АВТОМАТИЧЕСКИЙ КОМПЕНСАТОР Советский патент 1970 года по МПК G01R17/06 

Изобретение иредназначено для измерения физических величин и может быть использовапо в автоматических потенииометрах, телеметрических устройствах и т. д.

Известные электромеханические компенсаторы с трехиозиционным регулированием обладают малой разрешающей сиособностью и невысоким быстродействием.

Предложенный автоматический компеисатор отличается тем, что обмотки двигателя и коммутирующие элементы соединены в мостовую день, диагональ которой, содержащая фазосдвигающий конденсатор, соедииена с цепью из двух встречно включенных вентилей, а общая точка носледних через соиротивление и бесконтактный ключ торможения соедннена с общей точкой коммутирующих элементов. Цепь управлеиия бескоитактного ключа торможения через потеициальный логический инвертор соедииена с фазодвигающим конденсатором.

Это позволяет повысить разрещающую способность и динамическую точность конденсатора.

Для упрощения и иовыщеиия надежности компенсатора потенциальный логический инвертор выиолнен в виде мостовой цепи, образованной активными сопротивлениями, одна диагональ которой через выирямитель подключена к фазодвигающему , конденсатору,

другая диагональ - к источнику питания. К плечу : 1оста, по которому протекает разность токов источников, соедниенных с диагоналями мостовой цепи, иодключена цепь управления бесконтактного ключа торможения двигателя.

На фиг. 1 приведена схема автоматического компеисатора с управлеиием устройства дииамического торможения от отдельного фоточувствительного элемента; на фиг. 2 - то же, с уиравлеинем с помощью иотепциального инвертора.

Измеряемая велнчина / вводится в преобразователь, который соединен с формирователем 3 комиенсирующего сигнала и измерителем 4 рассогласования, включеиными иоследовательио.

Измеритель рассогласования иредставляет собой чувствительный светолучевой гальваиометр, который с помощью зеркальца, укрепленного на подвижной части, иаправляет поток света от осветителя 5 в сторону фоточувствптельных элементов 6, 7 и 8. Эти элементы соединены с релейными устройствами 9,

10, 11 соответственно, а последние с бесконтактными, например, иолуироводниковыми ключами 12, 13 и 14. Ключи 12 и 14 и обмотки 15 и 16 отрабатывающего двигателя образуют мост, к одной днагонали которого, обраприсоединен источник 17 питаиия (неременного тока). В другую диагональ моста включены фазосдвигаюш,ий коиденсатор 18 и ценочка нз поеледовательно и встречно включенных вентилей 19. Мелсду обш,ими точками вентилей 19 и ключей 12 и 14 последовательно включены ограничительное сопротивление 20 н ключ 13. Ротор 21 отрабатывающего двигателя кинематнчески связан с формирователем 3 комненсирующего сигнала и цеиью вывода выходной величины 22.

Предложенный компенеатор работает следующим образом.

Входная величина воздействует на преобразователь 2, который преобразует ее в напряжение постоянного тока. Это напряжение компенсируется нанряжением, получаемым от формирователя 3 комненснрующего сигнала. Разность этих напряжений прикладывается к обмотке измерителя 4 рассогласования.

Поток света, создаваемый осветителем 5, отражается от зеркала, укренленного на подвижной системе, и попадает на один из трех фоточуветвительных элементов 6, 7 или 8. Элемент 7 расиоложен таким образом, что свет на него понадает только тогда, когда разкость напряжения от иреобразователя входиой величины и формирователя комненснрующего сигнала меньше установленного порога чувствительности компенсатора (т. е. лежит в пределах зоны чувствнтельностн). Сигиал с фоточувствительного элемента 7 подается на релейное устройство 10, управляющее состоянием бесконтактного ключа 13.

Фоточувствительные элементы 6 н 8 через свои релейные устройства 9 и 11 управляют состоянием . ключей 12 и 14 соответственно. Фоточувствительные элементы 6 н 8 освещаются ири нереходе границы зоны чувствительности компенсатора, причем элемент 6 расположен, нанрнмер, на нижней, а элемент 8- на верхней границе зоны.

