Регулятор

Регулятор

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

РЕГУЛЯТОР, содержащий первый ключ, блок сравнения, последовательно соединенные первый задатчик и первый компаратор, последовательно, соединенные второй задатчик и второй компаратор, последовательно соединен {ые RS-триггер, второй ключ и усилитель , последовательно соединенные датчик и согласующий преобразователь, подключенный вьгходом к вторым входам первого и второго компараторов, о тличающийся тем, что, с целью повьшения точности регулирования, в нем входы блока сравнения подключены к выходам соответственно первого и второго компараторов, а выход подключен к R-входу RS-триггера и управляющему входу первого ключа, соединенного сигнальным входом с сигнальным входом второго ключа и выходом датчика.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧ ЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (19) (11) Г цг, ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3576778/18-24 (22) 24.02.83 (46) 23.09.84 Бкл. N - 35 (72) В. Г. Булыгин, В.М. Колесников, В.С.Нестеренко и В.H.Ñåäîâ (71) Московский ордена Октябрьской

Революции и ордена Трудового Красного Знамени институт нефтехимической и газовой промышленности им. И.М.Губкина (53) 62-50(088.8) (56). 1. Авторское свидетельство СССР

328437, кл. G 05 D 19/02, 1970.

2. Авторское свидетельство СССР

Р 1019396, кл.С 05 В 1!/01, 1982.

3. Авторское свидетельство СССР по заявке Ф 3530256/24, кл. G 05 В 11/01, 1982 (прототип).

З(1) G 05 В 11/01; G 05 S » /16 (54)(57) РЕГУЛЯТОР, содержащий первый ключ, блок сравнения, последоватсльHO соединенные первый задатчик и первый компаратор, последовательно . соединенные второй задатчик и второй компаратор, последовательно соединенные RS òðèããåð, второй ключ и усилитель, последовательно соединенные датчик и согласующий преобразователь, подключенный выходом к вторым входам первого и второго компараторов, и тл и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения точное.ти регулирования, в нем входы блока сравнения подклю— чены к выходам соответственно перво— го и второго компараторов, а выход подключен к R-входу RS-триггера и управляющему входу первого ключа, соединенного сигнальным входом с сигнальным входом второго ключа и выходом датчика.

1115016

Изобретение относится к устройствам двухпо иционного регулирования и может найти применение в нефтяной, газовой и химической промышленности при регулировании амплитуды выходно- 5 го сигнала вибрационно-частотных преобразователей плотности и расхода.

Известен регулятор, содержащий датчик, усилитель, фильтр, синхронный детектор, фильтр нижних частот, 10 сумматор, усилитель и двигатель, вал которого соединен с управляющим входом эадатчика амплитуды вибраций, вход которого подключен к выходу генератора рабочей частоты, а выход — 15 к входу второго усилителя, генератор несущей частоты, выходом подключенный к входу датчика перемещений и входу выпрямителя, Выход которого непосредственно и через задающий по- 20 тенциометр подключен к второму и третьему входам сумматора (1) .

Известен также регулятор, содержащий первый компаратор, последовательно соединенные эадатчик, первый 25 резистор, операционный усилитель и интегратор, неинвертирующим выходом через второй резистор подключенный к входу операционного усилителя, и второй компаратор, выходом подклю- щ0 ченный к управляющему входу первого ключа, выходом подключенного к управляющему входу регулируемого ограни— чителя, первым выходом соединенного с выходом операционного усилителя, датчик амплитуды вибраций, второй ключ и усилитель, первым входом подключенный к выходу датчика амплитуды вибраций и к первым входам первого и Второго компараторов, а выходом — 40 к сигнальному входу первого ключа, второй, третий и четвертый выходы эадатчика соединены с вторыми входами соответственно усилителя, первоГО и ВтОрОГО компаратОрОВ ВыхОд пер 45 вого компаратора соединен с управляющим входом второго ключа, соединенного первым выводом с вторым выводом регулируемого ограничителя, а вторым выводом — с входом операционного усилителя (2l.

Недост ат ком да нных р е гулят оров является низкая точность.

Нанболе . близким к предлагаемому по технич<.ской с ущности является ре- 55

", óëÿòîð,;:îðeðæàùèé первый компаратор, последовательно соединенные задатчик, третий ключ, первый резистор, операционный усилитель и интегратор, неи ивер тир ующим выходом ч ере э в торой резистор подключенный к входу операционного усилителя, и второй компаратор, выходом подключенный к управляющему входу первого ключа, выходом подключенного к управляющему входу регулируемого ограничителя, первым выводом соединенного с выходом операционного усилителя, датчик амплитуды вибраций, второй ключ и усилитель, первым входом подключенный к выходу датчика амплитуды вибраций и к первым входам первого и второго компараторов, а выходом — к сигнальному входу первого ключа, второй, третий и четвертый выходы эадатчика соединены с вторыми входами соответственно усилителя, первого и второго компараторов, выход первого компаратора соединен с управляющим входом второго ключа, соединенного первым выводом с вторым выводом регулируемого огра— ничителя, а вторым выводом — с входом операционного усилителя, и после. довательно соединенные фильтр, блок ограничения, выпрямитель и элемент

1- .

