Устройство для управления мощностью Советский патент 1980 года по МПК G05F1/64 

Изобретение относится к электретах- нике и может быть использовано при построении аналого-цифровых автоматизированных систем управления технологическими процессами. Известно устройство для управления мощностью, работа которого основана на периодическом сравнении управляющего напряжения с выходным напряжением г&нератора пилообразного напряжения и на; отпирании управляемого вентиля, включенного последовательно с источником переменного : напряжения и нагрузкой на время, в которого выходное напряжение генератора пилообразного напряжения превышает управляющее напряжение i . Недостатком известного устройства наряду с большой длительностью рабочего цикла является то, что при неизменном значении Управляющего напряжения значение среяней (за период питающего нагруз ку напряжения) мощности, рассеиваемой в нагрузке, за время рабочего цикла меняется от максимального значения до нуля. Эти недостатки при существующей тенденции к снижению инерционности объектов управления и сокращению времени проведения многих технологических процессов, например процессбв диффузии, существенно ограничивают область использования известного устройства. Наиболее близким по те.хнич8ской cyutкости к изобретению является устройство для управления мощностью, содержащее йуль-орган, вход которого соединен с клеммой дпя подключения источника переменного напряжения и с входом управляемого вентиля, а ВЬРСОД подключен к первому управляющему входу управляемого вентиля и к первому входу двоичного вычитающего счетчика, выходы разрядов которого соединены с соответствующими входами первой группы узла сравнения кодов, а входы второй группы подсоединены к клеммам для подключения источника управляющего кода, а выход узла сравне74ния кодов соединен с вторым управляющим входом управляемого вентиля, выходом под ключенного к выходной клемме, и генератор переменного напряжения Иэвесгное устройство не обеспечивает линейной зависимости выходного сигнала от управляющего сигнала. Это существенны образом ограничивает область использо вания. В частности, известное устройство практически нельзя использовать при построении обладающих высокими точностями характеристиками комбинированных инвариантных систем управления, в которых возможна компенсация основных возмущений. Цель изобретения - получение линейной зависимости вьгсодного сигнала от управ- Л5пощего сигнала. Поставленная цель достигается тем, что в устройство введены блок сравнения, источник положительного постоянного капряжения, источник отрицательного постоянного напряжения, усилитель постоянного тока, ключ, логическая схема ИЛИ, два конденсатора й- резистор, а генератор перемейного напряжения выполнен в виде генератора синусоидального напряжения, причем выход нуль-органа соединен с одним из входов логической схемы ИЛИ и с входом генератора синусоидального напряжения, выход которого через первый конденсатор подключен ко входу усилителя постоянного тока, куда также через резистор включен источник отрицательного постоянного напряжения, выход усилителя постоянного тока подключен к одному из входов блока сравнения, а через параллельную цепочку из второго конденсатора и ключако входу указанного усилителя, источник положительного постоянного напряжения подключен к другому входу блока сравнения, вьЕход которого соединен с другим входом логической, схемы ИЛИ, выходом подсоединенным к управляющему входу ключа, кроме того, выход блока сравнения соединен со вторым аходом двоичного вычитающего счетчика. ; На- фиг, 1 приведена функциональная схема устройства} на фиг. 2 - временные диаграммы, поясняющие работу устройства. Устройство для управления мощностью содержит источник 1 переменного напряжения, нуЛь-орган 2, управляемый вентиль 3, нагрузку 4, подкшоч энную к выходной клемме, двоичный вычитающий счетчик 5, узел 6 сравнения кодов, генератор 7 синусоидального напряжения, источники 8 и 9 отридатетьнрго и положительного постоянного напряжения, усилитель 10 постоявн ного тока, блок 11 сравнения, ключ 12, 1 ковденсаторы 13 и 14, резистор 15, логическую схему 16 ИЛИ, Устройство работает следующим образом, С выхода источника 1 переменного напряжения (диаграмма сц на фиг. 2) напнряжение U (t) U-Sir (у иТ- амплитуда и период напряжения U (t) ) псх упает на вход управляемого вентиля 3 и на вход нуль-органа 2. В моменты перехода напряжения и, (i) через нуль-орган 2 он вырабатьшает сигналы (диаграмма rf ка фиг, 2f, по которым закрьшается управляемый вентиль 3, а двоичный вычитающий счетчик 5 устанавливается в состояние, соответствующее коду 2 -1, где п - число двоичньсх разрядов счетчика 5 (временные диаграммы на фиг, 2 даны ДЛя случая п 3), Одновременно сигнал с выхода нульг-органа 2 синхронизирует генератор 7 синусоидального