Импульсный двухпозиционный регулятор

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик

< 767702 (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 070676 (21) 2369052/18-24 (51)М. Кл.

G 05 В 11/28 с присоединением заявки ¹ (23) Приоритет

Государствеииый комитет

СССР по делам изобретеиий и открытий

Опубликовано 3009.80. Бюллетень ¹ 36

Дата опубликования описания 3009.80 (53) УДК 62-50 (088. 8) (72) Авторы изобретения

А.С. Попов, В.П. филин, В.В. Харчев, A.Â. Фортуныч, B.A. Рогов и В.М. Еремин (71) Заявитель (54) ИМПУЛЬСНЫЙ ДВУХПОЗИЦИОННЫЙ

РЕГУЛЯТОР

Изобретение относится к области автоматики, а именно к автоколебательным релейным системам регулирования — к импульсным двухпозиционным регуляторам, и предназначено для регулирования различных технологических параметров, например темйературы.

Известны импульсные двухпозиционные регуляторы (1, 2 и 3).

Из известных импульсных двухпозиционных регуляторов наиболее близким по технической сущности к изобретению является регулятор, содержащий контактный датчик, триггер Шмидта (31 .

Недостаток данного регулятора за- 15 ключается в его низкой, надежности.

Цель изобретения — повышение на.дежности регулятора.

Эта цель достигается тем, что в известный импульсный регулятор вве- 20 дены первый и второй ограничивающие элементы, накапливающий элемент и ключ, сигнальный вход которого под- ключен через первый ограничивающий элемент к первому входу триггера 25

Шмидта, управляющий вход через второй ограничивающий элемент — к вйходу триггера Шмидта, а выход — к первому выводу источника напряжения и через контактный датчик ко второму входу триггера Шмидта, первый вход которого через накапливающий элемент соединен со вторым выводом источника напряжения.

На фиг. 1 представлена принципиальная электрическая схема регулятора; на фиг. 2 — временные диаграммы, поясняющие процесс генерирования импульсов; на фиг. 3 — временные диаграммы, поясняющие изменение скважности импульсов в зависимости от положе-. ния движка задатчика, на фиг. 4 — статические характеристики регулятора.

Регулятор содержит триггер Шмидта 1, состоящий из транзисторов 2 и

3, резисторов 4 — 11, перменного резистора 12, задающего скважность импульсов, и конденсатора 13, накапливающий элемент — конденсатор 14, первый ограничивающий элемент — резистор 15, управляемый ключ (транзистор} 16, второй ограничивающий элемент (резистор)

17, контактный датчик 18, первую (минусовую) 19 и вторую (плюсовую) 20 шины питания. На фиг. 2, 3, 4 приняты следующие обозначения: 21, 22, 23 — кривые заряда и разряда конден- сатора 14, 24, 25 — статические характеристики регулятора при разомкнутых замкнутых контактах датчика 18, 767702

26 — положения рабочей точки; 06 потенциал базы транзистора 2 триггера Шмидта с уровнями: срабатывания транзистора 2 — 0 и отпускания P

"ст 0ьых выходное напряжение регулятора; Т вЂ” период следования импульсов; t — длительность импульсов t> naysa между импульсами

U — напряжения на конденсаторе 14И

U ; t ä — относительная длительность импульсов. !

О

Регулятор работает следующим образом.

Триггер Шмидта 1 в зависимости от напряжения на базе транзистора 2 может находиться в одном из двух устойчивых положений. Пусть в момент вре- 15 мени t (фиг. 2) установилось состояние триггера: транзистор 3 открыт, транзистор 2 закрыт. Падением напряжения на резисторе 11 транзистор управляемого ключа 16 насыщен. Реэис- Щ тор 15 оказывается подключенным параллельно резистору 4, общее сопро тивление участка минусовая шина 19 питания — база транзистора 2 умень- шается, отрицательный потенциал 06 должен увеличиваться. При отсутствии конденсатор 14 потенциал 082 изменился бы скачком, а при его наличии по-. тенциал растет по кривой 21 по мере подзаряда конденсатора 14. В момент времени t2 потенциал 08 достигает уровня срабатыванйя Uzp, транзистор

2 открывается, транзистор 3 закрывается, напряжение U ы„ скачком увеличивается.

