Устройство регулирования мощности Советский патент 1980 года по МПК G05F1/66 

.. Изобретение относится к электротехйик и кюжет быть использовано при построении аналого-цифровых автоматизированны систем управления технологическими процессами. Известно устройство для управления мощностью, работа которого основана.на периодическом сравнении упрабляю1щего на пряжения с выходным напряжением генератора, пилообразного напряжения и на отпирании управляемого : вентиля, .включенного последовательно с источником переменного напряжения и нагрузкой,, на время, в течение которого выходное напряжение генератора пилообразного напряжения превышает управляющее напряжение l . Недостатком известного устройства наряду с большой длительностью рабочего цикла является и то, что при неизменном значении управляющего напряжения значение средней (за период питающего нагрузку напряжения) мощности в нагрузке периодически колеблется от максимапь. ного значений до нуля. При существующей тенденции к снижению инерционност11 объектов управления и сокращению времени проведения многих технологических ггроцессов, например, процессов диффузии, подобные колебания являются недопустимы ли. Все это существенно ограничивает облает ь использования известного устройства. Известно также устройство ипя управления мощностью, содержащее источник переменного напржкеаия, выход которого через управляемый вентиль подключен к выводам для подключения нагрузки и че рез делитель напряжения - к входу усилителя - ограничителя, выход которого, в свою очередь,подключен .к входу первого одновибратора непосредственно и к входу второго одновибр,зтора - через инвертор, элемент ИЛИ, входы которого подключены к выходам одновибраторов, а входы - к установочному входу щзоич-HO:fx вычитающего счетчика И одному из входов управляемого вентиля, блок ср. нения кодов, выход которого подклюнон к Щ«чшу зтрйвлаюЩёй: ёгсоду уйрайляёмого вентиля а входы - к выходам FfaspOTOB двоичного вычшающего счетчика и регибтра памяти, а также генератор импупьVCOB, бшОд Которого подключен к счетному входу двоичного вычитающего счеТчика 2 . ; Недостатком известного устройства яйпяется то, что оно не обеспечивает линейно зависиьюсти выходного сигнала ат ущ авляющего сигнала. Это существенным образом ограничивает Область его использования. Известное устройство йрактически нельзя использовать в обла ддюшшс высокими точностными характе р1астиками инвариантных системах, в которых возможна компенсация возмущений. Другим недостатком известного устройства является сравнительно невысо каяг стабильность выходного сигнала. Так, при изменении значения амплитуды напряжения на выходе источника переменного вагфяжйия на +1О% и -15% отнбЬЙТельho номинального, значение среднеймощностн изменяется соответственно на +21% ,7Ъ%. .,-, Цель изобретения - получение линейной зависимости вы5{;одного сигнала 6т управляюшегю сигнала и уменьшение нестабильностивыхОдногч сигнала. Поставленная цель достигается тем, что известное устройство снабжено преоб рЙзоватёлем код-напряжение, инТегратОром, сумматором,. нз ль-орга ном, делителем 1астоты на два, двоичным суммирующим счетчиком и амплит йным детектором, вход которого 1 подключен к выходу Делителя напряжения, а выход-через ин- ТеграТор - к входу сумматора, другие В5СОДЫ которого, в свою очередь ,подклю чены к выходам делителя напряжения и П1эеобраз6вателя код-напряжен йё, и Ъыход сумматора подключен к входу вУход нуль-органа подключен к управляющему входу регистра памяти, входы которо го ПоДКлю 1ены К выходамразрядов дйоичногО суммирующего счетчика, при. этом выход второго одновибратора подключен к установочным вводам интегратора и Двоичного суммирующего счетчика, а счет ный вход последнего через делитель частоты На два подключен к входу генерато -: имп5ШЬсОв. -; :: :::.; -;:;:-- : :,-.::г.г-. На чертеже приведена функциональная. схема устройства; -- ч--- - Устройство для Управления мощностью содержит источник 1 переменН01 0напряжения, делитель 2 HanpHHfeiiHH,усилительограничитель 3, первый и второй одновибраторы 4 и 5, инвертор 6, элемент ИЛИ 7, управляемый вентиль 8, нагрузку 9, генератор 10 импульсой, д воичный вычитающий счетчик 11, блок12 сравнениякодов, регистр 13 памяти, амплитудный детектор 14, интегратор 15, сумматор 16, нуль-орган 17, преобразователь 18 код - напряжение, делитель 19 час- тоты на два, двоичный ;суммирующий счетчик 20,: Устройство работает следующим образом. , ; С выхода источника 1 перемещенного напряжений снимается напряжение : U(t)-Uj,S1tt , где Uc и чейт|я амплитуды и периода напряжения и (t). Это напряжение поступает н ёпосредствепно на вход управляемого вентиля 8 и через делитель 2 напряжепия с коэффициентом передачи К - на входы усилителя граничителя 31,амш1Ит иого детектора 14 и сумматора. 16. С выхода усилителя-ограничителя 3 сни-. мается последовательность дву полярных прямоугольных импульсов напряжения, причем моменты смены полярности выходного напряжения усИЛ1й еля-)Граничителя. 3 совпадают с моментами перехода напряжения ) через нуль. Одновибраторы 4 и 5 формируют сигналы на выходе при изменении полярности входного напряжения с отрицательной на положительг. ную- Таким образом, на выходе второго одновибратора 5 Ьйгнапьг появляютсй в моменты изменейий полярности напряжения и. (.