Релейный регулятор

 

1 (»,те( (ат" ОП ЙСАЙИЕ (() ) 651 306

Союз Советских

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву и (51) М. Кл

Cj 05 В 11/2 (22) Заявлено20,12.76 (23) 2433810/18-24 с присоединением заявки № (23) Приоритет—

Гааударстееанмй каатет

СССР ее делам «зеаретенее и аткрмтий

Опубликовано05.03.79.Бюллетень № 9 (53) УДК 62,50 (088 8) Дата опубликования описания07,03.79

H. И. Коровин, (72) Автор изобретения (71) Заявитель (54) РЕЛЕЙНЫЙ РЕГУЛЯТОР

Изобретение относится к области автоматики, а именно, к автоматическим регуляторам, в которых выходной сигнал является прерывной функцией отклонения входного сигнала от данной величины — серий электрических импульсов, с модуляцией по частоте импульсов, с возможностью получения отдельных характеристик, например, пропорциональнбинтегральной, прбпорциональной характеристики с временной зависимостью.

Известны релейные регуляторы (Ц и (2, /

Из известных релейных регуляторов наиболее близким по технической сущности является репейный регулятор, содержащий источник сигнала, суммирующий

15 усилитель, трехпозиционное реле и цепь инерционной отрицательной обратной связи, подключенные к шине нулевого потенциала, первый выход цепи инерцион

20 отрицательной обратной связи соединен со входом повторителя напряжения, выход источника сигнала :подключен к первому входу суммирующего усилителя, выход которого соединен со входом трех- позиционного реле, первый и второй выходы которого соединены с развязывающим диодным элементом, выход которого подключен ко входу стабилизатора напряжения, и ключевой элемент(3)

Недостатками данного релейного регулятора являются низкая точность и малая надежность.

Цель изобретейия заключается в rioвышении точности и надежности регулятора.

Эта цель достигается тем, что в известный репейный регулятор введены ограничительные элеме»чты, усилитель и инвертор, подключенный к шине нулевого потенциала, вход инвертора соединен с выходом повторителя напряжения, с первым выходом стабилизатора напряжения и первыми входами ключевого элемента и усилители, второй вход и выход которого подключены соответственно ко второму выходу стабилизатора напряжения и axon цепи инерционной отрица651306 тельной обратной связи, первый выход инвертора соединен со вторым входом суммирующего усилителя, а второй выход — через первый ограничительный элемент — со вторым выходом цепи инерционной отрицательйой обратной связи и со вторым входом ключевого элемента, лервый выход которого через второй огра. .ничительный элемент, & второй выход— через третий ограничительный элемент подключены соответственно к первому н второму выходам трехнозиционного реле.

На чертеже представлена функциональная схема релейного регулятора, содержащая источник сигнала 1, суммирующий усилитель 2, трехпозиционное реле 3, конденсатор 4., разрядный резистор 5 и зарядный резистор 6, образующие инерционной отрицательной обратной связи 7, повторитель напряжения 8, раэвьзываюший диодный элемент

9, стабилйэатор напряжения 10, усилитель 11, инвертор 12, первый ограничительный элемент 13, ключевой элемент

14; переменные резисторы 15 и 16, операционный усилитель 17, диодный мостик 18, второй и третий ограничительные резисторы 19 и 20.

Релейный регулятор работает следующим образом. От источника сигнала 1 на первый вход суммирующего усилителя 2 поступает сигнал постоянного тока, который сравнивается с поступающим на его второй вход сигналом цепи инерционной отрицательной обратной связи 7, Результирующий сигнал усиливается суммирующим усилителем 2 и поступает на

- вход трехпоэиционного реле 3. При малой величийе сигнала трехпозиционное реле

3 находится в исходном состоянии, определяемом полярностью подаваемого на неинвертируКнцие входы операционных усилителей трехпозиционного реле 3 напряжения смещения, а именно на его первом выходе + положительный потен циал,на втором — отрицательный. Сигналы с выходов трехпоэиционйого реле

