Устройство допускового контроля параметров импульсной энергетической установки

 

Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано для измерения и контроля параметров импульсных энергетических установок и систем. Целью изобретения является обеспечение непрерывного автоматического контроля параметра как на стадии его выхода на заданное стационарное значение. на стадии стационарного режима,так и на стадии спада параметра к начальному значению. Достижение поставленной цели обеспечивается соединением формирователя 3 предельных напряжений с выходом регулируемого задатчика 1 напряжения. При этом изменение выходного напряжения задатчика 1 приводит к пропорциональному изменению стационарного напряжения. Устройство также содержит: ключ 2, устройство 4 управления импульсной энергетической установкой, генератор 5 постоянного тока, нагрузку 6, датчик 7 контроля регулируемого параметра , выключатель 8, первое и второе апериодическое звено 13 и 25 соответственно, делитель 17 напряжения , формирователь 18 экспоненциальных напряжений, ключи 22 и 23, сумматоры 29 и 30, пороговые устройства 31 и 32, элемент ИЛИ 33, таймер 34, а также диоды, резисторы и конденсаторы . 2 ил. (Л 00 м 4ib С

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (51) 4 G 01 R 9/155

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

4 с

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3948925/24-21 (22) 02.09.85 (46) 29.02.88. Бюл. Ф 8 (72) П.И. Мелихов и А.А. Гуров (53) 621.318 (088.8) (56) Бесекерский Б.А. Руководство по проектированию систем автоматического управления. М.: Высшая школа

1983,. с. 75.

Авторское свидетельство СССР

В 932417, кл. G 01 R 19/155, 1982. (54) УСТРОЙСТВО ДОПУСКОВОГО КОНТРОЛЯ ПАРАМЕТРОВ ИМПУЛЪСНОЙ ЭНЕРГЕТИЧЕСКОЙ УСТАНОВКИ (57) Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано для измерения и контроля параметров импульсных энергетических установок и систем. Целью изобретения является обеспечение непрерывного автоматического контроля параметра как на стадии его выхода на заданное стационарное значение, ÄÄSUÄÄ 1377748 А1 на стадии стационарного режима,так и на стадии спада параметра к начальному значению. Достижение поставленной цели обеспечивается соединением формирователя 3 предельных напряжений с выходом регулируемого эадатчика 1 напряжения. При этом изменение выходного напряжения задатчика

1 приводит к пропорциональному изменению стационарного напряжения.

Устройство также содержит: ключ 2, устройство 4 управления импульсной энергетической установкой, генератор

5 постоянного тока, нагрузку 6, датчик 7 контроля регулируемого параметра, выключатель 8, первое и второе апериодическое звено 13 и 25 соответственно, делитель 17 напряжения, формирователь 18 экспоненциальных напряжений, ключи 22 и 23, сумматоры 29 и 30, пороговые устройства 31 и 32, элемент ИЛИ 33, таймер

34, а также диоды, резисторы и конденсаторы. 2 ил.

1377748

Из обр е т ение относится к импульсной технике и может быть использовано для измерения и контроля параметров импульсных энергетических установок и систем.

Целью изобретения является обеспечение непрерывного контроля параметра как на стадии его выхода на заданное стационарное значение, на стационарной стадии, так и на стадии его спада к начальному значению.

На фиг. 1 приведена принципиальная схема предлагаемого устройства; . 15 на фиг. 2 — кривые, иллюстрирующие его принцип действия.

Устройство содержит регулируемый задатчик 1 напряжений, выход которого через ключ 2 соединен с входами 20 формирователей 3 предельных напряжений (ФПН) и с входом устройства

4 управления импульсной энергетической установкой (ИЭУ). ИЭУ, для которой разработано предлагаемое устройство, кроме устройства 4 управления содержит также генератор 5 постоянного тока (электромашннный агрегат), включенный на нагрузку 6 (мощный соленоид) через датчик 7 контролируемого параметра (датчик тока через соленоид) и выключатель 8.

