Устройство для регулирования давления в камере Советский патент 1989 года по МПК G05D16/20 

(61) 1201804

(21)4239616/24-24

(22)04.05.87

(46) 23.04.89. Бюл. № 15 (72) Ю.Н.Кабанов

(53)62-50 (088.8)

(56)Авторское свидетельство СССР № 1201804, кл. G 05 D 16/20, 1984.

(54)УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕГУЛИРОВАНИЯ ДАВЛЕНИЯ В КАМЕРЕ

(57)Изобретение относится к автоматическому регулированию и предназначено для программного регулирования давления газа в барокамерах испытательных стендов по сложным программам. Изобретение позволяет повысить надежность устройства и расширить диапазон регулирования в сторону

малых значений путем- автоподстройки частоты широтно-модулированных импульсов включения напускного клапана. Это достигается за счет введения в устройство блока управления частотой. Последний подключен своим первым входом к задатчику давления, .вторым входом - к выходу блока сравнения, а выходом - к входу управления частотой широтно-импульсного модулятора. Причем блок управления частотой содержит сумматор, выход которого является выходом блока управления, последовательно включенные между первыми вхоцами блока управления частотой и сумматора дифференциатор, двухполупериодный выпрямитель и фильтр. Между вторыми входами блока управления и сумматора включен ограничитель. При этом на динамически напряженных участках воспроизводимой программы происходит повышение частоты импульсов,включения клапана, а при достижении предельно малой для используемого клапана длительности включения - снижение частоты. 2 ил.

да

Изобретение относится к автоматическому регулированию и предназначено для программного регулирования давления газа в барокамерах испытательных стендов по сложным программам. Изобретение позволяет повысить надежность устройства и расширить диапазон регулирования в сторону малых значений путем автоподстройки частоты широтно-модулированных импульсов включения напускного клапана. Это достигается за счет введения в устройство блока управления частотой. Последний подключен своим первым входом к задатчику давления, вторым входом - к выходу блока сравнения, а выходом - к входу управления частотой широтно-импульсного модулятора. Причем блок управления частотой содержит сумматор, выход которого является выходом блока управления, последовательно включенные между первыми входами блока управления частотой и сумматора дифференциатор, двухполупериодный выпрямитель и фильтр. Между вторыми входами блока управления и сумматора включен ограничитель. При этом на динамически напряженных участках воспроизводимой программы происходит повышение частоты импульсов включения клапана, а при достижении предельно малой для используемого клапана длительности включения - снижение частоты. 2 ил.

1

Изобретение относится к области автоматического регулирования, предназначено для автоматического прог-. раммного регулирования давления газа в барокамерах испытательных стендов по сложным: программам и является усовершенствованием изобретения по авт.ев, № Т201804.

Цель изобретения - повышение на дежности и расширение диапазона рет гулирования путем автоподстройки частоты коммутации.

На фиг.1 показана функциональная схема устройства; на фиг.2 - один из возможных вариантов технической реализации широтно-импульсного модулятора с изменяемой частотой переключений.

Предложенное устройство содержит датчик 1 давления в камере, камеру 2, блок 3 сравнения, задатчик 4 давления, широтно-импульсный модулятор (ШИМ) 5, электромагнитный клапан 6, магистраль 7 питания, дроссель 8,

4ъ М

Јь

0

со

гч

ресивер 9, редуктор 10, магистраль 11 сброса, вакуум-насос 12, блок 13 управления частотой, сумматор 14, дифференциатор 15, двухполупериодный выпрямитель 16, фильтр 17, ограничитель 18, первый компаратор 19, ин- тег.ратор 20, второй компаратор 21, ждущий мультивибратор 22, ключ 23 и инвертор 24.

Схема управления частотой ШИМ 5 работает следующим образом.

При подаче напряжения на вход управления частотой ШИМ 5 выходное напряжение интегратора 20(Uj.a ) ли- нейно изменяется со скоростью, пропорциональной величине входного напряжения. При достижении напряжением Uag величины UOT|- на выходе компаратора 21 появляется напряжение, что приводит к появлению короткого импульса напряжения на выходе мультивибратора 22.

