Импульсный регулятор Советский патент 1981 года по МПК G05B11/16 

Изобретение относится к автоматик и предназначено для автоматического регулирования различных параметров. Йо основному авт, св. № 640251 из вестен импульсный регулятор, содержа щий трансформатор тока, подключенный к первой диагонали первого диодного моста, трансформатор, две вторичные обмотки .которого Подключены соответственно к первым диагоналям второго и третьего диодных мостов, первый и второй потенциометры с соединенными подвижными контактами, подключенные соответственно ко вторым диагоналям первого и второго диодных мостов, три транзистора с RC-контурами в цепях эмиттеров, базы которых соединены соответственно с управляквдими эле тродами первого, второго и третьего тиристоров, аноды первого и второго тиристоров подключены соответственно к управляющим электродам первого и второго симисторов, подключенных меж ду обмоткой исполнительного электродвигателя и источником переменного напряжения, а также дeJ:итeль напряже ния, подключенный к ЯС-контург1М первого и третьего транзисторов, при этом средняя точка делителя напря- жения соединена с по/1вижным контактом третьего потенциометра, подключенного ко второй диагонали третьего диодного моста, кроме .того имеется четвертый и пятый транзисторы с RCконтурами в цепях эмиттеров, четвертый тиристор и четвертый потенциометр, подвижный контакт которого подключен к RC-контуру четвертого транзистора, база которого подключена к управляющему электроду четвертого тиристора, анод которого соединен с эмиттером второго транзистора и с анодом третьего тиристора, а RC-контур пятого транзистора подключен к базс1М первого, второго, третьего и четвертого транзисторовГП. Однако такой регулятор не обладает достаточным быстродействием и не обеспечивает требуемого качества регулирования. Цель изобретения - повышение быстродействия регулятора. Поставленная цель достигается тем, что в регулятор введены шестой транзистор с RC-контуром в цепи эмиттера и три- разделительных диода, два из которых включены последовательно встречно и подсоединены параллельно делителю напряжения, а точка соединения диодов связана со входом RCконтура шестого транзистора, эмиттер которого через третий разделительный диод соединен с эмиттером второго транзистора, причем база шестого транзистора соединена с базой первог транзистора.

На чертеже приведена принципиальная: электрическая схема регулятора.

Регулятор содержит схему сравнения напряжения датчика тока, представляющего собой трансформатор 1 тока, первый диодный мост 2 с конденсатором 3 фильтра; источник опорного напряжения, образованный одной из вторичных обмоток 4 трансформатора 5 диодным мостом 6 и опорным диодом 7; источник питания постоянного напряжения, составленный вторичной обмоткой 8 трансформатора, диодным мостом 9, конденсатором 10 фильтра и опорным диодом 11; потенциометры 12-15; пороговые элементы, например в виде однопереходных транзисторов 16-20 с последовательными 21, 22; 23, 24; 25, 26 и 27, 28 и параллельными 29,30 КС-контурами в цепях эмиттеров; многостабильный триггер, состоящий из тиристоров 31-34, резисторов 35-39 и коммутирующих конденсаторов 40-43; разделительные диоды 44-50, резисторы 51 и 52, составляющие делитель напряжения ; релаксационный . генератор, образованный однопереходным трарзистором 53, RC-контуром 54 и 55 и резитором 56, к которому подсоединены резисторы 57-60, подключенные к базам транзисторов 16-19; исполнительный орган, выполненный, например, в виде двухфазного электродвигателя 61 с фазосдвигающим конденсатором 62, симисторы 63-66 и источник переменного напряжения 67.

Работает регулятор следукяцим образом.

