Каждый из них заставляет ротор двигателя поворачиваться на некоторый фиксированный угол Лср, а результирующий угол поворота ротора пропорционален числу поданных управляющих импульсов.
Поэтому шаговый двигатель является преобразователем единичного 1унитарного) кода в угол поворота. Поскольку точное преобразование двоичного кода на выходе цифрового управляющего фильтра в единичный код легко выполняется на типовых элементах дискретной микроэлектроники, шаговый двигатель очень хорошо приспособлен для работы в составе цифровой автоматической системы. В современных шаговых двигателях 16] шаг Л~р составляет от 1 до 22,5', пусковой момент вращения — от 1,5 до 1500 Н.м.
При необходимости шаг может быть уменьшен, а момент вращения увеличен по- 237 средством понижающего редуктора. Частота приемистости, характеризующая наибольшую частоту следования управляющих импульсов, отрабатываемую двигателем без сбоев, достигает 4 — 6 кГц. Различают шаговые двигатели с механической и электромагнитной связью между ротором и статором. Примером первого типа двигателей является шаговый искатель с храповым колесом, ранее широко применявшийся в автоматических телефонных станциях. Их недостаток — низкая частота приемистости и малый ресурс работы.
п1 г Х 4 У Г т З Г 1ДМ Гг1т М У Ю! Рнс, 7.21 В системах управления наибольшее распространение получили шаговые двигатели с электромагнитной связью ротора и статора. В пазах статора такого двигателя уложено несколько обмоток управления, оси которых имеют взаимное смещение по углу. Ротор представ ляет собой либо постоянный магнит, либо сердечник с обмоткой возбуждения. Для осуществления вращения ротора в одном направлении статорные обмотки поочередно подключаются к источнику управляющего напряжения, что приводит к повороту магнитного поля в статоре. Изменение направления вращения достигается изменением очередности включения обмоток. Необходимые коммутации токов в обмотках выполняются специальной схемой управления двигателем.
Число статорных.обмоток управления в щаговых двигателях различных типов может составлять 1, 2, 3, 4 или более. Реверсирование возможно при наличии более двух обмоток. Увеличение числа обмоток управления приводит к возрастанию частоты приемистости и КПД двигателя, но заставляет усложнять схему управления. Наиболее распространены трех- и четырехобмоточные шаговые двигатели. 238 Ротор и статор имеют большое число зубцов (полюсных выступов), выполненных так, что с зубцами ротора одновременно может полностью совпадать лишь часть зубцов статора. Этим достигается уменьшениешага до величины Л!р=360'~'(т,т,), где т,— число пространственно сдвинутых обмоток управления; !и, — число зубцов на роторе.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
