Устройство для регулирования уровня воды в канале Советский патент 1987 года по МПК G05D9/12 

1

Изобретение от}1осится к технике автоматического регулирования воды на открытых каналах.

Цель изобретения - повьшшние точности регулирования.

На фиг.1 показана структурная схема устройства; на фиг.2 - функциональная схема радиоприемника; на фиг.З - функциональная схема блока оценки времени заттаздывания; на фиг.4 - функциональная схема широтно- импульсного модулятора.

Устройство для регулирования уровня воды в канале содержит затворы 1, датчик 2 уровня в начале участка, датчик 3 уровня в конце участка, блоки 4, 5 сравнения, задатч1П ;и 6 уровня, радиопередатчик 7, радиоприемник 8, блок

вания, преобразователь 10 напряжения в д.лительность импульсов, широтно импульсный модулятор 11 и исполни- тельньпЧ меха1П13м 12.

низм вор

10

15

12 отключен, следовательно, зат- 1 не перемещается.

При отклонении уровня воды в конце участка канала от заданного на выходе блока 5 формируется сигнал рассогласования .(t), который поступает на вход радиопередатчика 7, при этом модулятор 13 генерирует одну из частот f ...f. Модулирующая частота, воздействующая на несущую частоту передатчика 14, выбирается в диапазоне нужных частот.

Сигналы, поступающие от радиопередатчика 7, усиливаются и демодулиру- ются радиоприемником 8. В результате

на вьгходе выходного блока 19 появляется сиг нал, пропорциональньш сигналу рассогласования ,(t) в конце

9 оценки вре:1.1ени запазды- 20 участка канала. Этот с игнал поступает на Один вход щиротно-импульсного модулятора 11 и на вход блока 9 оценки времени запаздывания.

Отклонения уровня воды в начале участка канала от заданного вызывают появление сигнала рассогласования (t), которьп поступает на другой вход.широтно-импульсного модулятора 11. При этом в диагонали мостового измерителя 31 широтно-импульсного, модулятора 1I появляется напряжение

25

Радиопередатчик 7 содержит частотный модулятор 13 н передатчик 14;,евя- занньп с пере.ающе) антеиной.

Радиоприемник 8 содефжит приемник 15, с:вязанный с гриемной антен- Hofi, усилитель 16, демодулятор 17, ycHJUiTanb 18 с емкостямт -накопителя- ми и выходной блок 19.

Блок 9 оценки времени запаздывания содерж1 т дифференциатор 20, вьщели- тель 21 модуля, пс рогоьые элементы 22 и 2J, формирователь 24 импульсов, пер- вьш ключ 25, триггеры 26 и 27, интегратор 28, элемент 29 сравления с за30

и.

пропорциональное отклонению уров35

ней воды в начале и конце участка канала. Формирователь 35 по сигналам компаратора 33 и релейного элемента 36 формирует последовательность управляющих импульсов, амплитуда ко- TOpbD: постоянна, а длительность и знак каждого из них зависят от модудатчиком времени запаздывания (не по- 40 ля и знака сигналов U; соответственно .

казан), второй ключ 30.

Широтно-импульсный модулятор 1I содержит мостовой измеритель 31, выдели гель 32 мод. ля, компаратор 33, управляемый генератор 34 пилообразно- jg быть, например, следующим:

Закон формирования длительности выходных управляющих импульсов широтно-импульсного модулятора 11 может

го напряжения, формиронатель 35 управляющих импульсов и релейньш элемент 36.

Усг1)ойство работает следующим образом.

При равенстве значенш уровней и заданий в начале и/или конце участка выходные сигналы задатчиков 6,, 6 и датчиков 2, 3 уровня соответственно равны, выходные сигналы h,, (t), g (t) блоков 4, 5 равны нулю, сигнал на вьгходе широтно-импульсного модулятора 11 соответствует данному положению затвора 1, исполнительный меха-

);-К

ие,К,г.,

|U;| COnSt,

50

55

где б; , U; - длительность и амплиту- . да i-ro управляющего импульса соответственно; К, 1С - постоянные коэффициенты соответственно начала и конца участка канала, характеризующие специфические Особенности участка (глубина, ширина, длина и т.д.)

Режимы работы участка канала меняются в широком диапазоне. При перехо1348788

низм вор

и.

пропорциональное отклонению уров

ней воды в начале и конце участка канала. Формирователь 35 по сигналам компаратора 33 и релейного элемента 36 формирует последовательность управляющих импульсов, амплитуда ко- TOpbD: постоянна, а длительность и знак каждого из них зависят от модуно .

быть, например, следующим:

Закон формирования длительности выходных управляющих импульсов широтно-импульсного модулятора 11 может

);-К

ие,К,г.,

|U;| COnSt,

где б; , U; - длительность и амплиту- . да i-ro управляющего импульса соответственно; К, 1С - постоянные коэффициенты соответственно начала и конца участка канала, характеризующие специфические Особенности участка (глубина, ширина, длина и т.д.)

Режимы работы участка канала меняются в широком диапазоне. При переходе от одного режима )аСоты к другому меняется и величина времени за- ппз/а :пап1:я п участке кли;)ла. В связи с этим л- я ночь:и;ения точ чсстн /пфования нсобхо;1има перестройка ве- личишл пйрипда кванто 5с 1 я тнротно- 1:мпульсного модулятора 1 1 в зярисн- мости от измене гня величины времени

Таким образом, повышение точности регулирования уровня воды в участке

запаздывания. Это осуществляется еле- ю канала достигается путем перестройки д укгдн м о 6 р а з о м.

периода квантования широтно-импульс- ного модулятора I1 в зависимости от врег- ени заназдывания Г , опенка которого осуществляется с большей точностью.

