CC BY
77
4. Грязнов М.И., Гуревич М.Л., Рябинин Ю.А. Измерение параметров импульсов. - М: Радио и связь 1990.
© Жураковский В.Н., Косихина А.С., 2016
УДК 621.373.121
Зюзин Алексей Михайлович,
ЧОУ ДПО «Саранский Дом науки и техники РСНИИОО»,
г. Саранск E-mail: [email protected]
ПРИМЕНЕНИЕ МИНИМАКСНОГО СЕЛЕКТОРА АМПЛИТУДЫ В ФОРМИРОВАТЕЛЕ ЛИНЕЙНО-ИЗМЕНЯЮЩЕГОСЯ СИГНАЛА ФУНКЦИОНАЛЬНОГО ГЕНЕРАТОРА
Аннотация
За основу предлагаемого решения взят принцип формирования линейно-изменяющегося сигнала из двух гармонических сигналов, сдвинутых друг относительно друга на 90 электрических градусов.
Даны рекомендации по выбору параметров формирователя, обеспечивающих получение сигнала треугольной формы, инвариантного к изменениям частоты и амплитуды входного источника гармонических колебаний. Используемые решения защищены несколькими патентами Российской Федерации.
Ключевые слова
Функциональный генератор, минимаксный селектор, структурная схема, квадратурные сигналы,
линейность.
Функциональные генераторы (ФГ) находят применение в радиоэлектронике, автоматике, системах связи, измерительной технике [1-9]. Классический способ построения ФГ заключается в том, что базовой моделью служит генератор сигналов треугольной формы, а квазисинусоидальный сигнал получают с помощью специальных и достаточно сложных нелинейных преобразователей [1]. В работах [10-19] рассмотрены способы построения функциональных генераторов, основанные на формировании линейно-изменяющегося сигнала треугольной формы из двух квадратурных гармонических сигналов, сдвинутых друг относительно друга на 90 (270) электрических градусов.
Идея формирования квазилинейного сигнала треугольной формы чрезвычайно проста [10, 12]. С помощью двух вычислителей модулей и суммирующего блока формируется синтезированный сигнал S-образной формы, как на участке прямого хода (нарастающее напряжение), так и на участке обратного хода (спадающее напряжение). Однако сигнал, формируемый с помощью только квадратурных составляющих, имеет сравнительно невысокую линейность как на участке нарастающего, так и на участке спадающего напряжений.
Для повышения линейности сигнала треугольной формы (СТФ) применяются различные блоки коррекции [11, 13-16], причем в зависимости от условий работы источника квадратурных сигналов схемотехнические решения БК могут в значительной степени отличаться друг от друга [20].
Формирователь СТФ [16] может работать в условиях изменения частоты входных квадратурных гармонических сигналов в широких пределах, но амплитуда этих сигналов при этом должна оставаться стабильной, что ограничивает возможности такого устройства.
В известном устройстве [7] при подаче квадратурных гармонических сигналов на его входы на выходе СТФ формируется сигнал треугольной формы. Работоспособность формирователя сохраняется при изменении частоты и амплитуды квадратурных гармонических сигналов в широких пределах, но устройство является достаточно сложным, поскольку в своем составе содержит прецизионные нелинейные блоки (два
_МЕЖДУНАРОДНЫЙ НАУЧНЫЙ ЖУРНАЛ «СИМВОЛ НАУКИ» №4/2016 ISSN 2410-700Х_
квадратора, делитель и схему извлечения квадратного корня), которые и будут в основном определять стоимость формирователя сигнала треугольной формы.
Работоспособность формирователя сигнала треугольной формы [13] сохраняется при изменении частоты и амплитуды квадратурных гармонических сигналов в широких пределах, но устройство также является достаточно сложным, поскольку в своем составе содержит прецизионные нелинейные блоки (два квадратора и делитель).
Целью является построение достаточно простого формирователя сигнала треугольной формы, предназначенного для использования в управляемых функциональных генераторах.
Задача заключается в разработке формирователя линейно-изменяющегося сигнала инвариантного к изменениям частоты и амплитуды квадратурных гармонических сигналов источника, входящего в состав функционального генератора.
Формирователь сигнала треугольной формы (фиг.1) содержит управляемый источник квадратурных гармонических сигналов (G), два вычислителя модуля (ВМ-1 и ВМ-2), минимаксный селектор (ММС) и сумматор.
Рисунок 1 - Структурная схема формирователя.
Управляемый источник квадратурных гармонических колебаний G (рис. 1) может быть построен на базе двухканального управляемого генератора гармонических сигналов, сдвинутых относительно друг друга на 90 электрических градусов [21-25], либо на основе формирователей квадратурных сигналов [26-29], либо на основе однофазного задающего генератора гармонических сигналов с применением различных фазовращающих цепей [30-32]. Частота выходных колебаний генератора определяется величиной
управляющего напряжения Ef, а амплитудные значения сигналов - величиной опорного напряжения E0.