И-НЕ. соединенный вторым входом первого ключа, а выходом — с первым входом триггера, соединенного вторым входом с четвертым выходом задатчика, а выходом — с управляющим входом третьего ключа, вход фильтра соединен с выходом операционного усилителя (3) .

Недостатком известного регулятора также является низкая точность.

Целью изобретения является повышение точности регулятора.

Поставленная цель достигается тем, что в р е гулят ор е, содержащем первый ключ, блок сравнения, последователь— но соединенные первый задатчик и первый компаратор, последовательно соединенные второй задатчик и второй компаратор, последовательно соединенные RS-триггер, второй ключ и усилитель, последовательно соединенные датчик и согласующий преобразователь, подключенный выходом к вторым входам первого и второго компараторов, входы блока сравнения подключены к выходам соответственно первого и второго компараторов, а выход подключен к R-входу RS-триггера и управляющему входу первого ключа, соединенного сигнальным входом с сигнальным входом второго ключа и выходом датчика.

111 5016

На Фиг. 1 предс тавлена с труктурная схема регулятора; на фиг. 2 диаграммы выходных напряжений основных блоков регулятора.

Регулятор содержит датчик 1, 5 согласующий преобразователь 2, первый и второй компараторы 3 и 4, первый и второй задатчики 5 и 6, блок

7 сравнения, RS-триггер 8, первый и второй ключи 9 и 10, усилитель 11, 10 исполнительный механизм 12, вторичный преобразователь 13, элемент 14 выделения модуля, низкочастотный фильтр 15, сумматор 16, двухпозиционный релейный блок 7, сумматор 18, 15 двухпозиционный релейный блок 19.

Регулятор работает следующим образом.

Датчик 1 измеряет амплитуду вибраций и формирует на своем выходе частотно-модулируемый сигнал Б,, который поступает на сигнальные входы ключей

9 и 10, в качестве которых могут быть применены, например, управляемые вентили, на первый вход вторичного I реобразователя 13, который предназначен для измерения частоты и коэффициента затухания выходного напряжения датчика 1, на первый вход согласующе30 го преобразователя 2. Согласующий преобразователь 2 служит для согласования выхода датчика 1 и входов ксмпараторов 3 и 4 и осуществляет преобразование частотно-модулированного напряжения на выходе датчика 1 в постоянное напряжение, IIpoflopLTèoíàëüное амплитуде огибающей выходного напряжения U< датчика 1. В качестве согласующего преобразователя могут быть применены, например, амплитуд- 4О ный детектор или последовательно соединенные блок 14 выделения модуля и низкочастотный фильтр 15. Выходное напряжение U согласующего преобра2 зователя 2 поступает на вторые входы 4> компараторов 3 и 4, на первые входы которых поступают напряжения Б5 и ИЕ с выходов задатчиков 5 и 6. Задатчики 5 и 6 конструктивно могут быть выполнены, например, как в виде двух 511 отдельных конструктивных блоков, так и в виде одного конструктивного блока, имеющего два выхода, на которых формируются два различных напряжения U> и 0 . Компараторы 3 и 4 срав- 55 нивают выходное напряжение OZ согласующего преобразователя 2 с выходными напряжениями 0 и 0g задатчиков

5 и 6, где 0 И, и Формируют на своих выходах нанряжсния 0 3 и 0 ° 1 которые являются логическими сигналами, пршш мйющими значения -0 или

"1" в зависимости от значений напряжений на иХ входах. Структурно компаратор 3 (или 4) может быть выполнен в виде последовательного соединения алгебраического сумматора 16 (или 18) и двухпоэиционного релейного блока

17 (или 19).

Если выходное напряжение 02 согласующего преобразователя 2 меньше выходного напряжения задатчика 5 ((1 <0 ), то на выходах компараторов 3 и 4 формируются выходные напряжения V =0 и Uy =О. Выходные напряжения 03=0 и U< =0 компараторов 3 и 4 поступают на входы блока 7 сравнения и на его выходе формируется напряжение U =O.

Выходное напряжение 0 =0 блока сравнения поступает на управляющий вход первого ключа 9 и на К-вход RS-триггера 8.

Ключ 9 работает по закону ц 0 при "z =-1, (0 при 0, При поступлении на управляющий вход ключа 9 выходного напряжения 1 =0 блока 7 сравнения ключ 9 остается в исходном (т.е. закрытом) состоянии, и на его выходе формируется напряжение О =O.