Устройство допускового контроля может работать с самыми различными энергетическими установками. Блоки 35

4-8 образуют замкнутую систему автоматического регулирования, служащую для получения в нагрузке 6 импульса тока, имеющего площадку (плато) определенной длительности. Замыкание 40 системы регулирования. осуществляется подачей сигнала с выхода датчика тока 7 на устройство 4 управления.

При этом процесс формирования импуль-. са тока в нагрузке 6 начинается с по- 45 дачи на устройство 4 управления скачка напряжения через ключ 2 с выхода задатчика 1 напряжения.

ФПН 3 выполнены ао единой принципиальной схеме (на фиг. 1 для определенности изобрйжены два ФПН), где один из резисторов 9 включен между входом и выходом ФПН. 3, а резистор

10 и конденсатор 11 включены между его выходом и шиной нулевого потен-. 55 циала Выходы блоков 3 через резисторы 12 соединены с входами первого апериодического звена 13 (A3), с выхода которого на его вход включена цепь из параллельно соединенных резистора 14 и конденсатора 15. Выход

АЗ 13 через диод 16 соединен с входом делителя 17 напряжения, формирующего верхнее и нижнее предельно допустимые аппроксимирующие напряжения.

Формирователи 18 экспоненциальных напряжений (ФЭН) выполнены по единой принципиальной схеме и сос— тоят из конденсатора 19, включенного между выходом ФЭН 18 и шиной нулевого потенциала, и двух цепей, включенных между входом и выходом ФЭН, из последовательно соединенных резисто- ра 2О и диода, резистора 21 и диода, при этом указанные диоды соединены с входами ФЭН разнонолярными выводами.

Входы ФЭН 18 соединены ключом 22 с источником опорного напряжения Е р, а ключом 23 — с шиной нулевого потенциала. Выходы ФЭН соединены через резисторы 24 с входами второго АЗ 25, с выхода которого на его вход включена цепь из параллельно соединенных резистора 26 и конденсатора 27. Выход А3 25 через резистор 28 соединен с входом делителя 17 напряжения.

Апериодические звенья выполнены на операционных усилителях (например, типа 553УД2А). Выход датчика 7 тока соединен с первыми входами сумматоров 29 и 30, Вход делителя 17 соединен с вторым входом сумматора 29, а выход делителя — с вторым входом сумматора 30. Сумматоры выполнены на операционных усилителях. Выходы сумматоров соединены с входами логичес-. кого блока, состоящего иэ двух пороговых устройств 31 и 32, выходы которых соединены с входами элемента

ИЛИ 33. Выход элемента ИЛИ является выходом логического блока и выходом устройства. Он связан с входом цепи отключения выключателя 8. Пороговые устройства могут быть выполнены по известным схемам на базе компараторов, например, серии 521 или операционных усилителей, а элемент ИЛИ— на логических элементах серии 155.

Ключи 2, 22 и 23 управляются выходными сигналами синхронизирующего устройства — таймера 34. В качестве таймера можно использовать, например, известные устройства типа Ф 4842 или НС-915, позволяющие управлять большим количеством цепей по заданной временной программе.

1377748

Устройство работает следующим образом. .В заданный момент времени t< таймером 34 через ключ 2 подается сиг5 нал с регулируемого задатчика 1 напряжения на устройство 4 управления генератором 5 постоянного тока и на

ФПН 3. С этого момента времени начинается стадия выхода тока нагрузки

6, протекающего через датчик 7 тока и выключатель 8, на стационарное значение. Одновременно с ключом 2 замыкается и ключ 22 (ключ 23 разомкнут), начинается процесс формирования верхнего аппроксимирующего напряжения на входе делителя 17 (кривая 1 на фиг. 2) и нижнего аппроксимирующего напряжения на выходе делителя .

