Электронный регулятор Советский патент 1950 года по МПК G05F1/22 G05B6/02 G05D23/19 

Известны электронные регуляторы с упругой обратной связью, например, для регулирования температуры, содержащие магнитный усилитель-конвертор, преобразующий постоянный ток измерительного элемента в переменный ток, и фазированный электронный усилитель мощности, работающий на электромагнитные реле, управляющие серводвигателем регулятора.

Эти регуляторы имеют недостаточную устойчивость при различных параметрах регулируемого объекта.

В предлагаемом регуляторе указанный недостаток устранен тем, что обратная связь осуществлена при помощи обмотки обратной связи, имеющейся в магнитном усилителе-конверторе и включенной между анодами лампы первого каскада электронного усилителя и анодом лампы, усиливающей стабилизирующий сигнал.

На чергеже приведена принципиальная электрическая схема предлагаемого регулятора.

Электронный регулятор состоит из магнитных усилителей, преобразующих постоянный ток и неременный, трехкаскадного электронного усилителя и исполнительного органа в виде серводвигателя, управлени которым осуществляется при помощи электромагнитных реле, включенных на выходе электронного усилителя.

Магнитные усилители напряжения Л4| и MZ воспринимают импульсы постояннОГО тока, поступающие от измерительной части регулятора и из цепи обратной связи, суммируют и усиливают их. На выходе магнитных усилителей возникает переменное напряжение, фаза которого зависит от знака суммы сигнальных токов.

Каждый из магнитных усилителей М и MS имеет три стержня- На среднем стержне находятся первичная обмотка W питаемая переменным током, и обмотка W начального (постоянного) подмагничиванич.

№ 89400- 2 Крайние стержни несут по три обмотки; сигнальную W,,, обмотку обратной связи W,, и вторичную 1.

Первичная обмотка W, создает переменный магнитный поток, замыкающийся ло среднему и крайним стержням. Обмотка подмагничивания W,, обтекается постоянным током от выпрямителя. Создаваемый ею постоянный магнитный поток одновременно с первичным переменным потоком замыкается по среднему и крайним стержням каждого трансформатора. Таким образом, стержни оказываются подмагниченными, как переменным, так и постоянным магнитными потоками.

Сигнальные обмотки W и обмотки обратной связи Ц / , в противоположность обмоткам подмагничивания, включены встречно. Протекание сигнального тока (или тока от обратной связи) вызывает увеличение суммарной (подмагничивапие плюс сигнал) слагающей постоянного магнитного потока в одном стержне и одновременное уменьшение ее в другом- Асимметрия постоянных магнитных потоков вызывает соответствующую асимметрию магнитных сопротивлений стержней. Большая часть переменного магнитного потока устремляется в стержень с большим подмагничиванием, меньшая - в противоположный.

Вторичные обмотки Wg включены аналогично сигнальным. При отсутствии сигнала их электродвижущие силы уравновешиваются. При наличии сигнала равновесие нарушается, и на выходе появляется переменное напряжение.

Наличие второго магнитного усилителя , включенного аналогично первому, объясняется необходимостью компенсации переменных напряжений, возникающих (также, как и на вторичных обмотках) на выводах сигнальных обмоток и обмотс к обратной связи при действии сигнальных токов, а также для компенсации переменных напряжений, постоянно сушествуюших на выходах обмоток подмагничивания.

Вторичные обмотки нагружены резонансной емкостью С, которая увеличивает коэффициент усиления магнитного усилителя по основной частоте.

Первичный ток магнитного усилителя ограничивается, в основном, последовательно включенным сопротивлением и поэтому почти совпадает по фазе с напряжением вторичных обмоток силового трансформатора Тр-1, питаюшего электронный блок. Основная гармсиника выходного напряжения магнитного усилителя синфазна (или находится в противофазе) с его первичным током, вследствие резонансной настройки вторичных обмоток. Таким образом, при появлении сигнала на выходе магнитного усилителя возникает усиленное переменное напряжение, основная гармоника которого, в зависимости от знака сигнала, находится в фазе или в противофазе с напряжениями силового трансформатора.