3 не проходят через запертые диоды раэвязывающего диодного элемента 9 на вход цепи инерционной отрицатель- ной обратной связи 7. При увеличении

: сягнала на входе трехнозиционного реле 3 иэ-за увеличения входного сигнала источника 1 или уменьшения, вследствие разряда конденсатора 4 Через разрядный резистор 5, сигнала цепи инерционной. отрицательной обратной связи 7, происходит, в зависимости от полярности результирующего сигнала, переключение, например, первого выхода трехпозиционного реле 3. Напряжение на первом выходе трехпоэиционного реле 3 становится отрицательным и через соответствующий" диод раэвязывающего диодного элемента 9 поступает на стабилизатор напряжения 10. Далее

1ф напряжение прикладывается ко входу усилителя 11. Усиление усилителя 11 устанавливается переменным резистором 16. Напряжение с выхода усилителя 11 поступает на вход цепи инерцион.М ной отрицательной обратной связи 7 и по цепи, образуемой ее зарядным резистором 6 и конденсатором 4, изменяется в направлении, противоположном первоначальному изменению входного сигнала, в данном случае в отрицательном направлении, приводя к уменьшению результирующего сигнала. Отрицательное приращение напряжения на конденсаторе вызывает также отрицательное приращение ре> зультирующего сигнала на входе суммирующего усилителя 2, при действии импульса напряженно уменьшается (изме-. няется в положительном направлении, так как по знаку для заданных началь ® ных условий оно выбрано отрицатель-. ным). В момент, когда напряжение на входе трехпоз"ционно1 о реле 3 уменьшится до величины, соответствующей порогу выключения, трехпозициойное реле 3 перебрасывается в исходное соЗЮ стояние, действие импульса прекращается. На первом выходе трехпоэиционного реле 3 появляется положительное напряжение. В исходном состоянии трех40 позиционного реле его выходы отключе.ны диодами развязывающего диодного элемента 9 от цепи инерционной отрицательной ооратной связи 7.Необходимо отметить, что

45, во время действия импульса отрицатель ное напряжение с первого выхода трехпоэиционного реле 3 поступало через ограничительный элемент 20 в цепь обратной связи ключевого элемента 14, 50 приводя к открытию соответствующих диодов мостика 18. При этом операционный усилитель 17 ключевого элемента

1 4 охватывается глубокой отрицательно обратной связью, а потенциал его инвертирующего входа становится равным потенциалу неинвертируюшего входа.

Следовательно, во время действия импульса второй выход цепи инерционной отрицательной обратной связи 7 с помо51306 б сигнала 1, что вызывает возникновение положительных импульсов на втором выходе трехпоэиционного реле 3 и к обратному воздействию исполнительного механизма на регулируемый объект. При большом коэффициенте усилении схемы возникновение импульсов происходит при малой величине входного сигнала, т.е. статическая ошибка регулирования будет

16 отсутствовать. Этр характерное свойство всех пропорционально-интегральных регуляторов. При скачкообразном изменении входного сигнала в начальный момент времени длительность первого импульса будет пропорциональна величине входного сигнала. Коэффициент цропрорциональности устанавливается переменным резистором 16. Стабильность длительности импульса обеспечивается тем, что заряд конденсатора 4 осуществляется стабильным током через зарядный резистор 6, что достигается приложением к нему неизменного напряжения,, отсчитъщаемого относительно выхода

45 повторителя напряжения 8, ставшего возможным благодаря соединению одно. го иэ выходов (общего вывода) стабилизатора напряжения 10 и одного иэ входов усилителя 11 к выходу повторителя напряжения 8.

