Регулятор частоты Советский патент 1987 года по МПК G05D13/62 

Изобретение относится к автоматике и может быть использовано в системах импульсного регулирования частоты, в частности скорости вращения дизель-генератора.

Цель изобретения - повышение точности и быстродействия регулятора частоты, 5 расширение диапазона регулирования частоты, а таже области его применения.

На чертеже изображена схема регулятора частоты.

Регулятор содержит датчик 1 и задат- ю чик 2 частоты, первый 3 и второй 4 счетчики, первый 5, второй 6, третий 7, четвертый 8, пятый 9, шестой 10, седьмой 11, восьмой 12 и девятый 13 элементы И, первый 14, второй 15 и третий 16 элементы ИЛИ, первый 17, второй 18 и третий 19 инверто- 15 ры, первый 20, второй 21 и третий 22 RS-триг- геры и линию 23 задержки.

Работа предложенного устройства заключается в следуюшем.

датчика частоты не сравняется с частотой импульсов с задатчика частоты.

Если частота импульсов с датчика частоты меньше частоты импульсов с задатчика частоты, процесс регулирования частоты аналогичен рассмотренному за исключением того, что управляющий импульс будет подаваться по шине Б, так как быстрее переполнится счетчик 4 и триггер 22 перейдет в нулевое состояние, единичный потенциал с его нулевого выхода разрешит прохождение управляющего сигнала через элемент И 13, т.е. шаговый двигатель отрабатывает управляющий сигнал в направлении, противоположном рассмотренному в первом случае.

Если частота импульсов с датчика частоты равна частоте импульсов с задатчика частоты, то счетчики переполняются одновременно. Импульсы переполнения поступят на вход элемента И 7, единичный поИмпульсы с датчика частоты поступают .,„ тенциал с выхода которого через элемент

на счетный вход первого счетчика, а импульсы с задатчика частоты - на счетный вход второго счетчика. Если частоты следования с датчика и с задатчика частоты разные, то один из счетчиков переполнится быстИЛИ 16 переведет триггер 21 в единичное состояние, сняв тем самым разреще- ние прохождению сигналов (импульсов управления) через элементы И 12 и 13 на шины управления шаговым двигателем и разрее, сбрасывая импульсом переполнения дру- 25 решение на прохождение импульсов перегой счетчик в нуль. Этот же импульс переполнения поступает на третий RS-триг- гер, состояние которого определяет направление отработки команды шагового двигателя, т.е. определяет шину, по которой на обмотку управления шагового двигателя поступил управляющий импульс. Управляющим импульсом в данной схеме является импульс переполнения одного из счетчиков. Рассмотрим три частных случая работы регулятора.

полнения на триггер 22, таким образом, состояние исполнительного органа изменяться не будет.

В предложенном регуляторе конструктивно предусмотрена блокировка прохождения 30 управляющих сигналов при отказах датчика или задатчика, т.е. при отсутствии импульсов на счетных входах первого или второго счетчиков, путем контроля состояния первых разрядов счетчиков.

При отсутствии информации на первых

Частота импульсов с датчика частоты 35 двух разрядах счетчика 3 (при отсутствии

больше частоты импульсов с задатчика частоты. При этом первый счетчик переполняется быстрее второго счетчика, при этом сбрасывая импульсом переполнения второй счетчик в нуль. Импульс переполнения через шестой элемент И 10, на второй вход которого подается логическая единица с нулевого выхода триггера 21, поступает на вход триггера 22, переводя (или удерживая) этот триггер в единичное состояние (в заимпульсов на его счетном входе) на выходе элемента И 5, при поступлении на него импульса переполнения по счетчика 4, будет нулевой потенциал, на выходе инверто- д0 ра 17 - единичный потенциал, которым через элемент И 8, при поступлении на его вход единичного потенциала с выхода элемента ИЛИ 15, триггер 20 переводится в нулевое состояние, единичным потенциалом с его нулевого выхода через элемент ИЛИ 16 перевисимости от того, в каком состоянии этот 45 водя триггер 21 в единичное состояние, тем

триггер находится). Единичный потенциал на единичном выходе триггера 22 разрешает прохождение управляющего импульса через элемент И 12 в шину А. Линия задержки в данной схеме необходима для того.

самым снимая с элементов И 12 и 13 разрешение на прохождение управляющих импульсов на шаговый двигатель. При отсутствии информации на первых двух разрядах счетчика 4 будет происходить процесс

чтобы к моменту прохождения управляю- 50 аналогичный рассмотренному.

щего импульса через элементы И 12 и 13 триггер установился в необходимое состояние. Шаговый двигатель отрабатывает управляющий импульс. Одновременно происходит подсчет импульсов с датчика и задатчика. В случае необходимости на шаговый двигатель выдается еще один управляющий импульс. Так будет происходить до тех пор, пока частота импульсов с

55

При использовании предложенного регулятора для регулирования частоты, например дизель-генератора., можно в качестве датчика частоты использовать ко.мпаратор напряжения, позволяющий измерять частоту генерируемого напряжения, не изменяя конструкции генератора, подключив компаратор непосредственно к линейно.му выходу генератора, снимая с его выхода

датчика частоты не сравняется с частотой импульсов с задатчика частоты.

Если частота импульсов с датчика частоты меньше частоты импульсов с задатчика частоты, процесс регулирования частоты аналогичен рассмотренному за исключением того, что управляющий импульс будет подаваться по шине Б, так как быстрее переполнится счетчик 4 и триггер 22 перейдет в нулевое состояние, единичный потенциал с его нулевого выхода разрешит прохождение управляющего сигнала через элемент И 13, т.е. шаговый двигатель отрабатывает управляющий сигнал в направлении, противоположном рассмотренному в первом случае.