Дальнейшее усиление конвертированного сигнала производится электронным усилителем.

Электронный усилитель напряжения является трехкаскадным реостатно-трансформаторным усилителем, вьтолненным на двух лампах

// и Л .

В качестве первого каскада работает левый (по схеме) триод первой лампы Л . Напряжение от магнитного усилителя подводится между сеткой триода и катодным сопротивлением. Катодные сопротивления (/ i-|-J 2), шунтированные электролитическим конденсатором Сг, служат для подачи отрицательного смещающего напряжения на сетку первого триода. Анодный ток триода протекает по указанным катодным сопротивлениям, анодной нагрузке и потенциометру 4, функции которого будут пояснены ниже. Переменная слагающая анодного напряжения

через разделительный конденсатор Сз подводится к фильтру, образованному конденсаторами С, Cs, Се, и сопротивлениями Ra, RE и Р-: Фильтр предназначен для подавления напряжения двойной частоты (второй гармоники), которое обычно содержится внебалаиса магнитного усилителя. С фильтра напряжение подводится к сетке следующего каскада усилителя (левый триод лампы 2). Напряжение смещения на сетках ламп второго и третьего каскадов получается в результате протекания суммарного анодного тока усилителя через сопротивление RK. Напряжение смещения фильтруется цепью, образованной конденсаторами Cj, Cs и сопротивлениями Rg и RIU.

Сопротивления ii и .Ri2 являются сопротивлениями утечек сеток.

В качестве анодной нагрузки второго каскада служит сопротивление .Ri3. Усиленный сигнал направляется к сетке правого триода лампы Л через разделительный конденсатор Сд.

Третий каскад выполнен резонансно-трансформаторным. Вторичная обмотка трансформатора Tpz имеет средний вывод; напряжения между средним выводом и двумя крайними находятся в противофазе. Каждая половина вторичной обмотки трансформатора нагружена конденсатором (Сю и Си), образуя резонансный контур, настроенный на основную частоту 50 гц. Таким путем достигается увеличение коэффициента усиления третьего каскада по первой гармонике и супгественное уменьщение усиления по высщим гармоникам.

Анодное напряжение, необходимое для питания описанного электронного усилителя, обеспечивается кенотронным выпрямителем- В качестве кенотрона, в целях унификации, работает лампа Л: с закороченными сетками и анодами. Фильтрация анодного напряжения осуществляется: для первого и второго каскадов усилителя - конденсаторами Ciz. Cjs, CH и сопротивлениями R, Ris, для третьего каскада - конденсатором Ci5 и сопротивлением Ris. Все параметры усилителя напряжения подобраны таким образом, что выходное напряжение его совпадает по фазе с усиливаемым сигналом при частоте последнего 50 гц.

Оконечный усилитель выполняет две функции. Первой его задачей является усиление мон 1ности до величины, достаточной для надежного срабатывания выходных электромагнитных реле или магнитных пускателей (через дроссели насыщения). Второй задачей является обеспечение селективного управления двумя выходными реле или пускателями, в зависимости от фазы переменного напряжения, получаемого с вторичной обмотки трансформатора Тр2.

В качестве оконечных ламп используются лучевые тетроды //4 и Л, которые являются наиболее мощными из распространенных серийных приемных радиоламп. Для обеспечения селективности аноды этих ламп питаются переменным током. При таком включении подведение к сетке лампы неременного напряжепия, совпадающего по фазе с анодным напряжением, вызывает увеличение ее анодного тока, в то время как подведение напряжения противоположной фазы ведет к его уменьщению.

Таким образом, появление на вторичной обмотке трансформатора 7р-2 переменного напряжения приводит к отпиранию той или иной оконечной лампы, в зависимости от фазы появившегося напряжения.

При отсутствии указанного переменного напряжения обе лампы заперты. Это достигается с помощью отрицательного постоянного H.-Iпряжения, получаемого с потенциометра . включепного п«следовательно с сопротивлениями Ris и , ограничивающими ток подмагничивания магнитного усилителя. Изменяя положение потенциометра, можно произвольно менять величину запираюн1его сеточного напряжения. Таким путем производится изменение зоны нечувствитель№ 89400

№89400-4

ности прибора. Нити накала всех электронных ламп прибора соединены последовательно.

