Интегрозадающее устройство

Интегрозадающее устройство

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ИНТЕГРОЗАДАЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО, содержащее первый операционный усилитель , к инвертирующему входу которого подключены первая обкладка интегрирующего конденсатора и первый вывод первого масштабного резистора, второй масштабный резистор, первый вьтоп которого подключен к второй обкладке интегрирующего ковденсатора и к выходу устройства, второй операционный усилитель и третий и четвертый масштабные резисторы, отличающееся тем, что. с целью повьш1ения стабильности и расширения диапазона регулирования времени интегрирования , вторая обкладка интегрирующего конденсатора подключена к выходам первого и второго операционных усилителей соответственно через третий и четвертый масштабные резисторы, второй вьтод второго масштабного резистора соединен с входом устройства, инвертирующий вход втог рого операционного усилителя подключен к первому выводу первого Масштабkn ного резистора, второй вывод которого соединен с шиной нулевого потенциала , а неинвертирукмцие входы первого и второго операционных усилителей подключены к разнополярным источникам , напряжения смещения. СП О Од

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„„SU„, 1115 67 зш G 06 G 7/186

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ;

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

К ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТБЬб (21) 3600144/18-24 (22) 08.04 .83 (46) 23.09.84. Бюл. й- 35 .(72) Б.M.Äåìñêèé и Г,Е.Марченко (71) Специальное конструкторско-тех-. нологическое бюро химико-фотографической промышленности (53) 681.335(088.8) (56) 1. Справочник по проектированию электропривода, силовых и осветительных установок. Под ред. Я.M.Áîëüøàìà и др. M. "Энергия", 1974, с. 270.

2. Авторское свидетельство СССР

В 894731, кл. G 06 G 7/186, 1981 (прототип) . (54) (57) ИНТЕГРОЗАДАЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО, содержащее первый операционный усилитель, к инвертирующему входу которого подключены первая обкладка интегрирующего конденсатора и первый вывод первого масштабного резистора, второй масштабный резистор, первый вьюод которого подключен к второй обкладке интегрирующего конденсатора и к выходу устройства, второй операционный усилитель и третий и четвертый масштабные резисторы, о т л и— ч а ю щ е е с я тем, что. с целью повышения стабильности и расширения диапазона регулирования времени интегрирования. вторая обкладка интегрирующего конденсатора подключена к выходам первого и второго операционных усилителей соответственно через третий и четвертый масштабные резисторы, второй вывод второго масштабного резистора соединен с входом устройства, инвертирующий вход второго операционного усилителя подклю- g чен к первому выводу первого Масштабного резистора, второй вывод которого соединен с шиной нулевого потенциала, а неинвертирующне входы первого и второго операционных усилите- д лей подключены к разнополярным источникам напряжения смещения. хаий

1115067

40!

Изобретение относится к аналого-. вым вычислительным машинам и может быть использовано в качестве командного устройства в автоматизированных злектроприводах.

Известно интегрозадающее устройство, в которое входят два усилителя постоянного тока, первый из них охвачен нелинейной обратной связью с узлам отсечки, а второй имеет парафаэный выход и охвачен гибкой обратной связью 11.

Однако зто устройство сложное, характеризуется неустойчивой величиной выходного напряжения, но основt5 ной недостаток — зависимость времени отработки задания от величины входного напряжения.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является

20 интегроэадающее устройство, содержащее два усилителя постоянного тока, неинвертирующий вход первого из них через первый резистор соединен с входом устройства, а в цепи обратной связи второго усилителя включен конденсатор. Выход второго усилите.ля является выходом устройства, инвертирующий вход подключен к первому выводу второго резистора и через третий резистор соединен с входом устройства, выход усилителя-через четвертый резистор подключен к неинвертирующему входу первого усилителя. Выход первого усилителя через раздеЛительный диод соединен с вторым выводом второго резистора. Инвертирующий вход первого усилителя и неинвертирующий вход второго усилителя связаны с шиной нулевого потенциала l:21.

Недостатком известного устройства является непостоянство величины выходного напряжения в статическом режиме,. так как первый усилитель, периогически переключаясь, ставит 45 второй усилитель в режим непрерывного интегрирования.

На выходе устройства появляется плавно изменяемое напряжение с огибающей, близкой к треугольной форме. 50

Кроме того, длительность интегрирования зависит от величины входного напряжения и не обеспечивается независимая регулировка скорости нарастания анода выходного напряжения. 55

Цель изобретения — повышение стабильности и расширение диапазона регулйрования времени интегрирования.