17 (кривая 2). В интервале времени 20 от t, до t< напряжение на входе делителя 17 определяется выходным напряжением второго АЗ 25, так как диод 16 заперт выходным напряжением первого АЗ 13. С момента „ током 25 от источника опорного напряжения

Е через замкнутый ключ 22, диод и резистор 20 начинают заряжаться конденсаторы 19 в ФЭН 18. Напряжение с конденсаторов 19 поступает на 30 входные резисторы 24 второго А3 25.

При этом. параметры элементов в ФЭН (и количество блоков 18), резисторов

24 и 26 и конденсатора 27 выбирают из условия максимальной точности аппроксимации (до момента t ) выходного сигнала датчика 7 тока. При ис)пользовании одного (для примера)

ФЭН 18 выходное напряжение второго

А3 25 определяется выражением, со- 40 держащим два экспоненциальных члена (как известно, число этих членов определяется количеством реактивных элементов — конденсаторов — в схеме).

При применении двух ФЭН выражение 45 содержит три экспоненциальных члена

И Теде

Аналогично описывается и выходное напряжение АЗ 13. Конденсаторы 11 s

ФПН 3 заряжаются током с выхода регулируемого задатчика 1 через ключ 2 и резисторы 9. При этом параметры элементов 9-15, определяющие выходное напряжение первого А3 13 до момента

t, выбирают из условия выхода его к этому моменту на стационарное значение (кривая 3 на фиг. 2). Оно пропорционально выходному напряжению регулируемого задатчика 1 и является аппроксимирующим напряжением в интервале от t po t . Действительно, в момент t напряжение на входе, делителя 17, определяемое выходным напряжением АЗ 25, становится равным выходному напряжению АЗ 13. При этом диод 16 отпирается, поддерживая тем самым напряжение на входс делителя равным выходному напряжению АЗ 13.

Резистор 28 служит для ограничения выходного тока А3 25, выходное напряжение которого продолжает нарастать до Б„ „„к моменту времени t (кривая 4).

В заданный момент с таймером

34 размыкаются ключи 2 и 22, ключ 23 замыкается и начинается стадия спада тока в нагрузке б к своему начальному значению, так как снимается напряжение с входа устройства 4 управления. Размыкание ключа 2 приводит к снятию напряжения и на входах ФПН

3, в результате чего на входе делителя 17 формируется верхнее аппроксимирующее напряжение (кривая 1), Параметры элементов 10-15 выбирают из условия максимальной точности аппроксимации спадающего сигнала с выхода датчика 7 тока, Замыкание ключа 23 приводит к разряду конденсаторов

:19 через резисторы 21 и последова-. тельно соединенные с ними диоды на шину нулевого потенциала. При этом выходное напряжение АЗ 25 спадает к начальному значению. Параметры элементов 19 21,24-27 выбирают так, чтобы спадающее напряжение на выходе

АЗ 25 превышало выходное напряжение

А3 13. Таким образом, на входе делителя 1:7 напряжения и на его выходе формируются верхнее и нижнее аппроксимирующие напряжения в течение всего времени (всех стадий} работы ИЭУ.

Рассмотрим работу устройства при превышении током в нагрузке 6 допустимого значения. Сравнение положительного верхнего аппроксимирующего напряжения с входа делителя 17 и отрицательного напряжения с выхода датчика 7 тока (кривая 5 на фиг. 2; напряжение с датчика 7 тока для удобства изображено положительным) осуществляют с помощью первого инвертирующего сумматора 29. При превышении (по модулю) сигнала с датчика 7 напряжения с входа делителя 17 на выходе сумматора 29 появляется положительное напряжение. Как только оно

1377748 превысит порог срабатывания порогового устройства 31, входящего в состав логического блока, последнее срабатывает и, через элемент 33 ИЛИ, выход которого является выходом уст" ройства, воздействует на выключатель

8, отключающий цепь нагрузки 6.