Использование изобретения позволяет повысить точность и надежность как самого регулятора, так и точность ведения технологических йроцессов, при35 водящих к улучшению качества продукции

Формула изобретения

Релейный регулятор, содержащий источник сигнала, суммирующий усилитель, трехпозиционное реле и цепь инерцион ной отрицательной обратной связи, под4$ ключенные к шине нулевого потенциала, первый выход пепи инерционной отрицательной обратной связи соединен со входом повторителя напряжения, выход

59 источника сигнала подключен к первому входу суммирующего усилители, выход

5 6 щыо ключевого элемента 14 подключает ся к выходу повторителя напряжения 8, Это свидетельствует о том, что во время действия импульса оба вывода разрядного резистора 5 цепи инерционной отрицательной обратной связи 7 становятся эквипотенциальными, ток через разрядный резистор 5 не протекает, что эквивалентно отключению разрядного резистора 5 от конденсатора 4. Последнее необходимо для обеспечения раздельной (независимой) установки постоянных времени заряда и разряда конденсатора

4. Во время паузы потенциал на выходе стабилизатора напряжения 10 относительно выхода повторителя напряжения 8 равен нулю. То же можно сказать и о потенциале на выходе усилителя 11.

Это приводит во время паузы к эквипотенциальности зажимов зарядного резистора 6 (фактическому его отключению). Во время паузы напряжение с выхода повторителя напряжения 8, равное напряжению на зажимах конденсатора 4, прикладывается ко входу инвертора 12.

Коэффициент усиления инвертора 12 устанавливается переменным резистором .

1 5 и определяет интенсивность разряда конденсатора 4 через разрядный резистор 5, т.е. постоянную времени разряда. Можно показать, что шкала установок постоянной времени разряда конденсатора 4 с помощью переменного резистора 1 5 и шкала установок постоянной времени его разряда с помощью переменного резистора 16 линейны. Направление разряда конденсатора 4 всегда соответствует уменьшению напряжения на его зажимах. Это, при неизменном входном сигнале, приводит к увеличено разности величин входного сигнала от источника сйгнала 1 и сигнала с выхода цепи инерционной отрицательной обратной связи 7 . — выхода повторителя напряжения 8, к увеличению разностноГо cHTHGB&, к повторному включению трехпозицйонного реле 3, и, наконец, к

:появлению импульса на его первом выходе. Воздействие импульсов на объект регулирования, например, через исполнительный механизм постоянной скорости, приводит через датчик регулируемого параметра (на чертеже не показаны) к постепенному уменьшению входного сиг5 нала и к прекращению импульсов. Возмущающие факторы, действующие на объект, могут привести к изменению знака входного сигнала от источника которого соединен со входом трехпозиционного реле, первый и второй выходы которого соединены с развяэывающим диодиым элементом, выход которого подключен ко входу стабилизатора напряжения, и ключевой элемент, о т— л и ч а ю щ и й,с я тем, что, с целью повышения точности и надежности pery1

ILHHHFIH Заказ 804/44

Тираж 1014 Подлисное Филиал ППП йатент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

7 651

\ лятора, он содержит ограничительные элементы, усилитель и инвертор, подключенный к шине нулевого потенциала, . вход инвертора соединен с выходом повторители напряжения, первЫм выходом стабилизатора напряжения и первыми входами ключевого элемента и усилителя, второй вход и выход которого подключены, аоо дветственно, ко второму выходу стабилизатора напряжения и входу цепи инернионной отрицательной обратной связи, первый выход инвертора соединен со вторым входом суммирующего усилителя, а второй выход - через первый огранйч»ительний элемент - со вторым выходом цепи инепционной отрицательной обратной связи и со вторым вхо306 8 дом ключевого элемента, первый выход которого через второй ограничительный элемент а второй выход — через третий

7 ограничительный элемент подключены, 5 сооооттввееттссттввеенннно©, к первому и второму выходам трехпозиционного реле.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 10 1. Штейберг Ш. Е. и др. Промышленные автоматические регуляторы. М., Энергия", 1973.

2. Патент Франции % 2031575, кл. (05 В 11/00, 1970.

3. Авторское свидетельство СССР № 430352, кл. Q 05 В 11/00, 24.04.72.