Задатчик интенсивности для электропривода Советский патент 1985 года по МПК H02P5/06 

Изобретение относится к электротехнике, а именно к автоматизированному электроприводу, и может быть использйвано в автоматизированных электроприводах дня управления пуском и остановом в функции времени. Известен задатчик интенсивности, содержащий усилитель иа транзисторе, конденсатор и резисторы Cl3. Недостатком такого устройства является нелинейность выходного напряжения задатчйка из-за изменения параметров транзистора под воздействием внешних возмущающих факторов, а также невозможность раздельного регулирования выходного напряжения задатчйка при его убывании и возрастании. Наиболее близким по технической сущности и изобретению является задатчик интенсивности для электропривода, содержаний усилитель на первом транзисторе, первый конденсатор, два резистора, первый потенциометр, один вывод которого соединен с положительным юшодом источника питания вход и вьБСод задатчйка имеют общий вывод. Кроме того, задатчик содержит вьшрямительньй мост в выходной цепи E2J. . К недостаткам известного решения следует отнести низкую линейность вьпсодного напряжения,, что снижает качество .регулирования. Это объясняется кэменением параметров транзистора, включенного по параметрической , под воздействием внешних возмущаняцих факторов. Наиболее существенно на линейность влияет сопротивление нагрузки, шунтирукщее конденсатор, что приводит к изменению постоянной времени интегрирования. Кроме того, вследствие наличия в выходной цепи нелинейного сопротивл ния - выпрямительного моста, состоячего из четзд ех диодов, выходная ха рактеристика в области махйлх напряжений имеет излом, и в этой области значительно меняется время интегрирования. Известное решение позволяет регулировать скорость изменения выходного напряжения, но эта скорость постоянна как для пояожитель.ных, так и отрицателъшлх приращений выходного напряжения, что ограничивает его применение в автоматизированных электроприводах для регулирования. Цель изобретения - повышение качества регулирования. Поставленная цель достигается тем, что задатчик интенсивности для электропривода, содержащий усилитель на первом транзисторе, первый конденсатор, два резистора, первый потенциометр, один вьшод которого соединен с положительным выводом источника питания, вход и выход задатчйка имеют общий вывод, введены усилитель на втором транзисторе противоположного типа проводимости, четыре резистора, второй конденсатор и второй потенциометр, а источник питания выполнен со средним вьгоодом, соединенным с общим вьшодом входа и выхода задатчйка, при этом положительный вьюод источника питания соединен с эмиттером первого транзистора и через третий {)езистор - с коллектором второго транзистора, которьй через четвертый резистор соединен с выходным вьюодом задатчйка, соединенным также через первый и второй конденсаторы соответственно с базами первого и второго транзисторов и через первьш резистор - с коллектором пер-, вого транзистора, котарьй через пятый резистор соединен с эмиттером, второго транзистора и с отрицательным вьшодом источника питания, соединенным также через второй потенциометр и шестой резистор свторым выводом первого потенциометра, базы транзисторов соединены с ползунками соответствекно первого и второго потенциометров, входной и выходной выводи задатчйка соединены че1оез второй резистор. йа фиг. t приведена схема задат- . чика интенсивности} на фиг. 2 - диаграммы напряжений. Задатчик интенсивности (фиг.1) содержит усилитель на транзисторе 1, конденсатор 2, резисторы 3 и 