Реализация формирователя биполярных прямоугольных сигналов (БПС), являющегося неотъемлемой частью ФГ, не представляет каких либо практических трудностей. Формирователь БПС может быть выполнен на основе компаратора, включенного, например, на выход сумматора. По этой причине данный формирователь на рис. 1 не показан.
Формирователь сигнала треугольной формы работает следующим образом.
При подаче напряжений E и E на соответствующие входы формирователя сигнала треугольной формы (фиг. 1) после окончания переходных процессов на выходах управляемого источника квадратурных гармонических сигналов G формируются сигналы I (t) и Q(t) , сдвинутые друг относительно друга на 90 электрических градусов
i(t) = A • sinх; Q(t) = Л 'cosx, (!)
где X = 2n • f • t - текущее значение угла в радианах; Л1 и Л2 - амплитудные значения сигналов I (t) и Q(t) , зависящие от заданного значения напряжения Eна втором входе управляемого источника квадратурных гармонических сигналов G; f - частота формируемых сигналов I (t) и Q(t), значение
_МЕЖДУНАРОДНЫЙ НАУЧНЫЙ ЖУРНАЛ «СИМВОЛ НАУКИ» №4/2016 ISSN 2410-700Х_
которой определяется величиной напряжения E{, приложенного к первому входу управляемого источника квадратурных гармонических сигналов G.
При нормированных значениях амплитуд Al = A2 = A = 1 выражение (1) упрощается
I (t) = A * • sin x = 1- sin x; Q(t) = A * • cos x = 1 • cos x. (2)
Сформированные сигналы I (t) и Q(t) изображены на фиг. 2,а.
Рисунок 2 - Временные диаграммы.
На выходе первого ВМ-1 и второго ВМ-2 вычислителей модулей формируются (фиг. 2,б) однополярные сигналы (?) и М2 ) , которые поступают на соответствующие входы минимаксного селектора ММС.
На первом выходе минимаксного селектора выделяется (фиг. 2,в) сигнал ^ (?) , а на его втором выходе (фиг. 2,г) - сигнал (), которые затем поступают на соответствующие входы сумматора.
Для более наглядного представления процесса линеаризации сигнала на графиках, изображенных на рис. 2,д, представлены виртуальные сигналы У) и У2 (^), то есть сигналы, учитывающие значения
коэффициентов передачи сумматора и их знаки. На выходе сумматора сигнал
Щ) = к2 ■ ад - к ■ ЗД = У2(г) - , (3)
где к и к - коэффициенты передачи сумматора, соответственно, по первому и второму входам;
V (t) = к • S (t), V (t) = к • S (t) - виртуальные сигналы (фиг. 2,д), поясняющие принцип формирования сигнала треугольной формы N (t).
Коэффициент передачи сумматора по первому входу должен иметь значение
к = —(1/V2) ~ —0,707, а коэффициент передачи по второму входу к = (1 + 1/V2) ~ 1,707 . В этом случае на выходе сумматора будет сформирован линейно-изменяющийся сигнал, амплитудное значение которого будет равно единице, то есть нормированному значению.
Устройство работоспособно в условиях изменения частоты и амплитуды квадратурных гармонических сигналов в широких пределах, поскольку соотношение (3) будет справедливо для амплитудных значений
A = A = A сигналов I (t) и Q(t), отличных от нормированного значения A = 1.
Выводы:
1. Разработанное устройство не имеет в своем составе прецизионных дорогостоящих множительно-делительных блоков, что в конечном итоге приводит к повышению надежности и к снижению его стоимости.
2. Получены расчетные соотношения, обеспечивающие реализацию сигнала треугольной формы, инвариантного к изменениям частоты и амплитуды входного источника квадратурных гармонических сигналов.
3. Полученные расчетные соотношения подтверждены на математической модели в программе PSIM-9.
Список использованной литературы:
1. Ноткин Л. Р. Функциональные генераторы и их применение / Л. Р. Ноткин. - М.: Радио и связь, 1983. - 184 с.
2. Дубровин В. С. Управляемый функциональный генератор / В. С. Дубровин // Журнал научных и прикладных исследований. - 2014. - № 10. - С. 24-29.
3. Dubrovin V. S. Multi-Frequency Functional Generator / Dubrovin V. S., Zuzin A. M. // European science review. - 2014. № 9-10. - P. 95-101.
4. Пат. 104402 Российская Федерация, МПК H 03 K 4/06. Функциональный генератор / Дубровин В. С., Зюзин А. М. - № 2011100966/08; заявл. 12.01.11; опубл. 10.05.11, Бюл. № 13. - 2 с.: 1 ил.
