Релейный регулятор Советский патент 1979 года по МПК G05B11/14 

(54) РЕЛЕЙНЫЙ РЕГУЛЯТОР

Изобретение относится к области автоматики, а именно, к автоматическим регуляторам, в которых выходной сигнал является прерьюной функцией отклонения входного сигнала от данной величины - серий электрических импульсов, с модуляцией по частоте импульсов, с возможностью получения отдельных характеристик, например, пропорциональноинтегральной, пропорциональной характеристики с временной зависимостью. Известны рале иные ре гуляторы .ij и 2J Из известных релейных регуляторов наиболее близким по технической сущности является релейный регулятор, содержащий источник сигнала, суммирующий усилитель, трехпозиционное реле и цепь инерционной отрицательной обратной свя-г зи, подключенные к шине 1улеВого потенциала, первый выход цепи инерциошюй отрицательной обратной связи соединен со входом повторителя напряжения, виход источника сигнала подключен к первому входу суммирующего усилителя,

ВЫХОД которого сОедгвен со входом трехпоэиционного реле, пержый и второй выходы которого соедйнейы с развязывающим диодным элементом, выход которого подключен ко входу стабилизатора напряисения, и ключевой элемент| 31

Недостатками данного релейного регулятс а $ЮЛ;ЕИОТСЯ точность и малая надежнбсть.

Цель изобретения заключается в повышении точности и надежности регулятора,

Эта цель достигается тем, что в известный релейный регулятор введены ограничительные элементпл, усилитель и инвертор, подключеннь1й к шине нулевого потенциала, вход инвертора соединен с выходом повторителя напряжения, с первым выходом Стабилизатора напряжения и первыми входами ключевого элемента и усилителя, второй вход и выход которого подключены соответственно ко второму выходу стабилизатора напряжения и вхоДу цепи инерционной отрицательной обратной связи, первый выход инвертора соединен со вторым входом суммирующего усилителя, а второй выход - через первый ограничительный элемент - со вторым выходом цепи инерционной отрицательной обратной связи и со вторым входом Ключевого элемента, лервый выход которого через второй ограJ ничительнь1й ёлемевт, а второй выход через треттй ограничительный элемент подключены соо-геетственно к первому и вторс 4у выходам трехпозиционного реле.

На чертеже представлена функциональная схема релейного регулятора, содержащая источник сигнала 1, сумми рующий усилитель 2, трехпозиционное реле 3, конденсатор 4, разрядный резистор 5 и зарядный резистор 6, образующие инерционной отрицательной обратной связи 7, пшторитель напряжения 8, развязывающий диодкь1й элемент 9, стабилизатор напряжения 10, усилитель 11, инвертор 12, первый огранйчи1гельный элемент 13, ключевой элемент 14, нёремёшше резисто ял 15 и 16, операционный усилитель 17, диодный мостик 18, второй и третий ограничительные резисторы 19 и 20.

Релейный регулятор работает следующим образом. От источника сигнала 1 на первый вход суммирующего усилителя 2 поступает сигнал постоянного тока который сравнивается с иостУЙающйм на его второй вход сигналом цепи инерционной отрицательной обратной связи 7 Результирующий сигнал усиливается суммирующим усилителем 2 и поступает на вход трёхйозяцйонного реле 3. При мало величине сигнала трехпозиционное реле 3 находится в исходном состбяШи, ойределяемом полярностью подаваемого на нёИнвертйру1Ьщие входы операционных усилителей чрехпозиционного реле 3 напряжения смещения, а именно на его цервом выходе .- положительный потенциал, на втором - отрицательный. Сигкалы с выходов трехпозицйрйного реле 3 не проходят через запертые диоды раэвязьтающего диодного элемента 9 на вход цепи инерционной от}: ицательной обратной связи 7. При увеличении сигнала на входе трехпозиционного реле 3 из-за увеличения выходного сигнала источника 1 или умейьщения, вследствие разряда конденсатора 4 1ёрез разрядный резистор 5, сигнала цепи инерционной отрицательной обратной

