ТНО-ИХВННЕСКАЙ БИБЛИОТЕКА Советский патент 1970 года по МПК F04B49/00 H02P5/06 

Устройства для плавного регулирования нроизводительностн насосов в аппаратуре искусственного кровообращения известны. Такие устройства содержат электродвигатель, шестеренчатый .редуктор, блок регулирования числа оборотов вала электродвигателя, в электрическую схему которого входят силовой управляемый вынря.митель для обмотки якоря, совмещенный с снловыМ неуправляемым выпрямителем для обмоткн возбуждения электродвигателя, формирователь и усилитель управляющих импульсов, фазосмещающий мост, усилитель сигнала рассогласования, потенциометр напряжения уставки, источники питания и тахогенератор, образующий вместе с усилителем рассогласования цепь обратной связи по скорости вращения вала электродвигателя.

Недостатком известных устройств является сложность схемы их управления.

Предлагаемое }-стройство отличается от известных тем, что в нем установлены неуправляемые диоды, включенные в силовой выпрямитель последовательно с управляемы.ми диодами, а также двухполупериодный выпрямитель, включенный между фазосмещающим мостом и входом формирователя и.млульсов в затирающем направлении. Такое выполнение предлагаемого устройства позволяет расширить диапазон регулирования производительности насоса н упростить схему его уиравлепня путем фор.мирования управляющего импульса в мо.мент равенства нулю 11апряжен |я. пост -нающего с фазос.мещающего моста на формирователь импульсов, и подачи управляющего импульса одновременно на два управляемых диода.

Тахогенератор предлагаемого устройства подключен к усилителю рассогласования через интегрирующее звено, выполненное в виде RC-цепи, а регулировочный нотенциометр напряжения установки подключен ко входу схемы также через RC-цепь. Это позволяет исключить вл1ияние пульсаций выходного напряжен 1Я тахогенератора на хстойчивость работы устройства, в особеппост при малых ироизводительностях, и обеспечивает плавный разгон электродвигателя.

На фиг. 1 изображена блок-схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 его принципиальная электрическая схема.

Устройство содержит электродвигатель 1, редуктор 2, тахогенератор 5, измер 1тельиый прибор 4 для измерения частоты и блок регулирования числа оборотов электродвигателя. В электрическую схему блока регулирования входят силовой управляемый выирямптель 5 для иптания обмотки якоря, совмещенный с силовым неуправляемым выпрямителем для обмотки возбуждений, усилнтель 6 им п льсов, формирователь 7 импхльсов, фазосмещающий мост 8, усилитель 9 сигнала рассогласования, потенцио.метр 10, для регулирования напряжения уставки, источник питания //, подключаемый к сети переменного тока.

Якорная обмотка электродвигателя подключена к силовому выпрямителю (фиг. 2), собранному на двух управляемых диодах 12, 13 и пятн неуправляемых диодах 14-18, образующих мостовую схему. Обмотка возбуждения электродвигателя подключена к выпрямителю, собранному на диодах 16-21. Оба вынрямителя совмещены (диоды 16, 17 общие), что нозволяет экономить два диода. Управляемые диоды подключены к импульсному усилителю, состоящему из импульсного трансформатора 22, диода 23, транзисторов 24, 25 и резисторов 26, 27, 28. 1еред импульсным усилителем включен формирователь импульсов, содержащий конденсатор 29, резисторы 30-34 и транзисторы 35, 36. Вход формирователя импульсов подключен к фазосмещающему мосту, состоящему ,из двух одинаковых обмоток 37, 38 трансформатора источника питания (трансформатор на фиг. 2 не показан), конденсатора 39, транзистора 40, выполняющего роль регулируемого сопротивления, и двух выпрямительных мостов 41, 42. Усилитель сигнала рассогласования состоит из эмиттерного повторителя на транзисторе 43 и резистора 44. Потенциометр 10 напряжения уставки подключен к источнику питания 11.

К движку потенциометра подключен конденсатор 45 через резистор 46. Параллельно конденсатору 45 нодключена цепочка, состоящая из транзистора 47 и резнстора 48. Между конденсатором 45 и входом усилителя сигнала рассогласования включен конденсатор 49, к которому подключен тахогенератор 3 через резистор 50. Все устройство подключается к сети переменного тока 51.

Устройство работает следующим образом. При подключении устройства к сети переменного тока на все его элементы подается напряжение питания. При повороте движка потенциометра 10 на некоторый угол на движке появляется напряжение, которое поступает через резистор 46, тахогенератор 3 и резисторы 48 и 44 на базу транзистора 43. Усиленный ток попадает на базу транзистора 40, у которого при этом изменяется сопротивление перехода коллектор-эм1иттер. В связи с тем, что транзистор 40 вместе с вьшрямительным мостом 41 является регулируемым сопротивлением фазосмещающего моста, состоящего из обмоток 37, 38 и конденсатора 39, напряжение, поступающее с фазосмещающего моста на выпрямительный мост 42, при подаче тока в базу транзистора 40 изменит свою фазу относительно фазы напряжения сети. Нанряжение на выходе выпрямительного моста 42 будет иметь вид двухполупериодной волны, сдвинутой на некоторый угол относительно напряжения питающей сети. Это напряжение ноступает на вход транзистора 36 формирователя импульсов. Если напряжение на выходе моста 42 не

равно нулю, транзистор 36 закрыт. Когда напрял ение на выходе моста 42 равно нулю, транзистор 36 открывается и формирователь формирует импульс малой длительности. Этот

им1пульс усиливается усилителем импульсов и подается со вторичной обмотки трансформатора 22 через резисторы 27 и 28 на управляемые диоды. Управляемые диоды начинают попеременно отпираться, и напряжение сети поступает на якорную обмотку электродвигателя. Электродвигатель начинает вращаться и при;водит во вращение редуктор с нагрузкой и тахогенератор. Напряжение с тахогенератор а поступает на вход схемы, где оно вычитается

нз напряжения, снимаемого с движка потенциометра 10. В результате получается статическая система автоматического регулирования скорости вращения вала электродвигателя.

