Устройство для регулирования неэлектрических величин

 

Союз Советскик

Социалистических

Республик

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИ ЕТЕЛЬСТВУ

<1>860017 (61) Дополнительное к авт, свид-ву— (22) Заявлено 07. 06. 79 (21) 2778020/18-24 с присоединением заявки Нов (23) Приоритет—

Опубликовано 3рр881 Бюллетень М 32 (51)М. Кл 3

G 05 0 23/00

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий (53) УДК 621. 555. 6 (088. 8) Дата опубликования описания 30.08,81 (72) Авторы изобретения

Л.П.Бобин, С.М.Кейн и.Ю.П.Барышев.

Специальное конструкторское бюро,Агрофизического научноисследовательского института и Все< позная ордена Ленина академия сельскохозяйственных наук им. В,И.Ленина (71) Заявители 54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕГУЛИРОВАНИЯ

НЕЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ВЕЛИЧИН

Изобретение относится к электронной автоматике и может быть использовано в системах автоматического уп-. равления, например в системах кондиционирования.

Известны устройства для регулирования температуры. содержащие измерительный мост, датчик и задатчик температуры, Фазочувствительный усилитель, регулирующее устройство и два дополнительных датчика, снабженные индивидуальными нагревателями (1) и 2).

Недостатком известных устройств, наряду с увеличенным энергопотреблением, необходимым для индивидуальных нагревателей, сложностью изготовления и настройки двух одинаковых датчиков в комплекте с индивидуаль- ными нагревателями, является то.что 20 коррекция регулируемой неэлектрической величины может осуществляться только по температуре. Сигнал коррекции вырабатывается с помощью индивидуальных нагревателей. моделирующих

25 процесс изменения теплопритока, а не по непосредственному воздействию регулируемого параметра, его выработка невозможна при реверсивном регулировании непосредственным воздействием.. 30

Кроме того. эти устройства имеют невысокую точность регулирования, обусловленную слабой помехозащищенностью и. как следствие, большой зоной нечувствительности.

Известно также устройство для регулирования влажности газов, содержащее измерительный мост. датчик и задатчик влажности, фазочувствительные ревеюсивные усилители, автогенератор и релейный усилитель. В этом устройстве за счет усложнения его схемотехнического решения удается несколько повысить точность регулирования путем увеличения чувствительности схемы по основному сигналу и частичного уменьшения его зависимости от изменения внешних условий (3).

Однако значительные амплитуды колебаний регулируемой величины. существенное влияние остаточной неравномерности и большая погрешность регулирования, обусловленные нескорректированной величиной времени транспортного запаздывания, а также сложность настройки и, как следствие, низкая надежность устройства в целом не позволяют получить высокое качество регулирования.

8.60017

5 !

О

ЗО

Наиболее близким к предлагаемому ,по технической сущности является устройство (регулятор температуры), содержащее источник и стабилизатор напр 1. .;å èÿ, измерительный мост, датчик и задатчик температуры, автогенеиатор, усилитель, формирователь,выпрямитель и нагреватель. причем пер- вая диагональ измерительного моста включена между средней точкой делителя напряжения и входом автогенерато- . ра, выход цепи обратной связи которого подключен к второй диагонали измерительного моста, а выход автогенератора подключен к входу усилителя выход последнего соединен с входом формирователя, при этом выход формирователя через выпрямитель и нагреватель подсоединен к источнику и стабилизатору напряжения (4).

Недостатками известного устройства являются отрицательное влияние на точность регулирования явления остаточной неравномерности и низкое качество регулирования. обусловленное наличием эквивалентного (суммарного) времени транспортного запаздывания. а также смещением среднего значения .регулируемой величины по сравнению с заданным уровнем при воздействии на объект регулирования дестабилизирующих факторов. Жесткое регламентирование функций (только регулирование температуры) накладывает ограничение на применение устройства как унифицированного узла в системах автоматического регулирования неэлектрических величин.

Цель изобретения — повышение точности устройства.