В некоюрььЧ момент времени С сиг- нггл рассогласования () поступает на вход блока 9 оценки запаздывания, в результате чего на вькоде блока

появляются импульсы, соответствующие нарастан11ю и убыванию сигнала рассогласования. Причем амплитуда первого и myльca в несколько раз больше амплитуды второго и тульса. Пороговый элемент 22 настроен так, чтобы через него мог пройти только первьп1 ш- Г1ульс с большой амплитудой, а пороговьш элемент 23 пропускает оба импульса, Первьш lu-inyjibc, пройдя пороговый эле- мент 22, устанавливает выходное напряжение интегратора 28 в О и опрокидывает триггер 26, в результате чего ключ 25 открывается. Первый и второй импульсы, прО11дя через пороговый элемент 23, формирователь 24, откры- 1ЫН ключ 25, поступают на счетный вход триггера 27, В момент t, прихода второго импульса триггеры 26 и 27 опрюкидыьаются в первоначальное состояние, ключ 25 закрывается, а ключ 3 открывается. Таким образом, в интервале времени мелду импульсами на вход интегратора 28 подается постоянное напряжение с выхода второго триггера 27. Напряжение на выходе шпегра

тора 28 в момент времени t, пропорционально длительности интервала /to t,/, а напряжение на выходе элемента 29 равно величине запаздывания в участке канала.

Величина временного запаздывания С в участке канала определяется по следующей формуле:

t,- t -.

(2)

Величина с зависит от коэффициента передачи сигнала передаточной функции участка канала, В рассматриваемом случае этот KO dxJinuHenT изменяется 13 узком диапазона и поэтому penituiiiia может быть С нрсделена зара- нее.

ПреоОразователь 10 по псличине напряжения на сиоем входе, ноступающе- го с выхода элемента 29 через откры- кл:оч 30, производит пронорцио- нальную пере.с-трой ;у периода квантования широтио-импульсного модулятора 1 1 .

Таким образом, повышение точности регулирования уровня воды в участке

канала достигается путем перестройки

канала достигается путем перестройки

периода квантования широтно-импульс- ного модулятора I1 в зависимости от врег- ени заназдывания Г , опенка которого осуществляется с большей точностью.

Формула изобретения

1, Устройство для регулирования уровня воды в канале, содержггщее датчики уровня в начале и конце участка канала, подключенные выходами к первым входам соответствующ1гх блоков сравнения, вторые входы которых соединены с выходами соответствук1Ц1гх за- датчиков уровня, радиопередатчик,под- ключенньц входом к выходу первого блока сравнения, радиоприемник, под- ключенньд выходом к первому входу nniротно-импульсного модулятора, второй вход которого соединен с выходом второго блока сравнения, а также исполнительный механизм, подключенный входом к выходу пшротно-импульспого модулятора, а выходом - к затвору,, установленному в начале участка канала, отличающееся тем, что, с целью повышения точности регулировать, в устройство введены блок оценки времени запаздывания, подкшочен- ньй входом к выходу радиоприемника, и преобразователь напряжения в длительность импульсов, пoдклJoчeнный . входом к выходу блока оценки времени запаздывания, а выходом - к третьему входу широтно-импульсного модулятора, причем блок оценки времени запаздывания содержит последовательно соединенные дифференциатор, выделитель модуля, первьи пороговый эле- , форм фозатель импульсов, первый ключ, первый триггер, элемент сраннения, подключеиньш первым входом к выходу задатчика вромеш запаздьшания, и второй ключ, управляющей вход которого соединен с вторым выходом первого триггера, а так;ке второй пороговый элемент, подк. почсннь Л входом к выходу Бьтря№1теля модуля, а

I

выходом - к управляюшему входу ннтег ратора, и второй триггер, подключен- ш-т первым входом к выходу второго порогопого элемента, вторым входом - к второму выходу первого триггера, а вь ходом - к управляющему входу перво го ключа, при этом вход дифференциа- Topii является входом блока, а выход второго ключа является вькодом блока

2. Устройство по п.I, отличающееся тем, 1.ТО широтно-им пульсный модулятор содержит последовательно соединенные мостовой измери тель, выделитель модуля, компаратор

А87886

и формирователь управляющих импульсов, а также упраБ;1яе С:.1й генератор пилообразного напря;г;ения, подключен- ньш выходом к второму входу компаратора, и релейньд ; э.чемент, подхлючен- ра.гй входом к выходу мостового измерителя, а выходом - к второму входу формирователя управляющих импульсов,

,Q при этом первьп и второй входы мостового измерителя, а также вход управляемого генератора П1шообразного напряжения являются соответственно первым, вторым и третьим входами блока,

15 выход формирователя управляющих импульсов является выходом блока.

Фиг.г

(Риг, 3

)

2i(t)

Фиг. 4

Изобретение относится к технике автоматического регулирования уровня воды на открыт Ых каналах. Цель изобретения - повышение точности регулирования. Для этого устройство для ре//////////////////////////////////// гулирования уровня воды в канале содержит затворы 1, датчики 2, 3 уровня соответственно в начале и конце участка канала, блоки 4, 5 сравнения, задатчики 6 уровня, радиопередатчик 7, радиоприемник 8, блок 9 оценки времени запаздывания, преобразователь 10 напряжения в длительность импульсов, широтно-импульсный модулятор 11 и исполнительный механизм 12. Изобретение повышает точность регулирования уровня воды в участке канала за счет перестройки периода квантования ши- ротно-импульсного модулятора в зависимости от времени запаздывания, оценка которого осуществляется с большей точностью, что уменьшает непроизводительные сбросы воды и подмывание дамб канала. Устройство просто в изготовлении и надежно в эксплуатации. 1 з.п. ф-лы, 4 ил. (Л СО 4 оо СХ) 00 ф1/е./