Релейные устройства настраиваются таким образом, чтобы нри освещении фоточувствительного элемента соотве1ствующий ключ находился в открытом состоянии. Отпирание ключей 12 и 14 приводит к тому, что к обмоткам 15 и 16 отрабатывающего асинхронного двухфазного двигателя прикладывается переменное напряжение от источника 17 питания. Конденсатор 18 при этом оказывается включенным носледовательно в одну сторону нз обмоток и сдвигает фазу тока. В зависимости от того, который из ключей (12 или 14) находится в открытом состоянии, одна или другад обмотки получают сдвиг фазы тока и ротор двигателя, кинематически связанный с формирователем выходного сигнала, вращается 3 одну или другую сторону. Ротор вращается до тех пор, пока разность напряжений, приложенная к измерителю рассогласования, не станет меньще порога срабатывания, т. е. когда световой поток перестает освещать элементы 6 или /. и ключи 12 и 14 закрываются.

Так как ротор срабатывающего двнгателя и элементы кинематнческой связн и формирователя комиеиспрующего напряжеиия обладают инерционностью, то возможно, что движение ротора будет продолжаться и после закрытия ключей 12 или 14, вызывая срабатыванне ключа, соответствующего другой границе. В результате возннкнут автоколебання возле положения равновесия (нри достаточно

высоком коэффициенте усилеиия комненсатора). Для предотвращения этого нежелательного явлення в нредложенном компенсаторе предусмотрено динамическое торможение двигателя в зоне его нечувствительности.

При открывании ключа 13 через обмотки двигателя вентили 19 и сопротивление 20 протекает пульсирующий постоянный ток, вызывающий быстрое торможенне ротора двнгателя. Сопротивление 20 для ограничения

величины тормозного момента.

Угол поворота подвижной системы нзмернтеля рассогласовання ограничен для того, чтобы нри больщих иапряжениях рассогласовання луч света не уходил за пределы зоны нечувствительности и фоточувствнтельный элемеит, установленный на границе этой зоны, был освещен.

Экснлуатацнониые качества комиепсатора могут быть повышены, если в качестве датчика системы динамического торможения двигателя использовать не отдельный фоточувствнтельный элемент, а фазосдвнгающий коиденсатор системы реверсивного управления двигателем (см. фиг. 2). Кроме того, это нозволяет повысить чувствительность компенсатора (уменьшить щирину зоны нечувствительности) нри неизменной чувствительности индикатора рассогласования за счет блоее близкого расиоложения фоточувствнтельных эле

ментов верхней и нижней граннцы зоны нечуствительности.

Входная величина (см. фнг. 2) подается не цени ввода 23 на преобразователь входиой величины 24, к которому через обмотку измерителя 25 рассогласования подключено параллельно сопротивление (щунт 26). Зажимы щунта через индикатор 27 присоединены к выирямителю 28, который соединен с нотенциал-регулятором 29, а последний - с источНИКОМ 30 питания.

Световой поток, создаваемый осветителем 31, отражается от зеркала, закрепленного на подвнжной части фотогальваиометра - измернтеля рассогласования, и направляется в

сторону расположения фоточувствительных элементов 32 и 33, которые через релейные устройства 34 и 35 соединены с бесконтактными ключами 36 и 37. Ключи 36 и 37 и обмотки 38 и 39 отрабатывающего двигателя образуют мост. Источннк 40 нитания присоединен к одной диагонали моста (общим точкам обмоток двигателя и ключей 37 и 36). В другую диагональ моста включены фазосдвигающий конденсатор 41,

форматора 42 и цепочка из встречно и последовательно включенных вентилей 43. Между общей точкой вентилей н общей точкой ключей 36 и 57 включены последовательно ограничительное сонротивленне 44 и бесконтактный ключ 45.

