Общая структурная схема блока запаздывания

(необходимое при построении БРЗ).

Входное устройство блока запаздывания необходимо для сопряжения блока с выходом другого устройства, откуда поступает входной сигнал. Другое назначение входного устройства состоит в создании достаточного по мощности сигнала для быстрого заряда запоминающих конденсаторов при их коммутации.

В качестве, входного устройства .применяют четырехполюсник с большим входным и малым выходным сопротивлениями; обычно — это схема катодного повторителя или операционного усилителя постоянного тока. В качестве устройства записи и, считывания используют шаговые искатели или специальные коллекторные коммутаторы, выполняемые с учетом требований малой утечки запоминающих конденсаторов через изоляционный . материал коллекторного коммутатора (обычно — органическое стекло).

Считывающее устройство должно обладать весьма большим входным сопротивлением для предупреждения возможного разряда запоминающего конденсатора в процессе считывания напряжения, а его выходное сопротивление должно быть возможно меньшим для сопряжения с остальной аппаратурой. Обычно применяют считывающие устройства на операционном усилителе постоянного тока (рис. 70, д) или с использованием катодного повторителя (см. рис. 70, а).

и характером изменения напряжения входного сигнала:

По формуле (111.68) можно найти, что для получения удовлетворительной точности работы схемы величина емкости Со должна выбираться на порядок ниже значений С.

Устройство кусочно-линейной аппроксимации кривой выходного напряжения должно работать в соответствии с иллюстрированным на рис. 71 принципом.

и имеется в схемах БРЗ. Это устройство управляет работой всех элементов структурной схемы БРЗ (рис. 75).

Выходное устройство БРЗ необходимо для сопряжения блока с входом другого устройства, дополнительного сглаживания выходной кривой напряжения и настройки требуемого коэффициента усиления блока запаздывания (т. е. коэффициента, равного единице). Другим назначением выходного устройства является суммирование напряжений ступенчатой функции с линейной добавкой напряжения при аппроксимации. В качестве выходного устройства применяют четырехполюсник с большим входным и малым выходным сопротивлениями. Обычно — это операционный суммирующий усилитель постоянного тока, в цепь обратной связи которого параллельно переменному сопротивлению коррекции коэффициента усиления блока запаздывания включена небольшая по величине емкость для окончательного сглаживания высокочастотных составляющих кривой выходного напряжения.

Перейдем далее к отдельным схемам и конструкциям разработанных блоков запаздывания с применением запоминающих конденсаторов. Описание конструкций таких блоков запаздывания начнем с простейших схем, в которых считывание напряжения выходного сигнала осуществляется без аппроксимации кривой выходного напряжения.

Подобные схемы используются как приставки к электронным моделирующим устройствам при решении задач моделирования систем управления с запаздывающим аргументом. Поэтому входные и выходные устройства обычно выполняются на операционных усилителях, принадлежащих электронной моделирующей установке.

Принципиальная схема одного из вариантов подобного блока запаздывания приведена на рис. 76, а. Схема имеет ряд запоминающих конденсаторов (N = 50), соединенных с ламелями шагового искателя, привод которого осуществлен от двухфазного двигателя.

Вращающиеся ламели шагового искателя закрепляются с помощью изолирующей втулки на валу редуктора и поворачиваются относительно друг друга на угол порядка 301°. Одна из этих ламелей используется для записи напряжения входного сигнала на запоминающих конденсаторах, а другая, отстающая от нее на угол 30°, как ламель считывания напряжения.

управляющей обмотки с помощью автотрансформатора.

может производиться от любого внешнего источника переменного напряжения, синфазного с источником напряжения сети.

с выхода датчика скорости — тахогенератора переменного тока, одна из обмоток которого также подключена к общей сети.

На рис. 76, б приводится общий вид описанного БРЗ. Здесь хорошо видны шаговый искатель, его вращающиеся ламели, смонтированные на валу редуктора двигателя, и ряд запоминающих емкостей.

