Интегрирующее устройство

Интегрирующее устройство

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Севетскии

Сециалистических

Республик

«i>824227 (63) Дополнительное н авт. свид-ву (22) Заявлено 240779 (233 2800219/18-24 (51)М. л,з с присоединением заявки ¹

G G 7/188

Государственный комитет

СССР по делам изобретений,н открытий (23) Приоритет

Опубликовано 2З0481 Бюллетень ИЯ 15

Дата опубликования описания 23. 04 . .81 (53) УДК 881.зз5 (088. 8) (72) Авторы изобретения

В. А. Греасимов и Г. Е.. Кувшинов (71) Заявитель

1 (54) ИНТЕГРИРУЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО

Изобретение относится к автоматическому регулированию„ в частнос-. ти к системам автоматического регулирования с применением электромеханических регуляторов.

Известно интегрирующее устройство, исключающее погрешности интегрирования, обусловленные напряжением трогания двигателей, содержащее опорный двигатель, редуктор, интегрирующий двигатель, датчик углового положения, суммирующий .усилитель и источник стабилизировав ного напряжения (1).

Недостатком устройства является повышенная сложность кинематической

3 .схемы и увеличенные габариты, связанные с наличием двух двигателей.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является интегрирующее устройство, содержащее последовательно соединенные ре.зистор, операционный усилитель, выходной усилитель, интегрирующий двигатель и датчик углового положения.

Между входом и выходом операционного усилителя включена цепь ere обратной связи, в которой последовательно включены нелинейный элемент и переменный резистор; B качестве нв линейного элемента использованы два встречно-параллельно включенных диода (Z) °

НедостатКом устройства является нестабильность постоянной времени интегрирования, в ее зависимости ет величины входного сигнала, что снижает точность интегрирования.

У интегрирующего устройства тем

® меньше зона нечувствительности, чем

1, меньше входной сигнал вызывает тро-.4 .гание интегрирующего двигателя и,следовательно, чем меньше TQK проходит по нелинейному элементу в ретв жиме трогання.

Дяя уменьшения зоны нечувствительности интегрирующее устройство настраивается таким образом, что напряжение трогання двигателя ком20 пенснруетса падением напряжения на нелинейном элементе, которое соответствует криволинейному участку его вольт-амперной характеристики.

При этом зависимости приращения

25 напряжении, нодводимого к интегрирующему двигателю, н скорости этого двигателя от приращения входного сигнала отличаются от линейных.

Постоянная времени интвгрируюЗО (щего устройства.в области малых

1 и

Дальневосточный ордена Трудового Красно о @намеки,, >,, политехнический институт им. В. И. Куйбышева "

824227 входных сигналов уменьшаееся с 15Ьстом входного сигнала, асимптотичес« ки приближаясь к установившейся величине. Еще одним недостатком известного устройства является сложность его настройки. Устройство не позволяет производить независимо друр от друга две операции: согласование падения напряжения на нелинейном элементе с напряжением трогания двигателя и регулирование постоянной времени интегрирования.

При изменении коэффициента усиления выходного усилителя изменяются сразу две величины - постоянная времени интегрирования и входной сигнал, при котором происходит трогание двигателя (величины зоны нечувствительности), и необходимо производить дополнительное регулирование коэффициента усиления операционного усилителя.

Цель изобретения — повыыение точности интегрирования.

Ноставленная цель достигается тем, что в интегрирующее устройство, содержащее операционный усилитель, вход которого через первый масштабный регулятор соединен со входом устройства, и последовательно соединенные сумматор, интегрирующий двигатель . датчик углового положения, введены инвертирующий усилитель, ограничитель напряжения и два источника постоянного тока, соединенные последовательно н подключенные к входам задания уровня ограничения ограничителя напряжения, включенного между выходом операционного усилителя и первым входом сумматора, второй вход которого через инвертируюций усилитель соединен со входом устройст aa..

На фиг. 3. представлена функциональная схема интегрирующего устройства с диодным ограйичителем в цепи обратной связи операционного усилителя, на фиг. 2 - иитегрирукщее устройство с диодным моатовыи ограничителем, включенным ьюжду операционным и выходным усилителями у на фиг. 3 - зависимость наиряжения на выходе ограничителя от величины входного напряжения.

Интегрирующее устройстве содер.жит операционный усилитель 1 с масштабным резистором 2, одни конец которого является входом устройства, а другой соединен с точкой суммирования усилителя 1, а также суьыатор, выполненный на усилителе 3 а масштабными резисторами 4„ и 4э,интегрирующий двигатель 5, подключенный к выходу.усилителя 3, причем вал двигателя 5 соединен с датчиком б углового положения, выход которого является выходом устройства, инвертирующий усилитель 7, вход которо5

10 го подключен ко входу устройства, а выход ко второму входу усилителя

3, и ограничитель 8, подключенный к источникам 9 и 10 постоянного тока и к выходу усилителя 1 °

Ограничитель 8 в цепи обратной связи операционного усилителя содержит два потенцнометра 11 и 12, движки которых через диоды 13 и 14 соединены с точкой суммирования операционного усилителя 1.

