Интегрирующий реверсивный привод Советский патент 1981 года по МПК G06G7/188 G05B11/40 

1

Изобретение относится к области приборостроения и может найти применение в интегрирующих реверсивных приводах, которые используются для преобразования входных величин, например, в авиационном приборостроении.

Известен электромеханический интегратор 1, содержащий усилитель-преобразователь с управляющим двигателем, в котором угол поворота выходного вала редуктора пропорционален интегралу от входного сигнала.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является- интегрирующий реверсивный привод 2, содержащий операционный усилитель, охваченный емкостной обратной связью, усилитель мощности, реверсивный двигатель, тахогенератор, выполненный в виде коллекторного коммутатора, который установлен в цепи общей обратной связи по току. В известном приводе коммутатор содержит контактное кольцо, взаимодействующее с первой контактной щеткой и коллекторные пластины, соединенные с кольцом и поочередно взаимодействующие со второй, третьей и четвертой щетками, которые соединены соответственно с плюсом и минусом источника напряжения со средней точкой -и через резистор со входом операционного усилителя.

Первая контактная щетка в известном интегрирующем приводе соединена с конденсатором, второй вывод которого соединен со средней точкой источника напряжения.

В известном устройстве конденсатор, подключенный через четвертую щетку к общему контактному кольцу, последовательно заряжается напряжением той или иной полярности, а разрядный ток конденсатора

является током отрицательной обратной связи, который суммируется на входе операционного усилителя с током входного сигнала. Точность работы интегратора в значительной степени зависит от стабильности отношения ширины коллекторных пластин коммутатора к ширине изоляционного промежутка между ними. При износе щеток в зоне контакта происходит увеличение длительности нахождения щеток, по

которым поступает зарядный ток, на той или иной коллекторной пластине, что увеличивает заряд конденсатора и соответственно разрядный ток конденсатора, который через четвертую щетку и резистор поступает на вход операционного усилителя. При этом значительно увеличивается динамическая ошибка интегрирования.

Целью изобретения является повышение точности интегрирования и увеличение ресурса работы.

Для достижения этой цели в интегрирующий реверсивный привод, содержащий интегрирующий усилитель, вход которого подключен к входной шине интегрирующего реверсивного привода, а выход через усилитель мощности - к входу управления реверсивного двигателя, кинетически связанного через редуктор с многооборотным потенциометром, коллекторный коммутатор, цилиндрическое контактное кольцо которого соединено с коллекторными пластинами, соединенными через первый контакт со вторым входом интегрирующего усилителя, а через второй и третий контакты соответственно с плюсовой и минусовой шинами источника питания, и зарядный конденсатор, одна обкладка которого подключена к шине нулевого потенциала, введен аналоговый ключ, сигнальный вход которого через четвертый контакт соединен с цилиндрическим контактным кольцом коллекторного коммутатора, а коллекторный коммутатор снабжен дополнительным цилиндрическим контактным кольцом, дополнительными коллекторными пластинами и тремя дополнительными контактами. Дополнительные коллекторные пластины соединены с дополнительным цилиндрическим контактным кольцом, которое через первый дополнительный контакт подключено к управляющему входу аналогового ключа, выход которого соединен с другой обкладкой зарядного конденсатора. Дополнительные коллекторные пластины через второй и третий дополнительные контакты подключены соответственно к второму и третьему основным контактам и расположены на цилиндрической поверхности коллекторного коммутатора таким образом, что внутренние края каждой пары дополнительных коллекторных пластин расположены на одной оси с краями основных коллекторных пластин. Шины, соединяющие второй и третий дополнительные контакты с вторым и третьим основным контактами, расположены параллельно оси коллекторного коммутатора.

На фиг. 1 представлен интегрирующий реверсивный привод, общий вид; на фиг.

2- развертка цилиндрической поверхности коммутатора с коллекторными пластинами, контактными кольцами и щетками; на фиг.

3- электрическая схема аналогового ключа.

На вход интегрирующего усилителя 1, охваченного емкостной обратной связью через конденсатор 2, через масштабный резистор 3 подается входное напряжение, которое создает входной ток в резисторе 3. Усиленный по мощности в усилителе мощности

4сигнал подается на вход питания реверсивного двигателя 5, который кинематически связан через редуктор 6 с многооборотным потенциометром 7 со средней точкой. Угол поворота оси потенциометра в каждый момент времени пропорционален интегралу от входного напряжения при заданных начальных условиях. В цепи обратной связи интегрирующего привода использован тахогенератор в виде коллекторного коммутатора 8. Коммутатор 8 содержит цилиндрическое кольцо 9 и соединенные с ним коллекторные пластины 10. Контактное кольцо 9 взаимодействует с контактом 11, а коллекторные пластины 10 с контактами

12, 13, 14. Контакт И соединен с входом аналогового ключа 15, контакт 12 - с плюсом, а контакт 13 - с минусом источника напряжения со средней точкой. Контакт 14 через ограничивающий резистор 16 соединен с суммирующим входом усилителя 1. На цилиндрической поверхности коммутатора расположено дополнительное цилиндрическое контактное кольцо 17, которое соединено с дополнительными коллекторными пластинами 18. Коллекторные пластины 18 расположены на цилиндрической поверхности такИлМ образом, что внутренние края каждой пары пластин 18 расположены на одной оси с краями основных пластин 10.