При поступлении на R-вход RS-триггера 8 выходного напряжения EIz =0 блока 7 сравнения триггер 8 формирует на своем выходе напряжение 08 =1, которое поступает на управляющий вход ключа 10.

Ключ 10 работает по закону

0 при 08 =1 0 при 0 =О.

При поступлении на управляющий вход ключа 10 выходного напряжения

=1 триггера 8 ключ 10 формирует на своем выходе напряжение ц = 0,, которое поступает на вход усилителя

11. Выходное напряжение 0, =К1, 01 „ где KI1 — коэффициент передачи усилителя 11, поступает на вход исполнительного механизма 12, в качестве которого используется чувствительный элемент датчика.

Если выходное напряжение U согласующего преобразователя 2 больше, выходного напряжения Ug задатчика 5, но меньше выходного напряжения БS заUy Ug4Ug) 111 01Ь ходе компаратора 3 формируется напряжение U у =1, а на выходе компаратора 4 — 04 0 ч

Выходные напряжения 0 =1 и (14 =0 компараторов 3 и 4 поступают на входы 5 блока 7 сравнения, на выходе которого формируется напряжение U =-1, которое поступает на управляющий вход ключа 9 и R — вход RS-триггера 8.

При поступлении на управляющий вход ключа 9 выходного напряжения (1 =-1 блока 7 сравнения ключ 9 от7 крывается и на его выходе формируется напряжение U<=U, которое поступает на второй вход вторичного преобраэоват еля 13.

При поступлении на R-вход RS-триг— гера 8 выходного напряжения U> =-1 блока 7 сравнения RS-триггер .8 не срабатывает (т.е. не меняет своего 20 состояния). Выходное напряжение 4(8=1 поступает на управляющий вход ключа

10, который остается в открытом сос— тоянии, и его выходное напряжение

U 0=U1. Выходное напряжение U 0 ключа

10 поступает на вход усилителя 11, на выходе которого формируется напряжение Б<„ =К,. U, которое поступает на вход исполнительного механизма 12.

Если выходное напряжение (12 согла-30 сующего преобразователя 2 больше выходного напряжения U> задатчика 5 и больше выходного напряжения tJg (т.е.

Ogc Ug c0g), то на выходе компаратора

3 формируется напряжение Uq =1, а на выходе компаратора 4 — 04=1.

Выходные напряжения Uq =1 и 04=1 компараторов 3 и 4 поступают на входы блока 7 сравнения, на выходе ко оро- 40 го формируется напряжение U 7 =<, которое поступает на управляющий вход ключа 9 и R-вход RS-триггера 8.

При поступлении на управляющий вход ключа 9 выходного напряжения 45

47=9,блока 7 сравнения ключ 9 возвращается в исходное состояние и на его выходе формируется напряжение Оч=-Q

При поступлении на R-вход Rs-триг. гера Ы выходного напряжения 0 =9 бло- 0 ка 7 сравнения R5-триггер 8 опрокидывается, т.е. на его выходе формируе гся напряжение 0 =О. Выходное напрн8 жение 18 =О поступает llr управляющий вход ключа 10, который эакрь ваетс я, и на его выходе формируется напряж»ние 010 =О. Возбуждение колебаний чувствительного элемента датчмка прекращается и он переходит в режим свободных затухающих колебаний до того момента времени, когда Ug станет меньше Ug (т.е. U7 cU g) . При "7сЦ цикл работы регулятора повторяется, так как на выходе блока 7 сравнения снова появляется выходное напряжение U =О, и RS-триггер 8 опрокиды— вается (т.е. его выходное напряжение U становится равным "1"). Выход8 ное напряжение 08=1 RS — триггера 8 поступает на управляющий вход ключа

10, открывая его.

Укаэанные отличительные особенности позволяют увеличить точность регулятора примерно на 307. Кроме того, преимуществом регулятора является то, что возбуждение колебаний осуществляется в автоколебательном режиме, когда усиленное выходное напряжение Ll датчика в фазе снова поступает на его вход, причем частота колебаний отслеживает собственную частоту чувствительного элемента датчика, которая несет информацию о плотности контролируемой среды.

При указанном режиме возбуждения перерегулировка значительно уменьшается, что примерно на 87 повышает точность и оперативность измерений, а значительное уменьшение (примерно на 807) мощности возбуждающего сигнала повышает надежность регулятора примерно на 207. и позволяет в два раза поднять верхнюю границу измерения плотности и расхода газожидкостной смеси.

При близком выборе уровня уставок

Бб-0 Б регулятор осуществляет режим стабилизации амплитуды выходного сигнала датчика, и частота срабатывания блока управления ключом пропорциональна массовому расходу контролируемой газожидкостной смеси, что значительно упрощает схему вторичного преобразователя.

1115016

Составитель Ю.Гладков

Редактор Т.Кугрьинева Техред А.Ач Корректор Г. Огар

Заказ 6768/33 Тираж 841 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