Позиционный регулятор

 

Изобретение относится к техническим средствам автоматизации. Целью изобретения является повышение надежности. Позиционный регулятор содержит один задатчик 1 напряжения нижней позиции, один усилитель 2, один коммутатор 3, два инвертора 4, 5, два задатчика 6, 7 зоны нечувствительности, один двухпороговый компаратор 8, один реверсивный двоичный счетчик 9, цифроаналоговый преобразователь 10, один элемент 11 установки исходного значения средней позиции, один элемент 12 задержки. 7-8-4-3, 6-8, 2-8-5-9-10-3-2, 5-3, 1-3, 8-3, 9-3, 11-9, 11-12-9. 1 ил.

Изобретение относится к техническим средствам автоматизации, а именно к электронным позиционным регуляторам. Оно может быть широко использовано при автоматизации нагревательных печей, экструдеров и реакторов с использованием ряда управляющих воздействий для регулирования одной технологической величины. Цель изобретения - повышение надежности регулятора. Схема устройства приведена на чертеже. Электронный позиционный регулятор содержит задатчик напряжения U_min нижней позиции 1, усилитель напряжения и мощности 2, коммутатора 3, два инвертора 4, 5 и задатчики зоны нечувствительности 8, 7, входы которых подключены к первому и второму входам двухпорогового компаратора 8, третий вход которого является входом регулируемой величины U_e, первый и третий выходы через первый 4 и второй 5 инверторы, а второй непосредственно соединены с соответствующими управляющими входами коммутатора, первый и третий информационные входы которого соединены соответственно с выходами первого инвертора и задатчика напряжения нижней позиции, а выход коммутатора соединен с входом усилителя, выход которого является выходом регулятора, подключаемого к омической нагрузке, например к электрическому нагревателю, являющегося исполнительным устройством системы регулирования. Кроме того, регулятор содержит реверсивный двоичный счетчик 9, цифроаналоговый преобразователь (ЦАП) 10 и последовательно соединенные элементы 11, 12 установки исходного значения средней позиции 11 и задержки 12, выход последнего из которых соединен с синхронизирующим входом (С) реверсивного счетчика, вход обнуления (R_o) которого соединен с выходом элемента установки исходного значения средней позиции, суммирующий (+1) и вычитающий (-1) входы соединены соответственно с входами первого и второго инверторов, выходы Q₁-Q₄ - с соответствующими входами цифроаналогового преобразователя, выход которого соединен с вторым информационным входом коммутатора. Устройство работает следующим образом. При значениях U₁ < U_e < U₂, где U_e - текущее регулируемое напряжение, а U₁ и U₂ - заданные опорные напряжения задатчиков 6, 7, на выходе элемента И компаратора имеем единичный уровень сигнала. Нулевые сигналы имеем в этом случае на выходах инверторов 5, 4. Выходные сигналы элемента И и инвертора 4, 5 являются управляющими сигналами коммутатора 3 и подаются на его управляющие входы. Так как одновременное появление нулевых сигналов на выходах 1, 3 компаратора исключено (соответственно единичных сигналов на выходах инверторов 4, 5(, то коммутируется всегда лишь одна цепь коммутатора 3. При этом коммутируемыми являются цепи с выходов инвертора 4 и с ЦАП 10, а также задатчика 1 опорного напряжения U_min. Эти цепи подключаются к входу усилителя 2, причем при коммутировании цепи с сигналом инвертора 4 на выходе коммутатора 3 имеем максимальное (единичное) напряжение U_max, т. е. значение верхней позиции регулятора, при коммутировании с входом U_min - минимальное (нулевое) напряжение U_min, т. е. значение нижней позиции регулятора, а при коммутировании цепи выхода ЦАП - промежуточное напряжение U, лежащее между U_min и U_max, т. н. U_min ≅ U ≅ U_max, являющееся значением средней позиции регулятора, которое изменяется. Для получения соответствующего значения U, которое изменяется пошагово, входы ЦАП соединены с выходами двоичного реверсивного счетчика 9, имеющего два управляющих входа: суммирующий - обозначенный +1 (при подаче на него импульса результат счета увеличивается) и вычитающий - -1 (импульс, поступающий на этот вход, уменьшает счет), соединенных соответственно с инверторами 4 и 5. При превышении входным сигналом U_e значения U₂, тт. е. при появлении U_e > U₂, на выходе инвертора 4 появляется скачок, увеличивающий счет счетчика 9, а при снижении входного сигнала U_e за значение U₁, т. е. при U_e > U₁, имеем скачок на выходе инвертора 5 и соответственно уменьшение счета счетчиком 9. Двоичное значение сигнала счетчика преобразуется в аналоговый сигнал посредством ЦАП, причем при четырехразрядном двоичном счетчике значению U между U_min и U_max будут соответствовать 16 дискретных значений, т. е. напряжение U меняется пошагово. Коммутация этого напряжения, т. е. появление значения сигнала средней позиции на выходе регулятора, происходит при U₁₂, когда сигналы на инверторах 4, 5 нулевые, а на элементе И - единичный. Перед работой кнопкой 11 производится сброс счетчика в "0" и предварительная установка через линию задержки 12 начального числа счетчика, соответствующего заданию исходного значения средней позиции регулятора. Усилитель напряжения и мощности 2 необходим лишь при омической нагрузке регулятора. При использовании дискретных исполнительные устройства с цифровым управлением отпадает необходимость как в нем, так и в ЦВА, но требуется иной вид коммутатора, позволяющего все выходы счетчика подключать непосредственно к исполнительному устройству. Таким образом, вместо пневматического шагового делителя, используемого в прототипе, в предлагаемом устройстве используется реверсивный счетчик импульсов выхода регулятора в крайние позиции и преобразователь результата счета в аналоговый сигнал. Все элементы регулятора являются бесконтактными, что повышает надежность устройства. Устройство удобно также при создании систем регулирования с позиционными и дискретными электрическими исполнительными устройствами, так как позволяет непосредственно подключать к ним регулятор без применения пневмоэлектро- и цифровых преобразователей, что также повышает его надежность. (56) Авторское свидетельство СССР N 675399, кл. G 05 B 11/56, 1987. Авторское свидетельство СССР N 1554628, кл. G 05 D 11/58, 1988.