5. Пат. 2534938 Российская Федерация, МПК H 03 B 21/02. Многочастотный функциональный генератор / Дубровин В. С., Зюзин А. М. - № 2013141769/08; заявл. 10.09.13; опубл. 10.12.14, Бюл. № 34. - 16 с.: 6 ил.
6. Пат. 2534939 Российская Федерация, МПК H 03 B 21/02. Функциональный генератор / Дубровин В. С., Зюзин А. М. - № 2013142155/08; заявл. 13.09.13; опубл. 10.12.14, Бюл. № 34. - 10 с.: 3 ил.
7. Пат. 2541147 Российская Федерация, МПК H 03 B 27/00. Функциональный генератор / Дубровин В.С., Зюзин А.М. - № 2013143418/08; заявл. 25.09.12; опубл. 10.02.15, Бюл. № 4. - 10 с. : 2 ил.
8. Пат. 2554571 Российская Федерация, МПК H 03 B 27/00. Функциональный генератор / Дубровин В. С., Зюзин А. М. - № 2014139410/08; заявл. 29.09.14; опубл. 27.06.15, Бюл. № 18. - 11 с.: 3 ил.
9. Пат. 2555241 Российская Федерация, МПК H 03 B 27/00. Функциональный генератор / Дубровин В. С., Зюзин А. М. - № 2014141189/08; заявл. 13.10.14; опубл. 10.07.15, Бюл. № 19. - 12 с.: 2 ил.
10. Дубровин В. С. Способ построения управляемых функциональных генераторов / В. С. Дубровин, В. В. Никулин // T-comm: Телекоммуникации и транспорт. - 2013. - Т. 7, № 6. - С. 22-27.
11. Дубровин В. С. Особенности применения аддитивных формирователей сигналов в функциональных генераторах / В. С. Дубровин // Южно-сибирский научный вестник. - Бийск, 2013. - № 2 (4). - С. 41-45.
12. Дубровин В. С. Способы построения управляемых функциональных генераторов / В. С. Дубровин, А. М. Зюзин // Austrian Journal of Technical and Natural Sciences. - 2014. - № 7-8. - С. 131-137.
13. Дубровин В.С. Управляемый по амплитуде и частоте формирователь линейно-изменяющегося симметричного сигнала / В.С. Дубровин // Южно-сибирский научный вестник. - Бийск, 2015. - № 3 (11). - С. 21-25.
_МЕЖДУНАРОДНЫЙ НАУЧНЫЙ ЖУРНАЛ «СИМВОЛ НАУКИ» №4/2016 ISSN 2410-700Х_
14. Пат. 81859 Российская Федерация, МПК H 03 K 4/06. Аналого-цифровой аддитивный формирователь сигнала треугольной формы / Дубровин В. С., Зюзин А. М. - № 2008146321/22; заявл. 24.11.08; опубл. 27.03.09, Бюл. № 9. - 2 с.: 1 ил.
15. Пат. 81860 Российская Федерация, МПК H 03 K 4/06. Аддитивный формирователь сигнала треугольной формы / Дубровин В. С., Зюзин А. М. - № 2008146300/22; заявл. 24.11.08; опубл. 27.03.09, Бюл. № 9. - 1 с.: 1 ил.
16. Пат. 83669 Российская Федерация, МПК H 03 K 4/06. Аддитивный формирователь сигнала треугольной формы / Дубровин В.С., Зюзин А.М. - № 2009103327/22; заявл. 02.02.09; опубл. 10.06.09, Бюл. № 16. - 8 с.: 5 ил.
17. Дубровин В. С. Определение погрешности линеаризации синтезированного линейно-изменяющегося сигнала в среде LabView / В. С. Дубровин, М. В. Ильин // Образовательные, научные и инженерные приложения в среде LabVIEW и технологии National Instruments : сб. тр. восьмой Междунар. науч.-практ. конф., Москва, 20-21 нояб. 2009 г. - М., 2009. - С. 226-228.
18. Дубровин В. С. Модель для оптимизации параметров синтезированного сигнала / В. С. Дубровин, Е. А. Сайгина // Труды Северо-Кавказского филиала Московского технического университета связи и информатики. - Ростов н/Д, 2011. - С. 115-118.
19. Дубровин В. С. К вопросу оптимизации параметров синтезированного сигнала / В. С. Дубровин, Е. А. Сайгина // Наукоемкие технологии в космических исследованиях Земли. 2011. Т. 3. № 2. С. 6-8.
20. Дубровин В. С. Особенности применения корректирующих блоков для повышения линейности сигналов треугольной формы в функциональных генераторах / В.С. Дубровин // Журнал научных и прикладных исследований. - 2016. - № 2. - С. 123-127.