Этот импульс додается на вход управления- ключа, 23, через который происходит разряд конденсатора С интегратора 20. Таким- образом, для частоты возникающих периодических колебаний можно записать

Uo

-.-r-44TV

«КС

где U13 - выходное напряжение блока

13 управления частотой; R - величина резистора, подключенного между входом управления частотой ШИМ 5 и инвертирующим входом операционного усилителя. Так как при изменении частоты коммутации Јк амплитуда пилообразного напряжения постоянна, то изменения Х на выходе компаратора t9 при этом не происходит

Основной контур регулирования работает следующим- образом;.1

Из камеры 2 через магистраль { сброса непрерывно происходит откачка газа с постоянной объемной производительностью, определяемой вакуум нал- сосом t2..Через питающую магистраль 7 происходит приток газа в моменты времени, соответствующие включенному состоянию клапана Д, кбторый включается импульсами, поступающими с ШИМ 5.

При условии

2рк wave V

- максимальное значение

давления в камере 2, соответствующее й 1; - давление в ресивере 9, газа в камере 2 в устанорежиме равно

рк

где - коэффициент заполнения ши- ротно-модулированных импульсов . о

Регулирование давления в камере 2

происходит за счет изменения ft .

При условии

LoS

Тк

где T«j - постоянная времени объекта

регулир ования; Tk - период коммутации, изменение Tv- не оказывает влияния на основной контур регулирования.

Блок 13 управления частотой ШИМ 5 работает следующим образом.

В установившемся по давлению режиме напряжение на выходе фильтра 17 0, поэтому U равно выходному напряжению ограничителя 18 . Передаточная характеристика ограничителя 18 имеет вид

iU

K18 U

при U5o;

16

K1g UM const при U3 U30 ,

U, - выходное напряжение блока

3 сравнения; - заданный уровень ограничеU

Зо

ния.

Характеристика ШИМ 5 в установившемся режиме может быть описана следующим образом

- Кв Ч, ,

где Kj- характеризует изменение коэффициента заполнения широтно-модули- рованных импульсов на выходе ШИМ 5 в зависимости от изменения модулируе- мого сигнала и определяется амплитудой пилообразного напряжения

К.

1/U

10 МО КС

Принимая во внимание, что длительность импульсов включения клапана

равна

ТкЪ

то

Ј

Kitten RC

К

te

const при 0 : U3 Uso KfU«jq RC

к7йи3о 3

при

и,

и

зо

К (ft U30

Таким образом, весь интервал изменения Л от t до 0 обеспечивается двумя способами: за счет изменения t при постоянном Тк и Т var, Г const. Причем путем соответствующего выбора величины UJO изменение Tk происходит при постоянном предельно коротком импульсе включения клапана 6. Это позволяет значительн расширить диапазон практически реализуемых коэффициентов заполнения импульсов включения клапана 6, что эквивалентно расширению диапазона регулирования давления. Цепь из элементов Т5-17 формирует сигнал, пропорциональный первой производной от задаваемого программного сигнала что приводит к увеличению частоты коммутации на участках программы, содержащих переменную составляющую. Это позволяет поддерживать допустимый уровень пульсаций при более низком среднеинтегральном значении частоты коммутации, что повышает надежность наиболее нагруженного элемента

(клапана) устройства. 5

Формула изобретения

Устройство для регулирования давления в камере по авт.св. № 1201804, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности устройства и расширения диапазона регули - рования путем автоподстройки частоты

5 коммутации, устройство содержит блок управления частотой, подключенный своим первым входом к выходу задатчи- ка давления, вторым входом - к выходу блока сравнения, а выходом - к

о входу управления частотой широтно- импульсного модулятора, причем блок управления частотой содержит последовательно соединенные дифференциатор, двухполупериодный выпрямитель, фильтр

5 и сумматор, а также ограничитель, вход которого подключен к второму входу блока управления частотой, а выход - к второму входу сумматора, соединенного,выходом с выходом блока.

0 управления частотой, а вход дифференциатора подключен к первому входу блока управления частотой,.

8 Ј.

Вых.

$fa6

физ.2