Вторичная обмотка трансформатора 42 соединена с мостовым выпрямителем 46, выходные зажимы которого соединены с одной из диагоналей моста на сопротивлениях 47, 48, 49 и 50, образующих потенциальный логический инвертор. Другая диагональ этого моста соединена с выходом мостикового выпрямителя 51, вход которого присоединен к источнику питания 52. Одно из сопротивлений ийвертора (в рассматриваемом случае - сопротивление 49) соединено с бесконтактным ключом 45.

Ротор 53 отрабатывающего двигателя кинематически связан с потенциал-регулятором 29.

Входная величина, нреобразованная в напряжение, сравнивается с падением напряжения на шунте 26, а их разность подается на измеритель 25 рассогласования. Шунт с последовательно включенным индикатором 27 питается током от выпрямителя 28. Ток регулируется в цепи индикатора и шунта с помощью изменения нанряжения па входе выпрямителя потенциал-регулятором 29.

Управление отрабатывающим двигателем (аналогичное), показанному на фиг. 1, осуществляется с помощью бесконтактных ключей 36 и 37, релейых устройств 34 и 35 и фоточувствительных элементов 32 и 33, установленных па границах зоны нечувствительности и освещаемых потоком света от осветителя 31.

Устройство динамического торможения состоит из вентилей 43, сопротивления 44 и бесконтактного ключа 45. Состояние ключа определяется напряжением, снимаемым с одного из плеч 49 потенциального логического инвертора. Одна из диагоналей инвертора питается через выпрямитель 51 от источника питания 52, а другая - через выпрямитель 46 от трансформатора 42, напрягкение на который подается только в том случае, когда открыт один из ключей 36 или 37. При одновременном питании инвертора от обоих выпрямителей токи Б плече 49, создаваемые выпрямителями t6 и 51, равны но величине и противоположг1ы но направлению, падение нанрялсения на плече равно нулю и ключ 45 закрыт.

Если закрыты ключи 36 и 37, что происховдт при нахоладении компенсатора в пределах

зоны нечувствительност, и на фоточувствИтельные элементы 32 и 33 не попадает свет, то к первичной обмотке трансформатора 42 не прикладывается нанряжение и потенциальный логпческий инвертор получает питание только от выпрямнтеля 51. В результате падения напряжеппя па плече 49 открывается ключ 45 и начинает работать спстема динамического торможения.

В предложенном компенсаторе торможение отрабатывающего двнгателя начннается сразу же, как только компенсатор оказывается в зоне печувствительпости, что существенно улучшает динамические характеристики и увеличивает надежность его работы.

Предмет нзобретения

1.Автоматический компенсатор, содержащпй преобразователь входного спгнала, формирователь компенсирующего напряжения, измеритель рассогласования, например, светолучевой гальванометр с двумя фотоэлектрическими преобразователями, два коммутирующих элемента, включающих отрабатывающий, например, двухфазный асинхронный двигатель, отличающийся тем, что, с целью новышения разрешающей способностп и динамической точности компенсатора, обмоткп двигателя и коммутирующие элементы соединены в мостовую цепь, диагональ которой, содержащая фазосдвигающий конденсатор, соединена с цеиью из двух встречно включенных вентилей, а общая точка последних через сонротивление и бесконтактный ключ тормол ения соединена с общей точкой коммутирующих элементов, причем цепь управления бесконтактного ключа торможення через потенциальный логический инвертор соединена е фазосдвигающим конденсатором.

2.Компенсатор по п. 1, отличающийся тем, что, с целью упрощения и повышения надежности компенсатора, потенциальный логический инвертор выполнен в виде мостовой цепи, образованной активными сопротивлениями, одна диагональ которой через выпрямитель подключена к фазосдвигающему конденсатору, другая диагональ - к источнику питания, а к плечу моста, по которому протекает разность токов нсточнпков, соединенных с диагоналями мостовой цепи, подключена цепь управлеппя бесконтактного ключа торможепия двигателя.