Устройство обладает следующими особенностями. Подача напряжения уставки с движка потенциометра 10 на вход схемы производится через RC-цепь, содержащую резистор 46 и конденсатор 45. Благодаря этому электродвигатель разгоняется очень плавно, исключается резкое повыщение давления в насосах, что благоприятно сказывается на работе насосной системы. В силовой выпрямитель последовательно с управляемыми диодами 12, 13

включены неуправляемые диоды 15, 18. Это позволяет применять дещевые управляемые диоды, не допускающие подачи обратного напряжения, и, кроме того, использовать только одну схему управления тиристорами (обычно

для каледого тиристора необходима отдельная схема управления). В результате сокращаются габариты устройства, снижается стоимость и упрощается система управления.

Ввиду того, что напряжение с фазосмещающего моста подается на формирователь импульсов через выпрямительный мост 42, который подключен к транзистору 56 в запирающем направлении, базовая цепь транзистора 36 практически не потребляет тока, и фазосмещающий мост не нагружается, так как формирование импульса происходит в тот момент, когда напряжение на выходе моста 42 равно нулю. Это дает возможность значительно расщирить диапазон регулирования угла

сдвига фазы выходного напряжения фазосмещающего моста и просто рещить проблему удвоения частоты следования импульсов, отпирающих тиристоры по сравнению с частотой сети. В результате значительно расширяется

диапазон регулирования частоты пульса насосов. Подключение тахогенератора 3 ко входу схемы через RC-цепь, содержащую резистор 50 и конденсатор 49 и являющуюся интегрирующим звеном первого порядка, позволяет

обеспечить устойчивую работу привода во всем диапазоне регулирования частоты пульса насосов и высокую точность поддержания заданной частоты несмотря на наличие сильно изменяющихся нагрузок, какими являются мемгенератор 3 может подключаться к конденсатору 49 непосредственно, без сопротивления 50. В этом случае роль сопротивления 50 будет выполнять внутреннее сопротивление самого тахогёМератора.

Параллельно конденсатору 45 включена цепочка, состоящая из транзистора 47 и резистора 48. При подаче иа базу транзистора 47 отпирающего сигнала конденсатор 45 разрядится на резистор 48, напряжение на входе схемы ста-нет равным нулю, и привод остановится. Такая необходимость бывает при уходе уровня крови в оксигенераторе или при повышении давления в артериальных магистралях аппарат выше;кр,итического. В этом слугаае сигнализатор уровня или сигнализатор давления выдают на привод сигнал остановки. Раньше приходилось выходные цепи сигнализаторов выполнять на мощных реле, которые размыкали силовую цепь электродвигателя. Это приводило к искрению, выгоранию контактов и снижению надежности работы привода. Теперь появилась возможность управления приводом при помощи малых сигналов и соответственно повысилась надежность работы привода. При снятии сигнала управления транзистор 47 запирается, конденсатор 45 начинает зарялсаться через резистор 46, и привод снова плавно достигает первоначальной частоты пульса.

Предмет изобретения

1. Устройство для плавного регулирования производительности насосов в аппаратуре искусственного кровообращения, содержащее электродвигатель, шестеренчатый редуктор, блок регулирования числа оборотов вала электродвигателя, в электрическую схему которого

входят силовой управляемый выпрямитель для обмотки возбуждения электродвигателя, формирователь и усилитель управляющих импульсов, фазосмещающий мост, усилитель сигнала

рассогласования, потенциометр напряжения уставки, источники питания и тахогенератор, образующий вместе с усилителем рассогласования цель .обратной связи по скорости вращения вала электродвигателя, отличающееся

тем, что, с целью расширения диапазона регулирования производительности насоса и упрощения схемы его управления путем формирования управляющего импульса в момент равенства нулю напряжения, поступающего с

фазосмещающего моста на формирователь импульсов, и подачи управляющего импульса одновременно на два управляемых диода, в силовой выпрямитель последовательно с управляемыми диодами включены неуправляемые

диоды, а между фазосмещающим мостом и входом формирователя импульсов включен в запирающем направлении двухполупериодный выпрямитель.

2. Устройство по п. .1, отличающееся тем, что, с целью исключения влияния пульсаций выходного напряжения тахогенератора на устойчивость работы во всем диапазоне регулирования, тахогенератор подключен к усилителю рассогласования через интегрирующее звено, выполненное в виде RC-цепи.

3. Устройство по пп. 1 и 2, отличающееся тем, что, с целью исключения резкого повышения давления в насосах при включении аппарата путем плавного разгона электродвигателя, регулировочный потенциометр напряжения уставки подключен ко входу схемы через RC-цепь.