4, потенциометр 5, один вывод которого соединен с положительным вьгоодом источника 6 питания, вход и выход задатчкка имеют общий вывод 7, усилитель на транзисторе 8 противоположного типа проводимости, резисторы 9-12, конденсатор 13 и потенциометр 14, а источник питания выполнен со средним выводом, соединенным с общим вьюодом 7. Положительный вывод источника питания соединен с эмиттером транзистора 1 и через резистор 9 - с коллектором тран зистора 8, который через резистор 10 соединен с выходным выводом задатчика, соединенным также через конденсаторы 2 и 13 соответственно с базами транзисторов 1 и 8, и чере резистор 3 соединен с коллектором транзистора 1, который через резистор 11 соединен с эмиттером транзис тора 8 ис отрицательным выводом источника 6 питания, соединенным та же через потенциометр 14 и резистор :12 с вторым выводом потенциометра 5 Базы транзисторов 1 и 8 соединены с ползунками соответственно потендиометров 5 и 14. Ёкодной и выходно вьшоды задатчика соединены через резистор 4. Задатчик работает следующим обра зом. В исходном состоянии транзистор 1 насыщен отрицательны-1 потенциалом снимаемым с потенциометра 5, а тран зистор 8 - положительным потенциало снимаемым с потенциометра 14. На выходе транзистора 1 присутствует напряжение со знаком плюс на выход транзистора 8 - со знаком минус. Предположим, что V %g (1) и примем Rj R-io (2) где и,.- напряжение насыщения транзистора 1i - напряжение насыщения транзистора 3; Rj - сопротивление резистора 3i - согфотивление резистора 10 выходное напряжение равно нулю. Поскольку верхние обкладки конденсато pos 2 и 13 подключены через малые с противления переходов ©аза-эмиттер насьщенных транзисторов 1 и 8 к иротивополозкным полюсам источника 6 питания, то они заряжены и имеют, равные напряжения с противоположной полярностью, т.е.. Из14где и - напряжение на конденсаторе 2, U,j - напряжение на конденсатере 13 Е - напряжение источника 6 питания. При подаче на вход схемы прямоугольного импульса напряжения U&x положительной полярности в момент времени t (фиг.2) потенциал выходн го, вывода изменяется и прикладывает йерез конденсатор 2 к базе транзистора 1. От источника входного сигнала течет ток по цепи; резистор 4, конденсатор 2, переход база-эмиттер транзистора 1, внутреннее сопротивление источника 6 питания .и вьгаод 7. Транзистор 1 переходит из области насьпцения в активный регшм работы. Напряжение на коллекторе , (фиг.2) этого транзистора скачком уменьшается и компенсирует увеличение потенциала на выходном выводе. Выходное напряжение в данный момент времени t практическитакже равно .нулю. Состояние транзистора 8 не изменяется, так как полярность сигнала на его базе совпадает с полярностью насыщения. Конденсатор. 2 перезаряжается. Связь между налряжегшем на конденсаторе и током, протекающим через него, выражается формулой . , (, где УС - напряжение на конденсатореj i - ToiK заряда (разряда) конденсат ора -емкость КонденсатораJ -текущее время, знак -.указывает на разряд конденсатора . Так как ток перезаряда конденсатора течет через входную цепь транзистора, то можно написать 1 де - напряжение на входе транзистора j - входн 5е сопротивление транзистора, которое определяется сопротивлением перехода база-эмиттер транзистора, находящегося в активной зоне работы, и части сопротивления потенциометра. Поскольку напряжение на переходе аза-эмиттер транзистора 1 равно апряжению смещения Us, снимаемого движка потенциометра 5 иэ5 Ug о можем написать ах Выражение (4) с учетом пишется 1133645 переВ момент времени t, когда конденсатор 2 разрядится до напряжения