Поставленная цель достигается тем. что устройство для. регулирования.неэлектрических величин, содер жащее подключенные к источнику питания последовательно соединенные автогенератор и двухпоэиционный коммута тор, выходом соединенный со входом ключевых элементов, а также подключенный к выходу автогенератора первый измерительный мост в первые противоположные плечи которого включены чувствительные элементы, а в другие плечи — задающие элементы,содержит последовательно соединенные второй измерительный мост и сумматор, второй вход которого связан с выходом первого измерительного моста, а выход — со входом автогенератора, с выходом которого соединен вход второго измерительного моста, плечи которого образованы чувствительными элементами.

На чертеже приведена блок-схема предлагаемого устройства.

Устройство содержит источник 1 питания, автогенератор 2 двухпозиционный коммутатор 3, ключевые элементы 4 и 5, сумматор 6, первый измерительный мост 7, содержащий чувствительные элементы 8 и 9, и задающие элементы 10 и 11, второй измерительный мост 12, включающий чувствительные элементы 13 и 14 с постоянной времени Г и чувствительные элементы 15 и 16 с постоянной времени Г . К выходам ключевых элементов 4 и 5 подключаются пусковые механизмы исполнительного устройства (не показаны). Чувствительные элементы 8 и

9 размещаются в объекте регулирова-. ния и имеют непосредственный физический контакт с регулируемым параметром. Чувствительные элементы 13

16 устанавливаются на локальном репрезентативном участке исполнительного устройства и.имеют непосредственный Физический контакт с процессом изменения энергии регулируемого параметра, йапример тепловой контакт с выходом распределителя, реверсирующего изменение энергии теплохладоносителя, который циркулирует в теплохладообменном аппарате. На задающих элементах 10 и 11 фиксируется требуемое значение регулируемой величины.

Устройство работает следующим образом.

В момент включения на выходных зажимах первого измерительного моста

7 и второго измерительного моста 12 вырабатываются сигналы ошибки и коррекции, амплитуды и начальные фазы которых зависят от величины знака отклонения регулируемого параметра от заданного значения. В сумматоре 6 сигналы ошибки и коррекции суммируются в фазе по модулю и воздействуют с выхода сумматора .б на вход автогенератора 2. Если сдвиг фаз между выходным и входным напряжениями автогенератора на некоторой резонансной частоте fz равен нулю. а произведение коэффициента передачи по напряжению первого измерительного моста 7. второго измеРительного моста 12 и сумматора б на коэФфициент усиления автогенератора 2 больше или равно единице, то на выходе автогенератора

2 установятся незатухающие колебания.

Автогенератор выполнен по схеме избирательного усилителя с глубокой отрицательной обратной связью через селективный элемент.. например двойной T-образный RC -мост, и с замкнутой петлей положительной обратной связи с выхода автогенератора через входные зажимы первого измерительного моста 7, второго измерительного моста 12 и выход сумматора б. Такое решение обеспечивает надежную помехозащищенность и сводит диапазон нечувствительности устройства регулирования к дбпустимому минимуму. Наличие колебаний на выходе автогенератора 2 вызывает опрокидывание двухпозиционного коммутатора 3 (например

8еОО17 устройством, не претерпевает сущест- 45 венных скачков. Поэтому на начальном этапе регулирования при значительных отклонениях регулируемой величины от требуемого значения вклад сигнала коррекции B cVMMBpHblA cHI HBJI воздействующий на вход автогенератора 2. способствует форсированию процесса разГона и выхода регулятора на режим самонастройки. При этом величина амплитуды суммарного сигнала на выходе сумматора б такова, что компенсирует эквивалентное время транспортного запаздывания системы регулирования.Как только произойдет перерегулирование контролируемого процесса, на выходе второго измерительного моста 12 (за Q) счет разных значений постоянной времени чувствительных элементов 13-16) возникает противофазный основному сигналv ошибки сигнал рассогласова ния, обусловленный непосредственным . 5, регенеративного компаратора напряжения с заданным порогом срабатывания).

Выходной сигнал с него того или иного знака (относительно общей точки источника питания) воздействует одновременно на противофазные входы ключевых элементов 4 и 5. результатом воздействия. выходного сигнала является срабатывание одного из ключевых элементов, через выходные зажимы которого осуществляется реверс исполнительного устройства и происходит .изменение подачи энергии к объекту регулирования. Изменение энергии направлено так, что контролируемая величина стремится к заданному уровню.