Если частота импульсов с датчика частоты равна частоте импульсов с задатчика частоты, то счетчики переполняются одновременно. Импульсы переполнения поступят на вход элемента И 7, единичный поИЛИ 16 переведет триггер 21 в единичное состояние, сняв тем самым разреще- ние прохождению сигналов (импульсов управления) через элементы И 12 и 13 на шины управления шаговым двигателем и разрешение на прохождение импульсов переполнения на триггер 22, таким образом, состояние исполнительного органа изменяться не будет.

В предложенном регуляторе конструктивно предусмотрена блокировка прохождения управляющих сигналов при отказах датчика или задатчика, т.е. при отсутствии импульсов на счетных входах первого или второго счетчиков, путем контроля состояния первых разрядов счетчиков.

При отсутствии информации на первых

двух разрядах счетчика 3 (при отсутствии

импульсов на его счетном входе) на выходе элемента И 5, при поступлении на него импульса переполнения по счетчика 4, будет нулевой потенциал, на выходе инверто- д0 ра 17 - единичный потенциал, которым через элемент И 8, при поступлении на его вход единичного потенциала с выхода элемента ИЛИ 15, триггер 20 переводится в нулевое состояние, единичным потенциалом с его нулевого выхода через элемент ИЛИ 16 пере 45 водя триггер 21 в единичное состояние, тем

водя триггер 21 в единичное состояние, тем

самым снимая с элементов И 12 и 13 разрешение на прохождение управляющих импульсов на шаговый двигатель. При отсутствии информации на первых двух разрядах счетчика 4 будет происходить процесс

50 аналогичный рассмотренному.

55

При использовании предложенного регулятора для регулирования частоты, например дизель-генератора., можно в качестве датчика частоты использовать ко.мпаратор напряжения, позволяющий измерять частоту генерируемого напряжения, не изменяя конструкции генератора, подключив компаратор непосредственно к линейно.му выходу генератора, снимая с его выхода

импульсы, пропорциональные частоте генерируемого напряжения.

Увеличение частоты импульсов с датчика частоты, т.е. применение умножитель- ной частоты, соответствующим образом увеличивая частоту импульсов с задатчика частоты, способствует увеличению быстродействия регулятора частоты, а увеличение разрядности входящих в его конструкцию счетчиков позволяет увеличить точность регулирования.

Формула изобретения

Регулятор частоты, содержащий датчик и задатчик частоты и логическое устройство, отличающийся тем, что, с целью повышения быстродействия, точности регулирования частоты и расширения диапазона регулирования, логическое устройство содержит первый и второй счетчики, счетный вход первого из которых соединен с датчиком частоты, а выход - с входом сброса второго счетчика, счетный вход второго счетчика соединен с задатчиком частоты, а выход - с входом сброса первого счетчика, девять элементов И, три элемента ИЛИ, три инвертора, линию задержки и три RS-триггера, причем входы первого элемента И соединены с выходом переполнения второго счетчика и выходами первых разрядов первого счетчика, входы второго элемента И соединены с выходом переполнения первого счетчика и выходами первых разрядов второго счетчика, входы третьего элемента И соединены с выходами переполнения обоих счетчиков, входы первого эле0

мента ИЛИ соединены с выходами первого и второго элементов И, входы четвертого элемента И соединены с выходом второго элемента ИЛИ и выходом первого элемента ИЛИ через первый инвертор, вход

S первого RS-триггера соединен с выходом первого элемента ИЛИ, а вход R - с выходом четвертого элемента И, входы третьего элемента ИЛИ соединены с нулевым выходом первого RS-триггера и выходом третьего элемента И, входы пятого элемента И соединены с выходом третьего элемента И через второй инвертор и выходом второго элемента ИЛИ, вход S второго RS- триггера соединен с выходом третьего элемента ИЛИ, а вход R с выходом пятого

элемента И, входы шестого элемента И подключены к выходу переполнения первого счетчика и к нулевому выходу второго RS-триггера, входы второго элемента ИЛИ соединены с выходами переполнения счетчиков, вхоQ ды седьмого элемента И соединены с нулевым выходом второго RS-триггера и с выходом переполнения второго счетчика, вход S третьего RS-триггера соединен с выходом шестого элемента И, а вход R - с выходом седьмого элемента И, входы восьмого эле5 мента И соединены с единичным выходом второго RS-триггера через третий инвертор, единичным выходом TpeTberoRS-триггера и выходом второго элемента ИЛИ через линию задержки, входы девятого элемента И соединены с единичным выходом второго триггера через третий инвертор, с нулевым выходом третьего RS-триггера и выходом второго элемента ИЛИ через линию задержки, выходы восьмого и девятого элементов И являются выходом регулятора.

0

Изобретение относится к автоматике и может быть использовано в системах импульсного регулирования частоты, в частности частоты дизель-генератора. Целью изобретения является повышение точности регулирования, быстродействия и расширение диапазона регулирования частоты. Указанная цель достигается тем, что в регуляторе частоты логическое устройство выполнено на двух счетчиках 3, 4, подсчитывающих импульсы с датчика 1 и задатчика 2 частоты, на девяти логических элементах И 5-13, трех элементах ИЛИ 14-16, трех инверторах 17-19, трех триггерах 20- 22 и линии задержки 23. Логическое устройство анализирует информацию, поступающую с датчика и задатчика частоты, и формирует импульсы, управляющие работой исполнительного органа, в качестве которого используется реверсивный шаговый двигатель с малым шагом хода, ротор которого механически связан с дозирующим устройством. 1 ил. с $3 со N3 СП ьо