При помощи датчиков 1 тока, диодного моста 2 и конденсатора 3 фильтра контролируемый ток преобразуется в выпрямленное напряжение, которое сравнивается со стабилизированным напряжением постоянного тока, снимаемым с потенциометра 13. Алгебраическая сумма измеряемого и опорного напряжений при помощи резисторов 51 и 52 складывается с напряжением смещения, снимаемым с потенциометра 14. Напряжение смещения устанавливается такой величины, чтобы порог срабатывния транзисторов 16 и 18 был выше этого напряжения на зону нечувствитель1|рсти регулятора. Порог срабатывания транзистора 19 устанавливается выше порогов срабатывания транзисторов 16 и 18 с таким расчетом, чтобы он начинал отпираться при большем напряжении рассогласования, превышающим или меньшем чем номинальное значение тока на 10-15%. К потенциометру 14 и резистору 51 подключен КСконтур 21 и 22,. а к этому потенциометру и резистору 52 подключен КСконтур 23 и 24. RC-контур 25 и 26 подключен к выходам делителя 51 и 52 напряжения через разделительные диоды 47 и 48. Параллельный КС контур 29 и 30 непосредственно подключен к стабилизированному опорным диодом 11 источнику питания. Измеряемый ток, преобразованный при помощи датчика 1 iTOKa, диодного моста 2 и конденсатора 3 в напряжение постоянного тока, подается на потенциометр 15, к которому подключен КС-контур 27 и 28, установленный в цепи эмиттера транзистора 20

При включении регулятора в сеть через конденсатор 30, эмиттер-базу транзистора 17 и резисторы 58 и 56 проходит зарядный импульс конденсатора 30; под действием которого отпирается отключающий тиристор 32. Конденсатор 30 через разделительный диод 45 подключается к открытому тиристору 32 и поддерживается в заряженном состоянии до тех пор, пока тиристор 32 открыт. Через переход катод - управляющий электрод симистора 64, резистор 37 и тиристор 32 проходит ток под действием которого симистор открывается. При этом через обмотки электродвигателя 61, диоды 67 и 68, ограничительный резистор 69 н симистор 64 протекает пульсирующий ток, вызывающий подмагничивание обмоток электродвигателя и его торможение. Если стабилизируемый ток ниже заданной величины, суммарное напряжение на потенциометре 14 и резисторе 51 превысит напряжение отпирания транзистора 1б; Под действием этого напряжения через резистор 21 заряжается конденсатор 22, и как только напряжение на нем превысит порог срабатывания 16, конденсатор 22 разряжается, через транзистор 16 на резисторы 57 и 56. Отпирается тиристор 31, который через резистор 36 открывает симистор 63 Электродвигатель 61 начинает вращаться в сторону, вызыва1011ую увеличение контролируемого тока. Одновременно за счет резистора 35 и коммутирующих конденсаторов 40 и 41 закрываются тиристор 32 и симистор 64.

