Импульсный двухпозиционный регулятор Советский патент 1980 года по МПК G05B11/28 

1

Изобретение относится к об.пасти автоматики, а именно к автоколебаTejibHbuM релейным системзи регулирования - к импульсным двухпозиционным регуляторам, и предназначено для регулирования различных техно.лргических параметров, например температуры.

Известны импульсные двухпозиционные регуляторы 1, 2 и 3J.

Из известных импульсных двухпозиционных регуляторов наиболее близким по технической сущности к изобрете-, нию является регулятор, содёржгицйй контактный датчик, триггер Шмидта З

Недостаток данного регулятора заключается в его низкой .надежности.

Цель изобретения - повышение надежности регулятора.

Эта цель достигается тем, что в известный импульсный регулятор введены первый и второй ограничивающие элементы, накапливающий элемент и ключ, сигнёшьный вход которого подключен через первый ограничивающий элемент к первому входу триггера Шмидта, управляющий вход через второй ограничивающий элемент - к выходу триггера Шмидта, а выход - к первому выводу источника напряжения и через контактный датчик ко второму входу

триггера Шмидта, первый вход которого через накапливающий элемент соединен со вторым выводом источника напряжения..

На фиг. 1 представлена принципиальная электрическая схема регулятора; на фиг. 2 - временные диаграммы, поясняквдие процесс генерирования импульсов; на фиг. 3 - временные диаг10раммы, поясняющие изменение скважности импульсов в зависимости от положе-. ния движка задатчика, на фиг. 4 - статические характеристики регулятора. Регулятор содержит триггер Шмидта 1, состоящий из транзисторов 2 и

15 3, резисторов 4-11, перменного резистора 12, задающего скважность импульсов, и конденсатора 13, накапливающий элемент - конденсатор 14, первый ограничивающий элемент - резистор 15, уп20равляемый ключ (транзистор) 16, второй ограничивающий элемент (резистор) 17, контактный датчик 18, первую (минусовую) 19 и вторую (плюсовую) 20