651306

связи 7, происходит, в зависимости от полярности результирующего сигнала, переключение, например, первого выхода трехпозиционного реле 3. Напряжение на первом выходе трехпозиционного реле 3 становится отрицательным и через соответствующий Диод развязывающего диодного элемента 9 поступает на стабилизатор напряжения 10. Далее напряжение прикладывается ко входу усилителя 11. Усиление усилителя 11 устанавливается переменным peaicTOром 16. Напряжение с выхода усилите- . ля 11 поступает на вход цепи инерционной отрицательной обратной связи 7 и по цепи, образуемой ее зарядным резистором 6 и конденсатором 4, изменяет ся в направлении, противоположном первоначальному изменению входного сигнала, в данном случае в отрицательном направлении, приводя к уменьщению результирующего сигнала. ОтриЛательное приращение напряжения на конденсаторе вызывает также отрииательнре приращение результирующего сигнала на входе суммирУющего усилителя 2, при действии импульса напряжение уменьщается (изме няется в положительном направлении, так как по знаку для заданнь1х начальных условий оно выбрано отрицатель-, ным). В момент, когда напряжение на входе Tpexnod UHOHHof-o реле 3 уменьЩится до величины, соответствующей порогу выключения, трехпозиционное репе 3 перебрасывается в исходное состояние, действие йМпульса прекрашаетуся. На первом трехпбзииионнб го реле 3 появляется положительное напряжение. В иСхОдном состоянии трехпозиционного релё ёгО ьызсОды Ьтключены диодами ра язывак щег 0 диодного элемента 9 от цепи инерционной отрицательной . обратной связи 7. Необходимо отметить, что во время действия импульса отрицательное напряясеНие с первоговыхода трехпозиционного реле 3 поступало через ограничительный элемент 20 в цепь обратной связи ключевого элемента 14, приводя к открытию соответствующих диодов мостика 18. При этом операционный усилитель 17. ключевого элемента 14 охватьтается глубокой отрицательно обратной связью, а потенциал его инвертирующего входа становится равным потенциалу неинвертирующего входа. Следовательно, во время действия импульса второй выход цепи инерционной отрицательной обратной связи 7 с помошью ключевого элемента 14 подключается к выходу повторителя напряжения 8, Это свидетельствует о том, что во время действия импульса оба вьшода разрядного резистора 5 цепи инерционной отрицательной обратной связи 7 становятся эквипотенциальными, ток через разрядный резистор б не протекает, что эквивалентно отключению разрядного резистора 5 от конденсатора 4, Последнее необходимо для обеспечения раздельной (независимой) установки постоянных времени заряда и разряда конденсатора 4. Во время паузы потенциал на выходе стабилизатора напр51жения 10 относительно выхода повторителя напряжения 8 равен нулю. То же можно сказать но потенциале на выходе усилит еля 11. Это приводит во время паузы к эквипотенциальности зажимсна зарядного резистора 6 (фактическому; его отключению) . Во время паузы напряжение с выхода повторителя напряжения S, равное напряжению на зажимах конденсатора 4, прикладывается ко входу инвертора 12. Коэффициент усиления инвертора 12 устанавливается переменным резистором 15 и определяет интенсивность разряда конденсатора 4 через разрядами резистор 5, т.е.. Постоянную времени разряда. Можно показать, что шкапа установок постоянной времени разряда к.онденсатора 4 с помощью переменного резистора 15 нг шкала установок пос 6ян1аой времени его разряда с помощью переменного резистора 16 линейны. Налравле ние разряда конденсатора 4 всегда соответствует уменьшению напряжения на его зажимах. Это, при неизменном входном сигнале, приводит к увеличению разности величин входного сигнала от источника cifirHafta 1. и сигнала с выхода цепи инерционной отрицательной обратной связи 7 - выхода повторители напряжения 8, к увеличению разностного сигнала к повторному включению трехпозиционного реле 3, и, наконец, к появлению импульса на его первом выходе. Воздействие импульсов на объект регулирования, например, через исполнительный механизм постоянной скорости приводит через датчик регулируемого параметра (на чертеже не показаны) к постепенному уменьшению входного сигнала и к прекращению импульсов. Возмущающие факторы, действующие на объект, могут привести к изменению знака входного сигнала от источника

сигнала 1, что вызьшает возникновение положительных импульсов на втором выходе трехпозиционного реле 3 и к обратному воздействию исполнительного механизма на регулируемый объект. При большом коэффициенте усиления схемы возникновение импульсов происходит при малой величине входного сигнала, т.е. статическая ошибка регулирования будет

отсутствовать. Этр характерное свойство всех пропорционально-интегральных регуляторов. При скачкообразном изменении входного сигнала в начальный момент времени длительность первого

импульса будет пропорциональна величине входного сигнала. Коэффициент пропрорциональности устанавливается переменшлм резистором 16. Стабильность длителыюсти импульса обеспечивается

тем, что заряд конденсатора 4 осуществляется стабильным током через зарядный резистор 6, что достигается приложением к нему неизменного напряжения, .отсчитываемого относителыю выхода

псшторителй напряжения 8, ставшего возможным благодаря соединению одного из (общего вывода) стабилизатора напряжения 1О и одного из входов згоилителя 11 к выходу повторителя напряжения 8,

Использование изобретения позволяет повысить точность и надежность как самого регу лятора, так и точность ведения технологических процессов, приводящих к улучшению качества продукции.

Формула изобретения

40

Релейный регулятор, содержащий источник сигнала, суммирующий усилитель, трехпозиционное реле и цепь инерционной отрицательной обратной связи, подключенные к шине нулевого потенциала, пе{жый выход цепи инерционной отрицательной обратной связи соединен со входом повторителя напряжения, выход источника сигнала подаслючен к первому входу суммирующего усилителя, выход которого соединен со входом трехпозиционного реле, первый и второй выходы которого соединены с развязьюающим диодным элементом,, выкоа. которого подключен ко входу стабилизатора напряжения, и ключевой элемент, о т - л и ч а ю щ и и ,с я тем, что, с целыо повышения точности и надежности регу