При совпадении величины регулируемого параметра с требуемым значением коэффициенты передачи по напряжению первого измерительного моста 7 и второго измерительного моста 12 становятся равными нулю, а при перерегулировании фазы сигнала ошибки.и коррекции изменяются на 180О. Это приводит к невыполнению одного из необходимых и достаточных условий баланса Фаз или баланса амплитуд и, как следствие, к срыву колебаний на выходе автогечератора 2. Последнее вызывает процесс возвращения двухпозиционного коммутатора 3 в исходное состояние и далее через соответствующий ключевой элемент к режиму реверса исполнительного устройства.

При воздействии на объект регулирования возмущающих факторов регулируемая величина претеРпевает непрерывные колебания, период, скважность и амплитуда которых зависят от качественных характеристик устройства регулирования, причем колебательный режим подобных устройств является их нормальным состоянием. В стадии разгона и выхода в зону автоколебательного режима величина притока или оттока энергии регулируемого параметра. вырабатываемая исполнительным

10 I5

40 воздействием изменения энергии регулируемого параметра на его измерительные цепи. В сумматоре б сигнал рассогласования алгебраически складывается с основным сигналом ошибки, вырабатываемым. первым измерительным мостом 7. Это приволит к появлению на выходе сумматора б разностного сигнала ошибки, управляющего режимом возбуждения автогенератора 2. Амплитуды и фаза разностного сигнала ошибки таковы, что вызывают Упреждающее реверсирование исполнительного устройства, обеспечивающего непосредственное изменение подачи энергии регулируемого параметра к объекту регулирования. При следующих скачкообразных изменениях энергии регулиpveMoA величины процесс формирования сигнала коррекции повторяется.

Стабилизация амплитуды колебательного режима регулируемого параметра относительно среднего фиксированного значения контролируемой величины переводит устройство регулирования в режим самонастройки. При этом кратковременное импульсное реверсивное изменение энергии (c учетом эквивалентного времени транспортного запаздывания) не приводит к появлению на выходе первого измерительного моста 7 основного сигнала ошибки. В то же время на выходных зажимах второго измерительного моста 12 присутствует изменяющийся по фазе на 180О сигнал коррекции, который через сумматор б воздействует на вход автогенератора 2, периодически поддерживая на его выходе процесс возбуждения незатухающих колебаний или их срыв. При установке на задающих элементах 10 и 11 нового значения регулируемой величины процесс выхода устройства на режим стабилизации и самонастройки повторяется аналогично вышеизложенному.

Таким образом. устройство для регулирования неэлектрических величин позввляет получить высокий технический эФфект, а именно повысить точность регулирования.

Формула изобретения

Устройство для регулирования неэлектрических величин. содержащее подключенные к источнику питания последовательно соединенные автогенератор и двухпозиционный коммутатор, выходом соединенный со входом ключевых элементов, а также подключенный к выходу автогенератора первый измерительный мост. в первые противоположные плечи которого включены чувствительные элементы, в другие плечи — задающие элементы, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности устройства,оно

860017

Составитель А.заруьин

Редактор A.Ëåæíèíà Техред A. Ач Корректор М Шароши

Заказ 7546/71 Тираж 940 -Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент", r.Óæãîðîä, ул..Проектная,4

=одержит последовательно соединенные второй измерительный мост и сумматор, второй вход которого связан с выходом первого измерительного моста. а вь д — со .входом автогенератора. с выходом которого соединен вход второго измерительного моста, плечи которого образованы чувствительными элементами.

Источники инФормации, принятые во внимание при экспертизе

Авторское свидетельство CCCP

9 128672, кл.G 05 0 23/24. 1960.

2. Авторское свидетельство СССР

9 190457, кл.G 05 0 23/30, 1966.

5 3 Авторское свидетельство СССР

9 469960 кл.G 05 D 22/00, 1975.

4. Авторское свидетельство СССР

М 542181, кл.G 05 0 23/24, 1977 (прототип)