25 шины питания. На фиг. 2, 3, 4 приняты следующие обозначения: 21, 22, 23 - кривые заряда и разряда конденсатора 14, 24, 25 - статические характеристики регулятора при разомкнутых замкнутых контактах датчика 18, 26 положения рабочей точки; Ug - потенциал базы транзистора 2 триггера Шмидта с уровнями: срабатывания транзистора 2 - Уф и отпускания его - и Ugbix выходное напряжение регулятора; Т - период следования импульсов; ty - длительность импульсов tj - пауза между импульсами и - напряжения на конденсаторе 14 . п относительная.длительность импульсов. Регулятор работает следующим образом. Триггер Шмидта 1 в зависимости от напряжения на базе транзистора 2 находиться в одном из двух устой чивых положений. Пусть в момент времени t {фиг. 2) установилось состоя ние триггера: транзистор 3 открйт, транзистор 2 закрыт. Падением напряжения на резисторе 11 транзистор управляемого ключа 16 насыщен. Резистор 15 Оказывается подключенным параллельнс резистору 4, общее сопротивление участка минусовая шина 19 питания - база транзистора 2.уменьшается; отрицательный потенциал Ug должен увеличиваться. При отсутствии конденсатор 14 потенциал Ugj, изменил ся бы скачком, а при его lioтенциал растет по кривой 21 по мере подзаряда конденсатора 14. В момент времени t потенциал Ug достигает уровня срабатывания Ucp, транзистор 2 открывается, транзистор 3 закрывается, напряжение Ug скачком увеличивается. При этом ток коллектора транзистора 3 прекращается, падение напряжения на резисторе 11 становится рав ным нулю, транзистор управляемого ключа 16 закрывается, резистор 15 от ключается, общее сопротивление участ ка минусовая шина 19 питания - база транзистора 2 увеличивается, отрицательный потенциал Ugj начинает умень шаться по шре разряда конденсатора 14 по кривой 22. В момент времени t потенциал i достигает уровня отпус кания Ug , при этом транзистор 2 закрывается, транзистор 3 открывается, напряжение ъь скачком падает, на cbffisaeTCH транзистор управляемого клю ча 16, подключается резистор 15, кон денсатор 15 начинает подзаряжаться по кривой 23. В момент времени t происходит оч редное опрокидывание триггера. Далее циклы повторяются. Происходит периодический ttpoiie с с генерирования импул сов. Разряду конденсатора 14 соответ t: ffSM HlHM4Ke на выходе регулятора ймпуЖса длительностью i, Зарйду - пауза tr, между импульсами. Отношение 11, к периоду Т ty определяет уровень воздействия на объект. Скваж ность есть Q T/t (, . С изменением величины сопротивлёнйя переменного резистора 12 изменяются участки кривых (экспонент) заряда и разряда конденсатора 14, приходящихся на зону гистерезиса триггера й UCP - UOT (фиг. 3) при t ic t f, величина сопротивления переменного резистора 12 мала; при t ц ft t j, - средняя величина сопротивления переменного резистора 12; при tj, t f, величина сопротивления переме11ного резистора 12 велика. Таким образом, с изменением величины (Сопротивления переменного резистора 12 меняется скважность импульсов на выходе регулятора. Переменный резис тор 12 является задат-. чиком скважности импульсов. . Если построить зависимость относительной длительности импульсов ty ty/T от величины переменного резистора 12 (статические характеристики регулятора), то последние будут иметь вид кривых, представленных на фиг. 4. Кривая 24 соответствует разомкнутому состоянию контактов датчика 18, а кривая 25 - замкнутому. Рабочая точка 26, соответствующая установившемуся заданному значению регулируемой величины, выбирается между кривыми 24 и 25. Если регулируемая величина мень- . ше заданной, то контакт датчика 18 замкнут, на объекте подается последовательность импульсов с относительной длительностью tj, , регулируемая величина растет. При превышении ре-/ гулируемой величиной заданного значения контакт датчика 18 размыкается, на объект будет подаваться последовательность импульсов с относительной меньшей t длительностью t лируемая величина начнет падать. Таким образом, процесс регулирования - ав1околебательный около заданного значения. Амплитуда автоколебаний (точность системы) определяется шириной зоны между кривыми 24 и 25, ширина зоны - величиной резистора 5 и может быть выбрана сколь угодно малой. При изменении уставки срабатывания контактного датчика 18 необходимо соответстве.нно изменить величину сопротивления переменного резистора 12 так, чтобы рабочая точка 26 оставалась между кривыми 24 и 25. Использование изобретения позволяет повысить надежность регулятора. Формула изобретения Импульсный двухпозиционный регуля,ор, содержащий контактный датчик, триггер Шмидта и источник напряжения, о тличающи, и с я тем, что, с целью повышения надежности регулятора, он содержит первый и BTOpoii ограничивающие элементы, накапливающий элемент я ключ, сигнальный вход которого подключен через первый ограничивающий элемент к первому входу триггера Шмидта, управляющий вход через

второй ограничивающий элемент - к выходу триггера Шмидта,, а выход - к первому выводу источника напряжения и через контактный Датчик ко второму входу триггера Шмидта , первый вход Которого через накапливагадий элемент соединен со вторым выводом источника напряжения.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Справочник по импульсной технике. Под ред. в.И. Яковлева, Киев, 1971, с. 456, рис. 14.9.

2.Кампе-Немм А.А. Автоматическое двухпозиционное регулирование, М.,

Наука, 1967, с. 31, рис. 2.1.6.

3.Авторское свидетельство СССР

W 395804, кл. G 05 В 11/28, 30.08.71 (прототип).

Vcp

-0/5

13

Hfto

CZb

-r-O

Vtux I 1

fl Ч 1 1 i

pU9.3

j „венс / Х)7

iwcamopa