Формула изобретения

ПОЗИЦИОННЫЙ РЕГУЛЯТОР , содеpжащий задатчик напpяжения нижней позиции, усилитель, коммутатоp, два инвеpтоpа и задатчики зоны нечувствительности, выходы котоpых подключены к пеpвому и втоpому входам двухпоpогового компаpатоpа, тpетий вход котоpого является входом pегулиpуемой величины, пеpвый и тpетий выходы котоpого чеpез пеpвый и втоpой инвеpтоpы, а втоpой непосpедственно соединены с соответствующими упpавляющими входами коммутатоpа, пеpвый и тpетий инфоpмационные входы котоpого соединены соответственно с выходами пеpвого инвеpтоpа и задатчика напpяжения нижней позиции, а выход коммутатоpа соединен с входом усилителя, выход котоpого является выходом pегулятоpа, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности в него введены pевеpсивный двоичный счетчик, цифpоаналоговый пpеобpазователь и последовательно соединенные элементы установки исходного значения сpедней позиции и задеpжки, выход последнего из котоpых соединен с синхpонизиpующим входом pевеpсивного счетчика, вход сбpоса обнуления котоpого соединен с выходом элемента установки значения сpедней позиции, а суммиpующий и вычитающий входы соединены соответственно с выходами пеpвого и втоpого инвеpтоpов, выходы - с соответствующими входами цифpоаналогового пpеобpазователя, выход котоpого соединен с втоpым инфоpмационным входом коммутатоpа.

РИСУНКИ

Рисунок 1

MM4A Досрочное прекращение действия патента Российской Федерации на изобретение из-за неуплаты в установленный срок пошлины за поддержание патента в силе

Номер и год публикации бюллетеня: 14-2002

Извещение опубликовано: 20.05.2002        

---