По истечении времени, определяемого постоянной КС-контура 29 и 30, конденсатор 30 разрядится до напряжения отпирания транзистора 17. Последний отпирается, вызывая открытие тиристора 32 и симистора 64, а за счет резистора 35 и конденсатора 40 и 41 закрытие тиристора 31 и симистора 63. При этом электродвигатель 61 останавливается в результате динамического торможения достаточно быстро. Процесс периодического включения элек- , тродвигателя 61 повторяется до тех пор, пока регулируемый ток не достигнет заданной величины,.т.е. напряжение на потенциометре14 и резисторе 51 не снизится ниже порога отпи рания транзистора 16. Время включенного состояния исполнительного электродвигателя (импульса) может быть изменено резистором 29 и в процессе работы регулятора не изменяется. Время паузы при отработ ке возмущений зависит от величины возмущения, снижаясь с ростом его амплитуды. При номинальном контролируе мом токе включен тиристор 32 и исполнительный электродвигатель неподвижен Когда значение регулируемого тока превысит заданное, cyr-tMapHoe напряжение на потенциометре 14 и резисторе 52 превысит порог срабатывания транзистора 18, и он начинает поочередно с транзистором 17 отпираться, вызывая кратковременное открытие тиристора 33 и симистора 65, и электродвигатель 61 вращается в обратную сторону (в сторону уменьшения стабилизируемого тока). Периодическое включение исполнительного электродвигателя происходит до тех пор, пока регулируемый ток не снизится до заданной величины Как и при недогрузке, время паузы ме;хду включениями электродвигателя зависит от степени перегрузки, логарифмически уменьшаясь при ее увеличении. Потенциометром 13 устанавливается заданное значение тока регулирования, а с помощью потенциометра 14 зона нечувствительности регулятора. При помощи потенциометра 12 компенсируются разбросы характеристик датчика тока, стабилитрона 7 и потенциометра 13. В случае превышения или снижения регулируемого тока по отношению к номинальному значению более чем на 10-15% напряжение питания RC-контура 25 и 26 превысит порог отпирания тран зистора 19. Через разделительный диод 47 или 48 и резистор 25 конденсатор 26 зарядится до напряжения отпирания транзистора 19, и транзистор 19 отпирается, разряжая конденсатор 26. Одновременно через транзистор 19 и разделительный диод 49 осуществляется подзаряд конденсатора 30. Постоянная времени RC-контура 25 и 26 устанавливается значительно меньшей величины, чем постоянная времени RCконтура 29 и 30, а порог отпирайия транзистора 17 настроен , чем порог транзистора 19. До тех пор пока сигнал рассогласования отличается от сигнала при номинальном значении регу лируемого тока более чем на 10-15% транзистор 19, периодически отпираясь не позволяет разрядиться конденсатору 30 и -отпереться транзистору 17 и тиристору 32. При этом, включившийся тиристор 31 или 33 периодически не отключаются и исполнительный электродвигатель постоянно вращается, обеспечивая перемещение задвижки, с .постоянной, (максимальной) скоростью. Если регулируемый ток значительно превышает допустимое значение (достигает величины тока перегрузки), через резистор 27 заряжается конденсатор 28 до напряжения отпирания транзистора 20. Последний отпирается, вызывая через разделительные конденсаторы 70 и 71 открытие тиристора 34 и включение симистора 66, который управляет исполнительным механизмом (на чертеже не показан), полностью прекращающим подачу перерабатываемого продукта в измельчитель. Через диод 72, тиристор 34 вызывает отпирание симистора 65, который включает в сторону уменьшения подачи продукта визмельчитель электродвигатель 61. Прекращение подачи продукта в измельчитель необходимо при пуске его электродвигателя, аварийных снижениях напряжения питания и в других аварийных режимах работы измельчителя. Величина перегрузки, при которой отпираются транзистор 20 и тиристор 34, уста навливается с помощью четвертого потенциометра 15. При снижении тока электродвигателя минимального заданного значения, срабатывает транзистор 16 и тиристор 31, вызывая отключение тиристора 34 и симисторов 65 и 66. Симистор 63 периодически включает электродвигатель 52 в сторону увеличения регулируемого тока. В дальнейшем работа регулятора повторяется. Для повышения точности работы и чувствительности регулятора служит релаксационный генератор, выполненный на однопереходном транзисторе 53. Импульсы, гeнepиpye лыe последним с частотой, значительно превышающей частоту переключений тиристоров триггера, подаются в цепи.без транзисторов 16-19. Это позволяет резко уменьшить ток утечки транзисторов в зоне напряжения их переключения и тем самым обеспечивает стабилизацию порогов их срабатывания при увеличении постоянной времени RC-контуров, установленных в цепи эмиттеров этих транзисторов. Потенциометры 73-77 служат для Корректировки порогов срабатывания транзисторов. Конденсаторы 78-81 предназначены для защиты схемы регулятора от помех. .. Таким образом, введение в регулятор транзистора 19 и разделительных диодов 47-49, через первые из которых (47 и 48) эмиттер транзистора 19 соединен с выводами делителя напряжения , составленного резисторами 51 и 52, и Подключение эмиттера этого транзистора через диод 49 к эмиттеру транзистора 17 позволяет значительно повысить быстродействие регулятора за счет переключения исполнительного электродвигателя на непрерывное (максимальную скорость) вращение при определенном отклонении регулируемого

тока от нормы, как в сторону недогрузки, так и перегрузки. Это обеспечивает существенное ускорение отработки регулятором возмущения.

Предлагаемый регулятор характеризуется простотой и бесконтактностью cxeNU, высокими чувствительностью и надежностью работы, приемлемыми регулировочными характеристиками, что позволяет ему найти широкое применение в практике в сочетании не только с датчиками тока, но и температуры, давления и т.п. в различных системах автоматики.

Формула изобретения

Импульсный регулятор по авт. св. №640251, отличающийся тем.

то, с целью повышения быстродействия, в него введены шестой транзистор с RCконтуром в цепи эмиттера и три разелительных диода, ,два из которых . включены последовательно - встречно и подсоединены параллельно делителю напряжения) а точка соединения диодов связана со входом RC-контура шестого транзистора, эмиттер которого через третий разделительный диод соединен с эмиттером второго транзистора,

причем база шестого транзистора соединена с базой первого транзистора.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР

640251, кл. G 05 В 11/16, 1976 (прототип) ..

n S