и.

di. . С8 г,

8)с

Проинтегрируем вьфажение (8)

и,

(9)

г,

Вх

Постоянный член Up определяет начальное условие интегрирования, равен первоначальному заряду конденсатора и согласно выражению (3) равняется

.4

Ио)

Так как одна обкладка конденсатора 2 соединена с выходным вьгаодом, а вторая - с положительным полюсом источника 6 питания, напряжение через переход база-эмиттер транзистора 1t исключая напряжение на входе транзистора, которое значительно меньше напряжения источника питания, можем записать. ,

VUeb.. |

(111

t

(15)

где а - постоянный коэффициент, ток через конденсатор 2 равен нулю, и транзистор 1 под действием напряжения смещения, снимаемого с движка потенциометра 5, переходит из активной зоны работы в зону насыщения, т.е. схема возвращается,в первоначалное устойчивое состояние.

Для анализа схемы в этом режиме работы предположим, что падение напряжения на открытых транзисторах 1 и 8 равно нулю, т.е. можем принять, что эгдаттеры и коллекторы транзисторов замкнуты.

В этом случае резисторы 11 и 9 включаются параплельно источнику питания, резисторы 3 и 10 включаются параплельно между собой и последовательно резистору 4.

Коэффищ1ент передачи

(Щ где Щыл выходное напряжение задатС учетом выражений (9)-(11) запишем1 / v.4 4Следовательно, при подаче на вход налряяения в виде импульса положительной пол)1рности на выходе появляется линейно изменяющееся напряжение Время интегрирования t не зависит от входного сигнала и сопротивления нагрузки, а определяется величиной напряжения смещения и параметрами схемы. Так как конденсатор включен между выходом задатчика и входом усилительного каскада, т.е. усилитель охвачен гибкой отрицательной обратной связью, то линейность нарас тания выходного сигнала в предлагаемой системе значительно вьше, чем в известных параметрических схемах, где на выходе присутствует зкспонен даальная составляющая напряжения, величина которой зависит от сопротив ления нагрузки. определяется «4iV al R3lo (2) учетом выражения R где E.t сопротивление резистора. 4. Из формул (11), (13) и (14) следует, что коэффициент а К, Выражение (14) с учетом (15) запишется Следовательно, при работе схемы в период времени , выходное напря-. женке также линейно и определяется пассивными элементами схемы, которые при соответствующем выборе практически не вносят погрешность в выходной, сигнал. Все изложенные вывоДы остаются в силе, если в момент времени tj подать на вход отрицательньй скачок напряжения. Состояние транзистора 1 в этот момент времени не изменяется, а транзист Я 8 переходит в активный режим работы, его выходное напряжение изменяется противоположно вход-. 7 . 1 ному таким образом, что на выходе схемы генерируется линейно спадающий сигнал по мере разряда конденса тора 13. Выходное напряжение определяется выражением (.12) , где вместо напряжения смещения Uj будет напряжение смещения Uit, , снимаемое с движка потенциометра 1А, В момент t транзистор 8 под действием напряжения смещения, поступающего с потенциометра 14, переходит в режим насьпдения - в первоначальное состоя ние. Выходное напряжение представля ется вьфажением (16). Резисторы t1 и 9, соединяя коллекторы транзисторов 1 и 8 с противоположными полюсами источника 6 питания, увеличивают потенциал на коллекторах этих транзисторов в активной зоне работы, и тем самым увеличивается размах напряжения на выходе. Резистор 12 увеличивает пла ность регулирования напряжениясмещения на базах транзисторов 1 и 8. Работа устройства не зависит от полярности входного сигнала, выходное напряжение может симметрично изменяться в обеих полярностях относительно общего вьгоода 7 в соотве 58 ствии с входным сигналом, причем линейность сохраняется и при работе в области малых значений входного напряжения за счет постоянства времени интегрирования. Устанавливая напряжение смещения на базах транзисторов, можно изменять в широком диапазоне время.обработки раздельно при увеличении и уменьшении входного напряжения, т.е. задатчик интенсивности обеспечивает независимую регулировку положительных и отрицательных приращений выходного напряжения, что значительно расширяет область применения устройства. Высокая линейность выходного напряжения обеспечивается постоянством времени интегрирования, которое не изменяется как при работе с большими входньпуш сигналами, так и с малыми, и не зависит от величины сопротивления нагрузки. Таким образом, задатчик интенсивности обеспечивает высокую точность регулирования и плавное изменение выходного напряжения по линейному закону, что повышает качество регулирования.

ЗАДАТЧЖ ИНТЕЙСШНОСТИ ДЛЯ ЭЛЕКТРОПРИВОДА, содержащий усилитель на первом транзисторе, первый конденсатор, два резистора, первый потенциометр, один вывод которого сс№динеН с положительным вьшодом источника питания, вход и выход задатчика имеют общий вывод, отличающий с я тем, что, с целью повышения качества регулирования, в него введеш 1 усилитель на втором транзисторе противоположного типа проводимости, четыре резистора, второй конденсатор и второй потенциометр, a источник питания вьшолнен со средним вьшодом, соединенным с общим выводом входа и выхода задатчика, при этом-гПоложительный вьгоод источника питания соединен с эмиттером первого транзистора .и через третий резистор - с коллектором второго транзистора, который через четвертый резистор соединен с выходным вьгоодом задатчика, соединенным .также через первьй и второй конденсаторы соответственно с базами первого и второго транзисторов и через первый резиса ko тор - с коллектором первого транзистора, которьй через пятый резистор с соединен с эмиттером второго транэис тора и с отрицательным выводом источ ника питания, соединенным также через второй потенциометр и шестой резистор с вторым выводом первого потенциометра, базы транзисторов соедиоэ со нены с ползунками соответственно первого и второго потенциометров, О) й- входной и выходкой вьшоды задат4 чика соединены через второй резне-, О1 тор.

Фиг.1

и

и.

К8

Фиг.2