Работа устройства при снижении тока в нагрузке ниже допустимого значе- 10 ния происходит аналогичным образом и осуществляется с помощью инвертирующего сумматора 30 и порогового уст4 ройства 32. При этом на входы сумматора 30 подают положительное нижнее аппроксимирующее напряжение с выхода делителя 17 и отрицательное напряжение с выхода датчика 7. Следует отметить, что пороговое устройство 32 (в отличие от порогового устройства 20

31) срабатывает при отрицательном напряжении на его входе, поскольку именно отрицательное напряжение возникает на выходе сумматора 30 при снижении тока ниже допустимого зна- 25 чения (для простоты оба пороговых устройства изображены одинаковым образом).

Срабатывание пороговых устройств происходит при превышении (снижении) 3р сигналом датчика 7 верхнего (нижнего) аппроксимирующего напряжения на определенную величину, зависящую от величины порога порогового устройства 31 (32) и коэффициента усиления сумматора 29 (30). Соответствующие кривые верхнего и нижнего предельно допустимых значений контролируемого параметра изображены на фиг. 2 сплошными линиями (кривые 6).

Таким образом, предлагаемое устройство 0беспечивает непрерывный допусковый контроль в течение всех стадий работы ИЭУ, в том числе и в паузах между импульсами тока :в на- 45 грузке. Последнее особенно важно в случае самопроизвольного появления тока в нагрузке вне заданных интервалов времени.

Автоматическая установка верх 50 него и нижнего предельно допустимых значений контролируемого параметра в соответствии с заданным стационарным значением обеспечивается в устройстве соед не ием входов ФПН 3 с 55 выходом регулируемого задатчика 1 напряжений, вследствие чего изменение выходного напряжения задатчика 1 приводит к пропорциональному изменению стационарного напряжения U, (фиг.2) на выходе А3 13.

Формула изобретения

Устройство допускового контроля параметров импульсной энергетической установки, содержащее логический блок, два сумматора, первые входы которых соединены с выходом датчика контролируемого параметра импульсной энергетической установки, а выходы— с входами логического блока, о тл и ч а ю 1ц е е с я тем, что, с целью обеспечения непрерывного контроля параметра как на стадии его выхода на заданное стационарное значение, на стационарной стадии, так и на стадии его спада к начальному значению, а также с целью автоматической установки верхнего и нижнего допустимых значений контролируемого параметра в соответствии с заданным стационарным значением, в устройство введены регулируемый задатчик напряжения, формирователи предельных на- . пряжений, формирователи экспоненциальных напряжений, два апериодических звена, три ключа и таймер, подключенный выходом к управляющим входам ключей, регулируемый задатчик напряжения через первый ключ соединен с входами формирователей предельных напряжений и входом устройства управления импульсной энергетической установкой, выходы формирователей предельных напряжений соединеныс вхог дами первого апериодического звена, выходы формирователей экспоненциальных напряжений — с входами второго апериодического звена, выход первого апериодического звена соединен с вторыми входами обоих сумматоров через диод, а выход второго апериодического звена соединен с этими же входами через резистор, входы формирователей экспоненциальных напряжений через второй ключ соединены с источником опорного напряжения, а через третий ключ — с шиной нулевого потенциала, при этом каждый формирователь предельных напряжений состоит из резистора, включенного между его входом и выходом, и цепи в виде параллельно соединенных резистора и конденсатора, включенной между выходом формирователя и шиной нулевого потенциала, каждый формирователь экспоненциальных напряжений содержит

1377748

Ключ 2 ключеи

Ключ 22 Включен плач О Ьклячен

Составитель Б. Веремейкин

Техред Л.Олийнык Корректор М. Шаропы

Редактор Э. Слиган

Заказ 866/40 Тираж 772 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 по две параллельные цепи из последовательно соединеннных резистора и диода, включенные разнополярными выл водами между его входом и выходом, и конденсатор, включенный между выходом формирователя и шиной нулевого потенциала, входы логического блока, состоящего из двух пороговых устройств, и элемента ИЛИ, соединены с входами пороговых устройств, выходы которых соединены с входами элемента ИЛИ, а выход элемента ИЛИ является выходом логического блока и выходом устройства.