Поставленная цель достигается тем, что в интегрозадающем устройстве, содержащем первый операционный усилитель, к инвертирующему входу которого подключены первая обкладка интегрирующего конденсатора и первый вывод первого масштабного резистора, второй масштабный резистор, первый вывод которого подключен к второй обкладке интегрирующего конденсатора и к выходу устройства, второй операционный усилитель и третий и четвертый масштабные резисторы, вторая обкладка интегрирующего конденсатора подключена к выходам первого и второго операционных усилителей соотответственно через третий и четвертый масштабные резисторы, второй вывод второго масштабного резистора соединен с входом устройства, инвертирующий вход второго операционного усилителя подключен к первому выводу первого масштабного резистора, второй вывод которого соединен с шиной нулевого потенциала, а неинвертирующие входы первого и второго операционных усилителей подключены к раэнополярным источникам напряжения смещения.

На фиг. 1 представлена схема интегрозадающего устройства; на фиг. 2— временные диаграммы, поясняющие работу устройства.

Устройство (фиг. 1) содержит два операционных усилителя 1 и 2, два раэнополярных источника 3 и 4 напряжения смещения, интегрирующий конденсатор S, первый масштабный резистор 6, третий 7 и четвертый 8 масштабные резисторы; второй масштабный резистор 9.

Неинвертирующие входы операционных усилителей 1 и 2 соединены соответственно с первым 3 и вторым 4 разнополярными источниками напряжения смещения.

Инвертирующие входы операционных усилителей сединены с первой обкладкой интегрирующего конденсатора S и первым выводом масштабного резистора 6. Второй вывод резистора 6 соединен с шиной нулевого потенциала.

К выходу операционного усилителя 1 подключен масштабный. резистор 7, а к выходу операционного усилителя 2— масштабный резистор"8.

Вторая обкладка интегркрующего конденсатора 5 и вторые выводы масштабных резисторов 7 и 8 и резисто1115

dU =- -с1t

CR

Проинтегрируем

Eat

U = — -+U с

6 (5) (6) 3 ра 9 являются выходом устройства.

Второй вывод резистора 9 является входом устройства.

На фиг. 2 приняты следующие обозначения:

U — входное напряжение устройстЬх ва;

U< — выходное напряжение усилителя 1;

U„ — выходное напряжение усилителя 2;

U „,„ — выходное напряжение устройства;

t †-.. текущее время.

Устройство работает следующим образом.

В исходном состоянии усилитель 1 насыщен,, например, положительным потенциалом от источника 3 напряжения смещения, усилитель 2 — отрицательным потенциалом от источника 4 напряжения смещения (фиг. 1). Оба усилителя находятся в режиме насыщения, на выходе усилителя 1 присутствует напряжение со знаком "+",на выходе усилителя 2 — со знаком "-".

Предположим, что абсолютные величины этих напряжений равны между собой и примем

Rg=R =R, 30 где R — сопротивление резистора 7;

Rg — сопротивление резистора 8.

Следовательно, потенциал средней точки 6 будет нулевым.

Поскольку одна обкладка интегрирующего конденсатора 5 присоединена через резистор 6 к шине нулевого потенциала, напряжение на конденсаторе 5 равно нулю. Это состояние 4о устройства показано на участке времени 0 — „ (фиг. 2). При подаче на вход устройства в момент времени tÄ сигнала положительной полярности, потенциал точки ц изменяется и прикла- 45 дывается через конденсатор 5 к точке a — инвертирующим входам усилителей 1 и 2.

Напряжение U, на выходе усилите- 50 ля 1 скачком уменьшается и-компенсирует увеличение потенциала точки А

Состояние усилителя 2 не изменяется, так как полярность сигнала на его инвертирующем входе совпадает с полярностью насыщения.

Зависимость изменения напряжения на конденсаторе 5 от времени и про067 4 текающего через него тока выражается формулой

dUc=Ñdt (2) где Uc — напряжение на конденсаторе; — ток, протекающий через конденсатор;

С вЂ” емкость конденсатора.

Ток заряда конденсатора равен

1 =—

R (3) где U — напряжение на инвертирующем входе усилителя;

Ка — входное сопротивление усилителя, Между входами идеального усилителя напряжение управления равно нулю (из-за бесконечно большого коэффициента. усиления). Следовательно

Eg=U». (4) где E> — ЭДС источника 3 напряжения смещения.

