Способ управления пьезотрансформатором высоковольтного усилителя электрогидропневматического преобразователя Советский патент 1980 года по МПК F15C1/00 

электрогидропневматическогр преобразователя.

На чертеже представлена блок-схема устройства, реализующего предлагаемый способ.

Устройство содержит генератор 1, усилитель мощности 2, пьезотрансформатор 3, выпрямитель 4, электропневмо(гидро) преобразователь 5, блок обратной связи 6 и прерыватель 7. Изменением f/уст изменяют частоту генератора 1 и после усиления усилителем мощности 2 его выходных импульсов устанавливают рабочую точку на участке с максимальной крутизной амплитудно-частотной характеристики пьезотрансформатора 3.

При этом частота возбуждения пьезотрансформатора 3 пропорциональна разности сигналов ({/уст - Uoc), отличается от резонансной. При поступлении входного управляющего сигнала f/ynp на прерыватель 7 цепь обратной связи разрывается, частота генератора и амплитуда его выходных импульсов также скачком изменяется, что приводит к быстрому изменению выходного напряжения {/вых высоковольтного усилителя. Последнее приводит к повышению быстродействия электрогидродинамических (пневматических и гидравлических) преобразователей ЭПП (ЭГП) 5 вследствие следующих обстоятельств. При управлении электрогазодинамическими и электрогидродииамическимй преобразователями рабочий диапазон изменения высокого напряжения на электродах преобразователей, поступающего с выхода ПЭТ, изменяется в пределах

,

где t/K - напряжение, при котором возникает коронный разряд; t/np-напряжение искрового пробоя межэлектродного промежутка. Поэтому при дискретном управлении в данном случае нет необходимости снижать минимальное напряжение Увых. мин, снимаемое с выхода ПЭТ, до нуля, а достаточно его сделать меньшим UK, т. е.

.MHH С,

(при .ЭТОМ на выходе электропневматических ЭПП или электрогидравлических ЭГП преобразователей давление будет равно исходному значению, соответствующему отсутствии электрического сигнала на электродах ЭПП (ЭГП).

Отсюда следует, что при реализации предлагаемого способа управления высоковольтными усилителями на ПЭТ в устройствах преобразования электрических сигналов в пневматические или гидравлические целесообразно выбрать начальные частоты возбуждения пьезоэлектрического трансформатора, отличные от нуля, которым соответствует выходное напряжение УВЫХ. мин.

В свою очередь максимальная величина

напряжения на электродах ЭПП (ЭГП) f/вых. макс , (т. е. максимальная величина напряжения t/вых. макс на выходе пьезоэлектрического трансформатора) при преобразобанйй сйгйалЬв равна

(1,5-2)3,

(Js

С учетом последнего начальная частота возбуждения пьезотрансформатора, отличная от резонансной и от нулевой, выбирается на участке с максимальной крутизной его амплитудно-частотной характеристики. Это в свою очередь улучшает динамические характеристики процесса управления ПЭТ

и в целом процесса преобразования электрических сигналов в пневматические или гидравлические.

В предложенном способе управления ПЭТ повышение быстродействия достигается

прежде всего вследствие того, что при наличии обратной связи управления усилителем, управляющим воздействием, разрывают цепь обратной связи, тем самым изменяя одновременно частоту и амплитуду напряжения возбуждения пьезоэлектрического трансформатора. Кроме того, так как начальная частота напряжения возбуждения пьезотрансформатора выбирается отличной от нулевой (и резонансной), то

пьезотрансформатор, как электромеханическая колебательная система, уже имеет собственные колебания. Поэтому при поступлении управляющего сигнала происходит более быстрый «захват управляющей

частоты собственной частотой ПЭТ- и, как следствие, сокращается время переходного процесса по установлению выходного напряжения ПЭТ, соответствующего логической единице. Последнее подтвердили проведенные многочисленные эксперименты.

Повышению быстродействия предлагаемого способа управления способствует и то обстоятельство, что начальная частота возбуждения ПЭТ /нач (которой соответствует

выходное напряжение t/вых. ) выбирается на участке с максимальной крутизной амплитудно-частотной характеристики ПЭТ. Это обеспечивает при изменении частоты быстрый переход от С/вых. ,

соответствующего логическому «О выходного сигнала электропневматических и электрогидравлических преобразователей, нагруженных на ПЭТ, до f/вых. макс, соответствующего логической «1 выходного

сигнала ЭПП и ЭГП.

В схеме (см. чертеж), реализующей предлагаемый способ управления высоковольтным усилителем-стабилизатором, в качестве прерывателя 7 используется триггер с

раздельным унравлением (t/BXi и f/вх,)При дискретном управлении высоковольтным усилителем - стабилизатором, а следовательно, и при дискретном управлении ЭПП (ЭГП) при подаче сигнала на вход,

например на вход f/axj, выходное напряжение на выходе высоковольтного выпрямителя (на входе ЭПП или ЭГП) равно . мин (логический «О). При подаче входного сигнала t/вх, выходное напряжение усилителя становится 5 равным логической «1. В свою очередь данные дискретные электрические сигналы преобразуются в пневматические или гидравлические сигналы с помощью электропневматических ю или электрогидравлических преобразователей с непосредствениым преобразованием сигналов. Таким образом, одновременно резкое измеиение частоты и амплитуды напряже- 15 ния возбуждения пьезотрансформатора позволяет увеличить быстродействие дискретных электропневматических и электрогидравлических преобразователей с таким способом управления высоковольтным 20 усилителем на ПЭТ с обратной связью. Технико-экономические преимущества предлагаемого способа состоят в увеличении быстродействия управления пьезотрансформатором высоковольтного усили- 25 теля электропневматического преобразователя. Формула изобретения Способ управления пьезотрансформатором высоковольтного усилителя электрогидропневматического преобразователя путем изменения частоты напряжения возбуждения пьезотрансформатора в зависимости от алгебраической суммы заданного напряжения возбуждения пьезотрансформатора и напряжения обратной связи, отличающийся тем, что, с целью увеличения быстродействия способа, изменяют частоту и амплитуду напряжения возбуждения пьезотрансформатора путем прерывания цепи обратной связи высоковольтного усилителя сигналом управления электрогидроппевматического преобразователя. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Денисов А. А., Нагорный В. С. Пневматические и гидравлические устройства автоматики. М., «Высшая щкола, 1978, с. 164, 144. 2.Лавриненко В. В. Пьезоэлектрические трансформаторы. М., «Мащиностроение, 1975, с. 87 (прототип).

lycm

t

UB)(2. U§x