Следовательно, изменяется частота импульсов напряжения на выходе схемы частотного модулятора.

Схемы частотных модуляторов достаточно хорошо известны (см., например, п. 1 гл. III).

Можно применить схему модулятора, описанную ранее в п. I гл. III, увеличив постоянные времени цепей сеток его мультивибратора. На выходе такой схемы вместо головки записи включается реле, коммутирующее цепь электромагнита шагового искателя. В подобной схеме управление величиной времени запаздывания т осуществляется от источника постоянного напряжения, что целесообразно, например, при работе с электронными моделирующими устройствами, задании управляющего напряжения с выхода датчика скорости — тахогенератора постоянного тока и т. п.

Рассмотрим далее конструкцию и схему БРЗ с применением запоминающих конденсаторов и кусочно-линейной аппроксимацией ступенчатой кривой выходного напряжения (рис. 77). Она состоит из входного операционного усилителя постоянного тока У и осуществляющего практически мгновенный заряд запоминающих конденсаторов Сь С2,.. .,С30, коммутируемых специальным коммутатором; двух катодных повторителей (с/71) схемы считывания; устройства кусочно-линейной аппроксимации (операционные усилители постоянного тока у2— У а, диск с пилообразными щелями, фотосопротивления ФС{ и ФС2й источник света — лампочка накаливания); выходного операционного усилителя У$ и устройства управления величиной времени запаздывания (регулятор скорости, содержащий электродвигатель (Д), тахогенератор (ТГ) и усилитель У в].

При вращении ротора коммутатора через контакт К и операционный усилитель У происходит поочередный заряд запоминающих конденсаторов Сь С2, С30 величиной текущего значения входного напряжения.

Эти напряжения подаются на устройство кусочно-линейной аппроксимации, где с помощью операционных усилителей постоянного тока, один из которых (У2) находится в режиме инвертора, а. другой (У3)—в режиме сумматора входных напряжений, определяется их разность. Получение требуемого пилообразного напряжения линейной добавки в разработанной схеме осуществляется с помощью фотоэлектрического модулятора, состоящего из источника света и фотосопротивления ФСЬ между которыми вращается диск с пилообразными щелями, соединенный с валом ротора коммутатора. Фотосопротивление ФС*

периодически освещается линейно нарастающим потоком света, проходящим через щели диска, что вызывает пилообразное изменение силы света, падающего на фотосопротивление, и соответствующее изменение величины его сопротивления.

Фотосопротивление ФС1 и нагрузочное сопротивление RH1 включены на выходе операционного усилителя У3. Изменение величины сопротивления ФС1 приводит к линейному изменению тока в цепи нагрузочного сопротивления RH1, что и обеспечивает формирование соответствующего пилообразного напряжения линейной добавки на выходе схемы. Компенсация темнового тока фотосопротивления ФС1 производится с помощью операционного усилителя постоянного тока У4, работающего в режиме инвертора, фотосопротивления ФС2 и нагрузочного сопротивления RH2

Напряжение с выхода RH2, пропорциональное величине темнового тока ФС2, поступает на один из входов выходного операционного усилителя У5, а на другой вход У5 поступает противоположное по знаку напряжение с сопротивления Ru1, чем достигается компенсация темнового тока фотосопротивления. Напряжение линейной добавки с выхода RH1 суммируется в усилителе У5 с выходным напряжением ступенчатой функции катодного повторителя Л, образуя кусочно-линейную форму выходного напряжения БРЗ (рис. 78). На рис. 78 показан процесс образования кусочно-линейной функции на выходе устройства аппроксимации и получение кусочно-линейной формы выходного напряжения БРЗ.

, осуществляемая с помощью ФСХ и диска с пилообразными щелями, приводит к образованию необходимого напряжения линейной добавки (рис. 78,5). Рис. 78, е иллюстрирует форму кривой на выходе БРЗ после восстановления формы входного сигнала с помощью устройства аппроксимации.