Регулятор Советский патент 1989 года по МПК G05D23/19 

При сигнале рассогласования на входе усилителя 6, достаточном для ного моста 1 усиливается, формируется 40 перехода усилителя 6 в режим линейСигнал рассогласования между датчиком 3 и задатчиком 4 с измеритель

Изобретение относится к автоматическому регулированию и предназначено для поддержания определенного параметра в заданных пределах ,в частности, температуры, влажности и т.п. Целью изобретения является повышение точности регулятора. Поставленная цель достигается тем, что регулятор содержит источник питания 1, измерительный мост 2, датчик 3, задатчик 4, нормирующий усилитель 5, операционный усилитель 6 с резистивной отрицательной 7 и дифференцирующей 8 обратными связями, исполнительный орган 9, объект управления 10, первый 11 и второй 12 диоды, первую 13 и вторую 14 RC- цепи, состоящие из полевых транзисторов 15, 16, 18, 19 и конденсаторов 17, 20, аналоговый переключатель 21 на КМОП-парах транзисторов 22 и 23. 2 ил.

формирующим усилителем 5 и поступает на вход усилителя 6. Усилитель б построен по принципу генерирующего нуль-органа, охваченного дифференцирующей положительной обратной связью д5 8 и резистивной отрицательной обратной связью 7. В таком устройстве импульсы на выходе существуют, пока выходное напряжение находится в границах линейного участка амплитудной Q характеристики операционного усилителя. В противном случае на выходе операционного усилителя устанавливается напряжение, соответствующее положительному или отрицательному уровню « ограничения. Причем зависимость скважины генерируемых импульсов от приложенного входного напряжения носит ши- ротно-импульсный характер модуляции.

ного усиления, нуль-орган начинает генерировать сигналы ШИМ отрицательной полярности. При этом по мере приближения сигнала рассогласования с . выхода измерительного моста 2 к минимуму сопротивления исток-сток транзисторов 15 и 16 RC-цепи 13 растут и конденсатор 17 RC-цепи 13 разряжается за счет токов утечки и через входные цепи усилителя 6 (периоды tt-ts, фиг.2а). Действие положительного сигнала рассогласования на входе усилителя 6 уменьшается и при нулевом уровне рассогласования практически прекращается (t3, фиг.2а), т.е. происходит упреждающий захват процесса и доведение его до нового заданного значения. При сигнале рассогласования на входе усилителя 6, соответствующем отрицательному уровню его ограничения, при котором сигнал рассогласованкл на выходе измерительной мостовой схемы меняет свой знак на обратный, он закрывает транзисторы 15 и 16 КС-цепи 13, сопротивления переходов которых велики; и открывает транзисторы 18 и 19, сопротивления которых уменьшаются (Аэ, период Ц- Ц, фиг.2а) . Механизм работы регулятора аналогичен рассмотренному. При этом захват (период Ц-t., фиг.2а) и доведение процесса до нового значения (период , фиг.2а) происходят при заряде конденсатора 20 RC-цепи 14 через развязывающий диод 12 и открытые переходы транзисторов 18 и 19. При скорости нарастания возмущающего воздействия больше оптимальной (фиг.26), при которой периоды следования импульсов ШИМ равны, возможно перерегулирование процесса. При этом сигнал рассогласования на выходе нормирующего усилителя 5 и измерительной мостовой схемы 2 меняет знак и становится отрицательными (, фиг.26). Переходы n-канальных транзисторов 15 и 16 КС-цепи 13 закрывается, и их сопротивления велики, а р-канальных транзисторов 18 и 19 КС-цепи 14 открываются, и их сопротивления уменьшаются пропорционально величине отрицательного сигнала рассогласования. Импульсы отрицатель - ной полярности с выхода усилителя 6 накапливаются через развязывающий диод 12 в конденсаторе 20 КС-цепи 14. Потенциал отрицательной полярности с выхода КС-цепи 14 воздействует на неинвертирующий вход усилителя 6 через открытый n-канальный транзистор 24 аналогового переключателя 21, управляемый инвертором 23, на вход которого также поступает потенциал отрицательной полярности с выхода измерительного моста 2. При этом сигнал рассогласования на входе усилителя 5 усиливается, зона пропорциональности Хр смещается от процесса регулирования в нужную сторону и на необходимое эна- чение за счет изменения сопротивлений открытых р-канальных транзисторов 18 и 19 КС-цепи 14 и за счет изменения времени нахождения усилителя 6 в от- .рицательном уровне ограничения (пе- 5

риод Ц- Ц, фиг.26). По мере приближения уровня рассогласования на выходах измерительного моста 2 и нормирующего усилителя 5 к минимальному значению действие отрицательного сигнала рассогласования на усилителе 6 уменьшается за счет увеличения сопротивлений переходов р-канальных . транзисторов 18 и 19 КС-цепи 14 и за счет разряда конденсатора 20 при нулевом сигнале рассогласования практически прекращается (период , фиг.26).

При сигнале рассогласования на входе усилителя 6, соответствующем отрицательному уровню ограничения (Аэ, фиг.2б)-, механизм работы регулятора при перерегулировании аналогичен рассмотренному. При этом захват и доведение процесса до нового значения происходит в периоды , t6-t7 (фиг.26). Если потенциалы на выходе КС-цепей 13 и 14 равны .и противоположны по знаку, то демпфирующие звенья в зарактере генерирования импульсов ШИМ не участвуют.

Формула изобретения

Регулятор, содержащий измерительный мост, в плечи которого включены датчик и задатчик, выход которого соединен с входом нормирующего усилителя, соединенного выходом с неинвертирующим входом операционного усилителя с отрицательной и положительной обратными связями, выход которого соединен с входом исполнительного органа и через первый и второй . встречно-параллельно включенные диоды - соответственно с первой и второй КС-цепями, отличающий- с я тем, что, с целью повышения точности регулятора, в него введен аналоговый переключатель, управляющий вход которого соединен с управляющим входом RC-цепей и с входом нормирующего усилителя, аналоговый вход пере- .ключения соединен с выходом первой и второй КС-цепей, первый и второй аналоговые выходы переключателя соединены соответственно с инвертирующим и неинвертирующим входами операционного усилителя.

Л.лХр

OL

Si

ti tz гз tu

фи.2

is h t-,