-t) с положительной на отрицательную , а на выходе элемента 7 ИЛИ - в моменты перехода напряжения 1) (-t) через нуль. По сигналам с выхода второго одновибратора 5 устанавливается в нулевое состояние двоичный суммИруюший счетчик 20, а на выходе интегратора 15 устанавливается напряжение, равное нулю. После этого выходное напряжение U2(-t) интегратора 15 изменяется во времени по следуютему закону: .и, 7 t ы. где К DC - напряжение на выходе амплитудного детектора 14, - побТОяННаяинтегрирования интегратора 15. Это Напряжение подается на вход сумтйатОра, На Другие входы которого посту 21 пает напряжение K UgS-th -- t , .,.,.,,..,С с выхода делителя 2 напряжения и напряжение выхода .... 2. ВХ образователя 18 код-напряжение. Здесь Q. - значение входного двоичного кода, UQ / 2 - значение коэффициента преобразования прерфазоватепя 18 кЬд-. вапряжение и Ц - число его двоичных раёрядов. При этом с выхода сумматора 16 снимается напряжение; 2,- -. Щ.с и( 1 Когда это напряжение станет . равным нулю, сработает нуль-орган 7. Сиг нал с его разрешает перезапись параллельного двоичного кода М с выходов разрядов двоичного суммирующего счетчика 20 в регистр 13 памяти. Длительность -t интервала времени от момента появления сигнала на выхоДе второго одно вибратора 5 до момента появления сигнала fia выходе нуль рга о. СИ на 7 1фй офеДеляется из равенстёа ..СИ J с-. - -е-. , .-.-: ч. йоминйлЬньЙ зна- где UCH Тси чёния амплитуды и периода напряжений; При частоте х снимаемых с выход 1ренерато5а 10 импульсов, равной ...l . сн значение кода, занесенного в регистр 13 м -ttg )t fetaMsrrn, определится -1 - сн где tl - число двоичных разрядов счет чиков 11 и 20. Схема 12 сравнения кодов вырабатывает сигнал в момент равенства кода MJ коду, снимаемому с выходов ра ядов двоичного вычйтаютйего счетчики 11, На установочный вход последнего nofcryпают сигналь с выхода логического элемента ИЛИ 7, которые устанавливают его в состояние, соответствующее крду 2 - 1. Можно показать, что длигёйь ность Ьо интервала времени от момея а появления сигнала (этот сигнал открывает управляемый вентиль 8) на выходе рка 12 сравнения кодов до момеш-а ;прявления сигнала (этот сигнал jaaKpbJвает управляемый вентиль 8) на выХРДе элемента ИЛИ 7 определится при 7 1 Те f сн , a значениё средней за ролпериода напряжениямощности, рассеиваемой в активной нагрузке 9 с сопротивлением, как. Уо./i JL : 41Г-ЬА . - ЧТс 41c Тс / ср -R Учитывая, ЧТС) При Т-T,..-t 0 СМ ч -. О с учетом равенства (1) получим: cUcH ,, 2 :2;-R Из прспеднего выражения следует, ;что при-изменетаи значения DC относительно йдШнвЙЬЙР р,. значения и г Ha:-flO% и: -15% значеШ, РСО измёняёТЬя ;на lOto и 15%, что примерно в 2 раза меньше; teiit уттр&тбтипа.; ; . Изобретение обесйегивае линейный характер зависимости .выхорпого сигнала от управляющего с агнала -.двоичного кода. Этр позволяет успешно ис;пользовать его при построений автоматиз юёанных ийвариантных систем управленски, работающих 6 режиме непосредственного цифрового упг1авлен)1я. Как исследо- : вания, подобнагр система способна рбеспеч1еть бопее выйокое качествр проведения технол6г йческ1 Х.. пройессбё и более хорошую восп эоизводимостЬ рез5 ьтатЬВо Ф о р м у па :и з о б .р е т е км я. Устройст&о рёгуйироёаПия мрщПости, содержашее источник переменного напряжения, вь1хдд йэторого через управлаемый. вентиль подключен к выводам для подклк чення нагрузки и Через делителЬ напряжения к входу усилителя -ограничителя. Выход которого подключен к входу первого одновибратора непосредственно, а.к входу второго одНовибратора - через инвертор, элемент ИЛИ, входы которого подключены к выходам однрвибраторов, выход элемента ИЛИ - к установочному вхоДу дво-йчного вычитающего счетчика и одному из управляющих входов управляемого вентиля, блок сравнения кодов, выход которого подключен к другому управляющему входу управляемого вентиля, а входы к выходам разрядного двоичного вычитающехч) счетчика и регистра памяти, а акже генератор импульсов, выход котобгр подключен к счетному входу двричвого вычетаюшего счетчика, о т л и 5 а ю щ е е с я тем, что, с целью получения линейной зависимости выходногч) сигнала от управляющего сигнала и уменыыения нестабильности выходного сигнала, оно снабжено преобразователем код-напряжение, интегратором сумматооом, HyTifcF-opraHOM, делителем частоты иа ива, двоичным сум «фующим счетчиком и амплитудным детектором, вход котфого подключен к выходу напряжения, йЫход - через интегратор к входу сумматора, другие входы которого подключены к выходам делителя напряжения и преобразователя код-напряжение, выход сумматора подшйочен к оду купь-ojpraHa, выход нуль-органа

подключен к управляющему входу регистра памяти, входы которого подключены к выходам разрядов двоичного суммирующего счетчика, при этом выход вторбго одновкбратора подключен к установочным входам интегратора и двоичного суммирующего счетчика, а счетный вход последнего через делитель частоты на два подключен к входу генератора ик пульсов.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Патент США № 3584291, кл. 323/18, 1971.

2. Патент США № 3691452, кл. 323/19, 1972.