Регулятор

Регулятор

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к автоматическому регулированию и предназначено для поддержания определенного параметра в заданных пределах ,в частности, температуры, влажности и т.п. Целью изобретения является повышение точности регулятора. Поставленная цель достигается тем, что регулятор содержит источник питания 1, измерительный мост 2, датчик 3, задатчик 4, нормирующий усилитель 5, операционный усилитель 6 с резистивной отрицательной 7 и дифференцирующей 8 обратными связями, исполнительный орган 9, объект управления 10, первый 11 и второй 12 диоды, первую 13 и вторую 14 RC- цепи, состоящие из полевых транзисторов 15, 16, 18, 19 и конденсаторов 17, 20, аналоговый переключатель 21 на КМОП-парах транзисторов 22 и 23. 2 ил.

ССНОЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК,:.„90„„1472884 А1 5114 С 05 D 23/19

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К A BTOPCHOIVIV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГННТ СССР (21) 4207778/24-24 (22) 13.01.87 (46) 15.04.89. Бюл. № 14 (71) Всесоюзный сельскохозяйственный институт заочного образования (72) Л.П.Шичков и В.M,Ïîëÿêoâ (53) 62.50 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

¹ 556413, кл. G 05 D 23/19, 1977.

Авторское свидетельство СССР № 1118970, кл. С 05 D 23/19, 1984.

Гутников В.С, Интегральная электроника в измерительных устройствах.

Л.: Энергия, с. 174, 1980. (54) РЕГУЛЯТОР (57) Изобретение относится к автоматическому регулированию и предназначено для поддержания определенного параметра в заданных пределах, в . частности температуры, влажности и т.п. Целью изобретения является повышение точности регулятора. Поставленная цель достигается тем, что регулятор содержит источник 1 питания, измерительный мост 2, датчик 3; задатчик 4, нормирующий усилитель 5 операционный усилитель 6 с резистивной отрицательной 7 и дифференцирующей 8 обратными связями, испслнительный орган 9, объект 10 управления, первый 11 и второй 12 диоды, первую

13 и вторую 14 RC-цепи, состоящие из полевых транзисторов 15, 16, 18

19 и конденсаторов 17, 20, аналоговый переключатель 21 на КМОП-парах транзисторов 22 и 23. 2 ил.

1472884

Изобретение относится к автоматическому регулированию и предназначено для поддержания определенного параметра в заданных пределах, в частности температуры, и может быть использовано в регуляторах температуры, влажности, давления и т.п.

ЦелЬю изобретения является повышение точности регулятора. 10

На фиг.1 представлена схема регулятора; на фиг.2а — временная. диаграмма работы регулятора в переходных режимах без перерегулирования; .на фиг.2б — то же, с перерегулированием. 15

Регулятор содержит источник 1 питания, измерительный мост 2, датчик 3, задатчик 4, нормирующий усилитель 5, операционный усилитель 6 с резистивной отрицательной обратной .20 связью 7 и дифференцирующей положительной обратной связью 8, исполнительный орган 9, объект 10 управления, первый 11 и второй 12 диоды, первую 13 и вторую 14 RC-цепи, одна 25 из которых содержит и-канальные по- левые транзисторы 15, 16 и конденсатор 17, а другая — р-канальные полевые транзисторы 18, 19 и конденсатор

20, а также аналоговый переключатель 30

21 на КИОП-транзисторах 22 и 23, образованных и-канальными транзисторами 24, 25 и р-канальными транзисторами 26, 27.

Устройство работает следующим образом.

Сигнал рассогласования между датчиком 3 и задатчиком 4 с измерительного моста I усиливается,,формируется 40 формирующим усилителем 5 и поступает на вход усилителя 6. Усилитель 6 построен по принципу генерирующего нуль-органа, охваченного дифференцирующей положительной обратной связью 45

8 и резистивной отрицательной обратной связью 7. В таком устройстве импульсы на выходе существуют, пока вы-. ходное напряжение находится в границах линейного участка амплитудной характеристики операционного усилителя.В противном случае на выходе операционного усилителя устанавливается напряжение, соответствующее положительному или отрицательному уровню 55 ограничения. Причем зависимость скважины генерируемых импульсов от приложенного входного напряжения носит широтно-импульсный характер модуляции.

При большом уровне рассогласования сигналов датчика 3 и задатчика 4 с нормирующего усилителя 5 на вход усилителя 6 поступает сигнал, соответствующий положительному уровню ограничения (А, периоды t<,— t<, фиг.2а). С выхода усилителя 6 потенциал положительной полярности через диод 11 накапливается в конденсаторе 17 RCцепи 13 за счет малого сопротивления переходов исток - сток и-канальных транзисторов 15 и 16, на затворы которых поступает открывающее их положительное напряжение с измерительной мостовой схемы 2. При постоянной времени RC-цепи 13, много большей времени переключения усилителя 6, значение тока заряда находится в зависимости от продолжи епьности нахождения усилителя в уровне ограничения, а также от величины сигнала внешнего возмущения, управляющего сопротивлениями переходов транзисторов 15 и 16. При этом сигнал рассогласования . на входе усилителя 6 ослаблен, так как потенциал положительной полярности RC-цепи 13 через открытый р-канальный ключ 25 аналогового переключателя 21, управляемый . инвертором, собранным на КИОП - транзисторах 23, воздействует на инвертирующий вход усилителя 6. Происходит смещение зоны пропорциональности

X навстречу процессу изменения паP раметра регулирования А (период t,— фиг. 2а) .