При этом ток коллектора транзистора 3 прекращается, падение напряжения на резисторе 11 становится равным нулю, транзистор управляемого ключа 16 закрывается, резистор 15 отключается, общее сопротивление участ- щ ка минусовая шина 19 питания — база транзистора 2 увеличивается, отрицательный потенциал U6 начинает умень-

2 шаться поьере разряда конденсатора

14 по кривой 22. В момент времени сз потенциал 06 достигает уровня отпус7. кания Ua, при этом транзистор 2 закрывается, транзистор 3 открывается, напряжение 0 „,„ скачком падает, насьп4ается трайзйстор управляемого ключа 16, подключается резистор 15, конденсатор 15 начинает подзаряжаться по кривой 23.

В момент времени t происходит очередное опрокидывание триггера. Далее циклы повторяются. Происходит перно- Ы дический процесс генерирования импульсов. Разряду конденсатора 14 соответст"й7ет"»ййличие на выходе регулятора импульса длительностью „, заряду - пауза tä между импульсамй. Отношение @ е к периоду Т = t + tz определяет

И уровень воздействия на объект. Скважность есть Q - Т/t >

С изменением величины сопротивле ния переменного резистора 12 изменяются участки кривых (экспонент) заряда и разряда конденсатора 14, приходящихся на зону гистерезиса триггера 6 = 0 р - UaT (фиг» 3) при tg (< сс t величина сопротивления переменного резистора .12 мала при И а средняя величина сопротивления переменного резистора 12, при „ » t ä„ величина сопротивления переменного резистора 12 велика. Таким образом, с изменением величины сопротивления переменного резистора 12 меняется скважность импульсов на выходе регулятора.

Переменный резистор 12 является задатчиком скважности импульсов.

Если построить зависимость относиI тельной длительности импульсов е /Т от величины переменного резисИ тора 12 (статические характеристики регулятора), то последние будут иметь вид кривых, представленных на фиг. 4.

Кривая 24 соответствует разомкнутому состоянию контактов датчика 18, а кривая 25 — замкнутому. Рабочая точка

26, соответствующая установившемуся заданному значению регулируемой величины, выбирается между кривыми 24 и

25. Если регулируемая величина меньше заданной, то контакт датчика 18 замкнут, на объекте подается последовательность импульсов с относительной длительностью t«, регулируемая

f величина растет. Прй превышении ре-1 гулируемой величиной заданного значения контакт датчика 18 размыкается, на объект будет подаваться последовательность импульсов с относительной длительностью „ „ меньшей си . Регулируемая величина начнет падать. Таким образом, процесс регулирования— автоколебательный около заданного значения. Амплитуда автоколебаний (точность системы) определяется шириной зоны между кривыми 24 и 25, ширина эоны — величиной резистора 5 и может быть выбрана сколь угодно малой.

При изменении уставки срабатывания контактного датчика 18 необходимо соответственно изменить величину сопротивления переменного резистора 12 так, чтобы рабочая точка 26 оставалась между кривыми 24 и 25.

Использование изобретения позволяет повысить надежность регулятора.

Формула изобретения

Импульсный двухпозиционный регуляор, содержащий контактный датчик, триггер Шмидта и источник напряжения, отличающийся тем, что, с целью повышения. надежности регулятора, он содержит первый и второй ограничивающие элементы, накапливающий элемент и ключ„ сигнальный вход которого подключен через первый ограничивающий элемент к первому входу триггера Шмидта, управляющий вход через

767702 второй ограничивающий элемент — к вы-. ходу триггера Шмидта,, а выход — к первому выводу источника напряжения и через контактный датчик ко второму входу триггера Шмидта., первый вход которого через накапливающий элемент соединен со вторым выводом источника напряжения.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Справочник по импульсной технике. Под ред. В.И. Яковлева, Киев, 1971, с. 456, рис. 14.9.

2. Кампе-Немм А,А. Автоматическое двухпозиционное регулирование, М., "Наука", 1967, с. 31, рис. 2.1.6.

3. Авторское свидетельство СССР

М 395804, кл. G 05 В 11/28, 30.08.71 (прототип) 767702

4è д ое

Составитель Г. Нефедова

Редактор И. Грузова Техред A.À÷ Корректор Г. Решетник, Й.ю юм 4i

Заказ 7193/43 Тираж 956 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4