21. Дубровин В. С. Генератор ортогональных сигналов. / В. С. Дубровин. В сборнике: Современные методы и средства обработки пространственно-временных сигналов. V Всероссийская научно-техническая конференция, 29-30 мая 2007 г.: сб. статей под ред. И. И. Сальникова. Пенза, 2007. С. 154-156.
22. Дубровин В. С. Система стабилизации управляемого генератора на базе квазиконсервативного звена / В. С. Дубровин // Южно-сибирский научный вестник. - Бийск, 2012. - Вып. 2 (2). - С. 30-34.
23. Дубровин В. С. Применение управляемого фильтра для уменьшения нелинейных искажений в генераторах квадратурных гармонических сигналов / В. С. Дубровин, А. М. Зюзин // Austrian Journal of Technical and Natural Sciences. - 2014. - № 11-12. - С. 140-147.
24. Дубровин В. С. Генератор гармонических колебаний на базе управляемого полосового фильтра второго порядка / В. С. Дубровин // Вестник Астраханского государственного технического университета. Серия: Управление, вычислительная техника и информатика. - 2015. - № 2. - С. 79-87.
25. Дубровин В. С. К выбору параметров управляемого генератора квадратурных гармонических сигналов / В. С. Дубровин // Журнал научных и прикладных исследований. - 2015. - № 12. - С. 141-146.
26. Дубровин В. С. Формирователь квадратурных сигналов / В. С. Дубровин // Южно-сибирский научный вестник. - Бийск, 2012. - Вып. 2 (2). - С. 35-38.
27. Дубровин В. С. Безынерционная система управления формирователя квадратурных гармонических сигналов / В. С. Дубровин, В. В. Никулин, А. В. Никулин // Измерительная и вычислительная техника в технологических процессах = Вимiрювальна та обчислювальна техшка в технолопчних процессах = Measuring and Computing Devices in Technological Processes. - Хмельницкий, 2013. - № 2. - С. 98-101.
28. Пат. 127554 Российская Федерация, МПК H 03 B 27/00. Формирователь квадратурных сигналов / Дубровин В. С., Зюзин А. М. - № 2012138489/08; заявл. 07.09.12; опубл. 27.04.13, Бюл. № 12. - 2 с.: 1 ил.
29. Пат. 2553434 Российская Федерация, МПК H 03 B 27/00. Формирователь квадратурных гармонических сигналов / Дубровин В. С., Зюзин А. М. - № 2014133431/08; заявл. 13.08.14; опубл. 10.06.16, Бюл. № 16. -13 с.: 2 ил.
30. Дубровин В. С. Применение фазовращающих цепей при построении многофазных генераторов гармонических сигналов. / В. С. Дубровин. // Электроника и информационные технологии. 2011. № 1 (10).
31. Дубровин В. С. Управляемые фазовращатели / В. С. Дубровин // Южно-сибирский научный вестник. -Бийск, 2012. - Вып. 1 (1). - С. 38-41.
32. Дубровин В. С. Фазовращатель гармонического сигнала / В. С. Дубровин // Austrian Journal of Technical and Natural Sciences. - 2014. - № 9-10. - С. 192-195.
© Зюзин А.М., 2016
УДК 693.55
Игитханян Сандрик Карапетович, студент Копылов Анатолий Анатольевич, к.т.н., доцент Кубанский государственный аграрный университет, Анапский филиал
Краснодарский край, г. Анапа, РФ
НЕСЪЕМНАЯ ОПАЛУБКА ИЗ АКВАПАНЕЛЕЙ КНАУФ
Аннотация
Приведены результаты литературного обзора материалов и конструктивных решений несъемной опалубки. Рассмотрены недостатки применяемых материалов. Рекомендованы для использования в качестве материала для несъемной опалубки аквапанели Кнауф.
Ключевые слова Несъемная опалубка, бетонирование конструкций, аквапанели Кнауф.
Несъемная опалубка для бетонирования стен и перекрытий получает все большее распространение при возведении малоэтажных зданий. В качестве несъемной опалубки чаще всего используются щепоцементные плиты, стекломагнезитовые листы и пенополистирольные блоки. Все эти материалы имеют ряд недостатков.
Стоимость опалубки из щепоцементных плит (рис. 1) относительно высока. Плиты не обладают достаточной прочностью для применения их в качестве несъемной опалубки при строительстве зданий высотой более двух этажей.
Недостатками съемной опалубки из стекломагнезитовых листов (рис. 2) являются повышенное водопоглощение, хрупкость и отсутствие единого стандарта на их производство, вследствие чего качество выпускаемых листов может быть различным [1].
Рисунок 1 - Несъемная опалубка из щепоцементных плит