При сигнале рассогласования на входе усилителя 6, достаточном для перехода усилителя 6 в режим линейного усиления, нуль-орган начинает генерировать сигналы ШИМ отрицательной полярности. При этом по мере приближения сигнала рассогласования с . выхода измерительного моста 2 к минимуму сопротивления исток-сток транзисторов 15 и 16 RC-цепи 13 растут и конденсатор 17 RC-цепи 13 разряжается за счет токов утечки и через входные цепи усилителя 6 (периоды фиг.2а). Действие положительного сигнала рассогласования на входе усилителя 6 уменьшается и при нулевом уровне рассогласования практически прекращается (t>, фиг.2а), т.е. происходит упреждающий "захват" процесса и доведение его до нового заданного значения. При сигнале рассогласования на входе усилителя 6, cooI1472884 ветствующем отрицательному уровню

его ограничения, при котором сигнал рассогласования на выходе измерительной мостовой схемы меняет свой знак на обратный, он закрывает транзисто.5 ры 15 и 16 RC-цепи 13, сопротивления переходов которых велики; и открывает транзисторы 18 и 19, сопротивления которых уменьшаются (А, период фиг.2а), Механизм работы регулятора аналогичен рассмотренному. При этом "захват" (период -t<, фиг.2а) и доведение процесса до нового значения (период t -t, фиг.2а} происходят15 при заряде конденсатора 20 RC-цепи

14 через развязывающий диод 12 и открытые переходы транзисторов 18 и 19.

При скорости нарастания возмущающего воздействия больше оптимальной (фиг,2б), при которой периоды следования импульсов ШИМ равны, возможно перерегулирование процесса. При этом сигнал рассогласования на выходе нормирующего усилителя 5 и измерительной25 мостовой схемы 2 меняет знак и становится отрицательными (t)-t, фиг.2б). Переходы п-канальных транзисторов 15 и 16 RC-цепи 13 закрывается, и их сопротивления велики, а

Р канальных транзисторов 18 и 19

Я

RC-цепи 14 открываются, и их сопротивления уменьшаются пропорционально величине отрицательного сигнала рассогласования. Импульсы отрицатель" ной полярности с выхода усилителя 6 накапливаются через развязывающий диод 12 в конденсаторе 20 RC-цепи

14. Потенциал отрицательной полярности с выхода RC-цепи 14 воздействует на неинвертирующий вход усилителя 6 40 через открытый п-канальный транзистор

: 24 аналогового переключателя 21, управляемыйинвертором 23, на входкоторого такжепоступает потенциал отрицательной полярности с выхода измерительного моста 2. При этом сигнал рассогласования на входе усилителя 5 усиливается, зона пропорциональности Хр смещается от процесса регулирования в нужную сторону и на необходимое значение эа счет изменения сопротивлений открытых р-канальных транзисторов 18 и 19 RC-цепи 14 и за счет изменения времени нахождейия усилителя 6 в от,рицательном уровне ограничения (пе- Ы риод — t, фиг.2б). По мере прибли-. жения уровня рассогласования на выходах измерительного моста 2 и нормирующего усилителя 5 к минимальному значению действие отрицательного сигнала рассогласования на усилителе 6 уменьшается за счет увеличения сопротивлений переходов р-канальных я. транзисторов 18 и 19 RC-цепи 14 и за счет разряда конденсатора 20 при ну-. левом сигнале рассогласования практически прекращается (период фиг.2б).

При сигнале рассогласования на входе усилителя 6, соответствующем отрицательному уровню ограничения (A» фиг.2б), механизм работы регулятора при перерегулировании аналогичен рассмотренному. При этом "захват" и доведение процесса до нового значения происходит в периоды

t -t z (фиг.2б). Если потенциалы на выходе RC-цепей 13 и 14 равны.и противоположны по знаку, то демпфирующие звенья в зарактере генерирования импульсов ШИМ не участвуют.

Формула и э обретения

Регулятор, содержащий измерительный мост, в плечи которого включены датчик и задатчик, выход которого соединен с входом нормирующего усилителя, соединенного выходом с неинвертирующим входом операционного усилителя с отрицательной и положительной обратными связями, выход которого соединен с входом исполнительного органа и через первый и второй встречно-параллельно включенные диоды - соответственно с первой и второй RC-цепями, о т л и ч а ю щ и й— с я тем, что, с целью повышения точности регулятора, в него введен аналоговый переключатель, управляющий вход которого соединен с управляющим входом RC-цепей и с входом нормирующвго усилителя, аналоговый вход переключения соединен с выходом первой и второй RC-цепей, первый и второй аналоговые выходы переключателя соединены соответственно с инвертирующим и неинвертирующим входами операционного усилителя. 1472884 хр

Составитель В.Беляков .Техре М.Дидык

Корректор л.Пилипенко

Редактор И.Рыбченко

Заказ 1710/47 Тираж 788 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул. Гагарина,101