В цепь накала включено сопротивление, падение напряжения на котором используется для питания первичных обмоток магнитного уснлтеля.

Перегорание любой лампы при такой схеме ведет к отключению всего регулирующего прибора, что исключает возможность его ложного действия.

Электронное устройство упругой обратной связи необходимо для стабилизации процесса регулирования. В рассматриваемом приборе управление устройством обратной связи осуществляется от контактов выходных электромагнитных реле или магнитных пускателей.

При включении одного из реле на выходе обратной связи появляется импульс, который начинает возростать по экспоненциальному закону. После отключения реле импульс убывает также по экспоненциальному закону. Включение другого реле приводит к появлению импульса противоположного знака.

Указанный импульс возникает в виде тока, протекающего по обмогке Wп магнитного усилителя, включенной между анодами двух триодов лампы /7.

Как указано выше, левый триод этой лампы выполняет, функции первого каскада усиления. Постоянная слагающая его анодного тока остается неизменной, анодный же ток правого триода может быть в значи ельной мере изменен с помощью заряда и разряда конденсатора Cis через сопротивление Rzo- Напряжение, необходимое для управления зарядом (разрядом) конденсатора Cie, снимается с сопротивлений, включенных в катодную цепь первой лампы. При разомкнутых выходных реле потенциалы сеток левого и правого триодов лампы Л равны друг другу и потенциалу точки С (предполагается отсутствие сеточных токов, что обеспечивается соответствующим режимом). При равенстве анодных сопротивлений Ri, и , среднем положении потенциометра и идентичных характеристиках триодов устанавливаются равные анодные токи. Разность потенциалов между анодами будет при этом равна нзлю и ток в обмотке W„ будет отсутствовать.

Замыкание пары контактов (например К - Kz мгновенно изменяет потенциал точки А, приближая его к потенциалу точки В. При этом начинается заряд конденсатора Cjt; через сопротивление , что влечет за собой соответствующее увеличение анодного тока в обмотке Wд.

Размыкание указанных контактов восстанавливает равенство потенциалов точек / и С; начинается разряд конденсатора и соответствующее уменьщение импульса тока в изодромной обмотке до пуля.

Замыкание противоположной пары контактов /С2 - Kz соответственно изменяет потенциал точки А в другую сторону, приближая его к потенциалу точки Д. Происходит разряд конденсатора Cie, что вызывает аналогичное появление отрицательного противоположного импульса тока в обмотке обратной связи.

Таким образом, активным элементом обратной связи является правый триод лампы /7i; триод, одновременно выполняющий функции первого каскада усилителя напряжения, в схеме обратной связи является балластным.

Изменение величины импульса обратной связи осуществляется потенциометром Смещение движка этого потенциометра влево (по схеме) ведет к уменьшению импу.гьса обратной связи (степени связи).

Потенциометр включенный в анодную цепь триодов первой лампы, позволяет Б некоторых пределах произвольно перераспределять величины анодных токов. Результирующий ток, возникающий в цепи обратной связи, используется для нуль-коррекции магнитного усилителя Таким образом, потенциометр R выполняет функции нуль-корректора регулирующего прибора.

Электронный регулятор с упругой обратной связью, например, для регулирования температуры, содержащий магнитный усилитель-конвертор, преобразующий постоянный ток измерительного элемента в переменный ток, и фазированный электронный усилитель мощности, рабо тающий на электромагнитные реле, управляющие серводвигателем регулятора отличающийся тем, что, с целью обеспечения устойчивой работы регулятора при различных параметрах регулируемого объекта., упругая обратная связь осуществлена при помощи применения в магнитном усилителе-конверторе обмотки обратной связи, включенной между анодами лампы первого каскада электронного усилителя и анодом лампы, усиливающей стабилизирующий сигнал и имеющей в анодной цепи стабилизирующий контур RC, переключаемый контактами реле, управляющими серводвигателем.

- 5№ 89400

Предмет изобретения