Подставив (3) и (4) в (2), получим

Постоянный член определяет начальное условие интегрирования, в нашем случае U,=О.

Так как одна обкладка конденсатора 5 соединена с выходом устройства, а другая находится под потенциалом нулевой шины (напряжение управления равно нулю, а напряжение источника

I смещения из-за бесконечно большого коэффициента усиления весьма мало), мбжем написать

Пс= Usb ь (7)

Тогда выражение (6) можем переписать

Eat ск- (8)

Из этого выражения следует, что выходное напряжение изменяется по линейному закону, а время интегрирования t не зависит от входного напряжения 0, а определяется величиной

ЭДС источника смещения и параметрами элементов схемы.

В момент времени t2, когда конденсатор зарядится до напряжения

Uc-K Uâõ ° (9)

К вЂ” коэффициент передачи, усилитель 1 переходит из активной области в область насыщения, т.е.

5 1115067 в первоначальное состояние. Процесс- д интегрирования прекращается. Р

Выражение (9) с учетом (7) запи- п шется ч 18Ьф = Ъ . (10)

Для анализа схемы в статическом в режиме примем, что в области насыще- с ния падение напряжения на открытых и выходных каскадах усилителя равно н нулю. 10 п

Тогда коэффициент передачи запи- с шется

R> R3

К (11)

Ъ (К +RS)+R; с учетом допущения (1) выражение примет вид

K= — ——

R (12)

2Кз+К

Выражение (10) перепишется с учетом (12) 20

R йи 2R +R 8х . (13)

Ъ

Следовательно, выходное напряжение пропорционально входному, а стабильность устройства определяется 25 только пассивными элементами схемы К», Rsè R>, которые при соответ ствующем выборе практически погрешность не вносят.

При подаче на вход устройства в момент времени tz отрицательного напряжения состояние усилителя 1 не .изменяется, а усилитель 2 переходит в активную область работы.

Выходное напРяжение его Ug скачком увеличивается и изменяется таким образом, чтобы на выходе устройства генерировался линейно спадающий сигнал. Все изложенное остается в силе только во время интегрирования, в этом случае устанавливается ЭДС источника 4 смещения.

В момент t усилитель 2 переходит в область насыщения, т.е. в первоначальное состояние. Процесс интегри-45 рования прекращается. Выходное напряжение определяется выражением (13).

Устанавливая различные напряжения смещения на неинвертирующих входах усилителей, можно изменять в широком 50 диапазоне время интегрирования раздельно при увеличении и уменьшении входного напряжения, причем этот иапазон ограничивается только внут-1 енними параметрами усилителей, наример дрейф нуля усилителя ограниивает верхний предел интегрирования, Полярность входного сигнала не лияет на работоспособность устройтва, так как выходное напряжение зменяется симметрично в обеих поляростях относительно шины нулевого отенциала в соответствии с входнымигналом.

Все это значительно расширяет функциональные возможности устройства.

Из анализа работы вытекает следующее.

Усилители участвуют в формировании выходного напряжения только в динамическом режиме, т.е. в режиме интегрирования . После окончания процесса интегрирования усилители переходят область насыщения и не участвуют в работе, т;е. в формировании выходного сигнала. Следовательно, стабильность работы устройства определяется только пассивными элементами схемы и равна обычному резистивному делителю напряжения, а стабильность последнего при применении прецизионных элементов весьма высока и приближается к идеальному.

Предлагаемое устройство может быть применено в автоматизированных электроприводах химико-фотографической промышленности в качестве источника управляющего напряжения. Здесь особенно актуальна задача повышения точности работы привода, которая в конечном счете определяет качество выпускаемых пленок.

Применение интегрозадающего устройства в качестве командного блока в регулируемом тиристорном приводе делительно-упаковочного автомата

ЩУ-35 позволяет исключить задатчик механического типа, требующий регулярного технического обслуживания в процессе работы.

За счет исключения этого времени на обслуживание и оптимального подбора времени интегрирования при разгоне и торможении привода повышается производительность автомата на 10Х.

1115067

<А

Фык фас 2

Составитель С.Белан

Редактор А.Шишкина Техред Ж. Кастелевич Корректор В Гирннк

Заказ 6772/36 Тираж 698 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