Пластины 18, расположенные с одной стороны контактного кольца 17, взаимодействуют с контактом 19, а коллекторные пластины 18, расположенные с другой стороны кольца 17, взаимодействуют с контактом 20.

Контакт 19 соединен с контактом 12, а контакт 20 - с контактом 13. Линии, соединяющие контакты 12 и 19, а также 13 и 20 параллельны оси цилиндра коммутатора 8. Контактное кольцо 17 взаимодействует с

контактом 21, который соединен с управляющим входом ключа 15. Выход ключа 15 соединен с зарядным конденсатором 22, второй вывод которого соединен с шиной нулевого потенциала.

Аналоговый ключ может быть выполнен по известным схемам с использованием полевых, биполярных транзисторов или ИС. На фиг. 3 приведен вариант выполнения аналогового ключа с использованием двух

диодных оптронов 23 и 24, интегрального прерывателя 25 и резисторов 26, 27, 28.

При вращении коммутатора по часовой стрелке перед разрядом через контакт 14 и резистор 16, конденсатор 22 проходит

цикл заряда положительной полярности через контакт 12. Этот цикл начинается при набегании переднего края контакта 12 на коллекторную пластину и заканчнвается в момент касания набегающим краем контакта 19 пластины 18. В этот момент на вход ключа 15 проходит управляющий сигнал, закрывающий ключ, и заряд конденсатора 22 прекращается. Так как внешние края пластин 10 находятся на одной линии

с внутренними краями каждой пары пластин 18, а линия, соединяющая контакты 12 и 19, параллельна оси коммутатора, то ширина зоны контактирования не зависит от износа контактов, который примерно

одинаков. Коммутация при заряде накопительного конденсатора начинается и заканчивается только в момент набегдния перед-„ него края контактов.

Аналогично при вращении, коммутатора против часовой стрелки ттеред разрядом через контакт 14 и резистор 16, конденсатор проходит цикл заряда отрицательной полярности через контакт 13. Этот цикл начинается при набегании переднего края контакта 13 на основную коллекторную пластину и заканчивается при набегании контакта 20 на пластину 18. Б этот момент на вход ключа 15 проходит управляющий сигнал, закрывающий ключ, и заряд конденсатора 22 прекращается. Как только контакты 13 или 20 попадают на изоляционный промежуток между коллекторными пластинами, ключ 15 открывается и будет подготовлен для разряда конденсатора через контакт 14 и резистор 16, который соединен со входом усилителя 1. Этот ток разряда является током обратной связи интегрирующего реверсивного иривода.

Аналоговый ключ работает следующим образом. При отсутствии уиравляющего сигнала на входе ключа интегральный прерыватель 25 открыт для прохождения зарядного и разрядного тока любой полярности. В момент появления на управляющем входе сигнала той или иной полярности начинает светить светодиод в оптроне 23 или 24. Фотодиод включенного оптрона генерирует запирающую ЭДС для одного из транзисторов интегрального прерывателя, и закрывается.

Формула изобретения

1. Интегрирующий реверсивный привод, содержащий интегрирующий усилитель, первый вход которого подключен к входной шине интегрирующего реверсивного привода, а выход через усилитель мощности - к входу управления реверсивного двигателя, кинематически связанного через редуктор с многооборотным потенциометром, коллекторный коммутатор, цилиндрическое контактное кольцо которого соединено с коллекторными пластинами, соединенными че ез першй:..контакт. со .вторым входом интегрирующего усилителя, а через второй и -третий-кон-такты - соответственно с плюсовой и минусовой шинами источника питания, -ц зарядный конденсатор, одна обкладка которого подключена к шине нулевого потенциала, отличающийся тем, что, с целью повышения точности интегрирования и увеличения ресурса работы, в него введен аналоговый ключ, сигнальный вход которого через четвертый контакт соединен с цилиндрическим контактным кольцо-м коллекторного коммутатора, а коллекторный коммутатор снабжен дополнительным цилиндрическим контактным кольцом, дополнительными коллекторными пластинами и тремя дополнительными контактами, причем дополнительные коллекторные пластины соединены с дополнительным- цилиндрическим контактным кольцом, которое через первый дополнительный контакт подключено к управляющему входу аналогового ключа, выход которого соединен с другой обкладкой зарядного конденсатора, а дополнительные коллекторные пластины через второй и третий дополнительные контакты подключены соответственно к второму и третьему основным контактам.

2. Привод по п. 1, отличающийся тем, что дополнительные коллекторные пластины расположены на цилиндрической поверхности коллекторного коммутатора таким образом, что внутренние края каждой

пары дополнительных коллекторных пластин расположены на одной оси с краями основных коллекторных пластин, а шины, соединяющие второй и третий дополнительные контакты с вторым и третьим основными контактами, расположены параллельно оси коллекторного коммутатора.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Авторское свидетельство СССР № 454563, кл. G 06G 7/18, 1972.

2.Авторское свидетельство СССР № 312239, кл. G 06G 7/18, 1969 (прототип).