напряжения, который выбирает напряжение ( ) А с амплитудой А (диаграммы гГ на фаг, 2 и, пройдя через схему 16 ИЛИ, замыкает ключ 12, сбрасывая тем самым выходное напряжение усилителя 10 постоянного тока на нуль. С вьСхода усилителя 1О постоянного тока после этого снимается напряжение (ключ 12 разомкнут) . , АС 43Ct u, C.Q - напряжение с в. источника 8 отрицательного постоянного напряжения; С и С. - емкости конденсаторов 13 и 14| - сопротивление резистора 15 (диаграмма Z на фиг. 2), напряжение поступает на один вход блока 11 сравнения, на другой аход которого поступает напряжение Е с выхода источника постоянного положительного напряжения, В момент равенства напряжений (J ( t ) и Е срабатьшает блок 11 сравнения (диаграмма Э на фиг. . . ПриI этом на счетный вход счетчика 5 поступает первый счетный импульс (и счетчик 5 пераходитв состояние, соответ ствующее коду 2-2). Время tj выхода первого импульса определяется из равен- . ства C, 41t . Одновременно по сигналу с блока 11 сравнения на короткий промежуток времени замыкается ключ 12, Выходное напрянсение усилителя 10 псзстоянкого тока скачкообразно уменьшается до нуля за счет разряда конденсатора 13, а после размыкания ключа изменяется во време по следующему закону: NCДх U, t t в момент равенства напряжений U,{t н Е вновь срабатывает блок 11 сравн ния. Счетчик 5 переходит в состояние, ответствующее коду 2 -3, а напряжение выходе усилителя 10 постоянного тока при t t определяется как , kC АК .W-,. Это напряжение вновь сравнивается напряжением Е , и т.д. Узел 6 сравнения кодов осуществляе сравнение кода 2 -1-N , соответствующ го текущему состоянию двоичного вычнт юшего счетчика 6 и входного кода Hgji являющегося управляющим сигналом (N число счетных импульсов, поступивщих на счетный выход счетчика 5). В моме равенства этих кодов узел 6 сравнения кодов вырабатывает сигнал (диаграмма на фиг. Щ, открывающий управляемьй ee тиль 3. Переменное напряжение подключается к нагрузке 4 с сопротивлением (форма напряжения на нагрузке показана на диаграммеэ)с фиг. 2). Время t N вы.хода К -го СМЕТНОГО И пульса, переводящего счетчик в состоян соответствующее коду N ex (диаграммы даны для Иду. 2), определяетс из равенства Е . 4Xt s,, а значение средней (за полпериода напряжения Од (t) ) мощности, вьщеляемой нагрузке 4, определяется как () .fi%.4i R 2 т .-При выполнении соотношений --1(2 - справедливо. венство Л.- tN 1 43ttU 2( jt AJt ft п 91 С учетом того, что а 2 - Н -о , и . Р 2R Предлагаемое устройство обеспечивает линейную зависимость выходного сюнала от управляющего сш ала-код/а. Это позволяет использовать его при построении автоматизированньк цифровых инвариантньсх систем управления мощностью и связанаыми с ней параметрами. -Формула изобретения Устройство для управления мощностью, содержащее нуль-орган, вход ксггорого соединен с клеммой для подключения источника переменного напряжения и с входом управляемого вентиля, а выход подключен к первому управляющему входу управляемого вентиля и к первому входу двоичного вычитающего счетчика, выходы разрядов которого соединены с соответствующими входами первой группы узла сравнения кодов, а входы второй группы подсоединены к клеммам для подключения ис- управляющего кода, а выкод узла сравнения кодов соединен с вторым управляющим входом управляемого вентиля, выходом подключенйого к выходной клемме, и генератор переменного напряжения, отличающе.еся тем «гго, с делыо расширюния области применения путём получения линейной зависимости вььходного сигнала от управляющего сигнала,в него введены блок сравнения, источник Положительного постоянного напряжения, источник отрицательного постоянного напряжения, усилитель постоянного тока, ключ . логическая, схема ИЛИ, два конденсатора и резистор, а генератор переменного напряжения выполнен в виде генератора синусоидального напряжения, причем вькод нуль органа соединен содним из входов логической схемы ИЛИ и с входом генератора синусоидального напряжения, выход которого через первый конденсатор подключен ко нхоДу усвяитепя постоянного тока, куда также через резистор включен источник отрицательного постоянного напряжения, вькод усилителя постоянного тока подключен к одному из входов блока сравнения, а через параллельную цепоЧку из второго конденсатора и ключа - ко входу указанного усилителя, источник положительного постоянного напряжения подключен к другому входу блока сравнения, выход которого соединен с другим входом логической схемы И/1И, выходом подсоединенным к управляющему аходу ключа, кроме того, выход блока сравне 77483918,

ния соединен со вторым входом двоично-1, Патент США № 3584291, 323-18

го вычитаюшего счетчика, -

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

2. Патент США Ne 3691452, 323-19. 1972.

Hf

rt

Hf

«

х.

71; ш/1/-п у|лмихп

I nil I I I nil I I

i/ tj