Диодный мостовой ограничитель содержит резисторы 15 и 16 и мост

17 иэ четырех диодов.

При подаче на вход устройства входного напряжения Ue на выходе ограничителя 8 появляется напряжение

Оо„р, зависимость которого от О показана на фиг. 3. ех

У этой зависимости очень крутой

20 начальный участок (О„> Uo ð > U„) . и

его крутизиа оперделяется значительной величиной коэффициента усиления операционного усилителя 1 и может изменяться путем изменения величины з5 масштабного резистора 2.

Напряжение U нри котором имеет место излом характеристики, составляет часть напряжения источцнков 9 и 10 постоянного тока и определяется настройкой движков потенциометров

11 и 12 или соотношением резисторов

4, 15 и 1б.

Настройкой U< изменяется зона нечувствительности устроиства — та величина входного напряжения, при котором интегрирующими. двигатель 5 начинает вращаться.

Статиэм двух других участков

В (Оегр U и Ое„,< -О„) мал, он определяется отношением части сопроТНВ40 леиия потенциометров 11 н 12 от выхода уакпителя 1 до движков потенциометров к сопротивлению входного резистора 2, а для устройства с диодным мостовым ограничителем статиэм этих участков равен нулю.

Криволииейность начальных участков вольт-амперных характеристик диодов ограничителей и изменение величины падения напряжения в этих диоg0 дах при изменении температуры практически не оказываются на характeристике О<ц-е (О „), так как падение напряжения на диодах ограничителя во много раз меньше напряжения 01.

Напряжение О,-р поступает на вход усилителя 3, причем величина этого напряжения настраивается таким образом, что после умножения ее на коэффициент усиления выходного усилителя 3, она равна напряжению тро4Р гания интегрирующего двигателя 5.

Через иивертирующий усилитель на второй вход выходного усилителя 3 поступает также вторая составляющая напряжения, которая пропорцио65 нальна входному напряжению US> .

824227

Эти напряжения алгвбраически складываются и суммарное напряжение с выхода усилителя 3 поступает на интегрирующий двигатель 5, а так как напряжение трогания двигателя скомпенсировано, то частота вращения двигателя пропорциональна входному напряжению.

Угол поворота вала двигателя пропорционален интегралу входного .напряжения и поэтому сигнал снимаемый с датчика б пропорционален также интегралу входного сигнала (U ) .

Стабильность велиЧйны напряжения

U< и высокая степень линейности участков характеристики Uö„ (U, ) обеспечивает независимость йостоянной времени интегрирования устройства от величины входного напряжения Ug и от влияния температуры диодов ограничителей.

Постоянная времени интегрирования устройства настраивается путем изменения коэффициента усиления инвертирующего усилителя 7 и не оказывает влияния на настройку компен. сации трогания двигателвй..

При изменении настройки компенсации напряжения трогания в устройстве с диодным ограничителем в цепи обратной связи операционного усили» теля в небольшой степени. изменяется постоянная времени интегрирования этого устройства, чем оно несколько уступает устройству с диодным мостовым ограничителем, у которого это влияние отсутствует. Но последнее устройство, имеет большее количество элементов по сравнению с первым.

В предлагаемом устройстве уменьшено влияние входного напряжения и температуры элементов устройства иа постоянную времени интегрирования, вследствие чего повышается точность работы устройства, что расширяет возможности его использования в качестве автоматических регуляторов систем автоматического управления.

Кроме того, облегчена настройка устройства, а именно, обеспечена независивюсть настройки компенсации напряжения трогания интегрирующего двигателя, постоянной времени интегрирования и зоны нечувствительности устройства, что облегчает работу и о. повышает производительность труда оператора при настройке устройства.

Формула изобретения

Интегрирующее устройство, содержащее операционный усилитель, вход которого через первый масштабный резистор соединен со входом устройства, 2п и последовательно соединенныв сумматор, интегрирующий двигатель и датчик углового положения, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точиости интегрирования, в устройство введены инвертирующий усилитель, ограничитель напряжения и два источника постоянного тока, соединенные последовательно и подключенные к входам задания уровня ограничении напряжения, включенного

ЗО между выходом операционного усилителя и первым входом сумматора, второй вход которого через инвертирующий усилитель соединен со входом устройства..

Источники информации, црииятыв во внимание при экспертизе

1. йвторское свидетельство СССР

М 333565, .кл. G Об G 7/18, 1970.

2. Лвторское свидетельство СССР

gp 9 453708, кл. G 06 G 7/18, 1974 (прототип).

824227

Фиа8

Составитель C. Белан — Редактор А. Шишкина Техред й. Савка Корректор И. Цемчнк.

Закав 2126/72 Тираж 745 Подписное.

ВНИИПИ Государственного комитета СССР. по делам изобретений и открытий

ll3035, Москва, Ж-35, Рауш кая наб., Д. 4/5

Ю ° Ю ° ВЮЮ В МЮЮЮФВ ВЮ ° В ФФ Ю

Филиал ППП Иат ит, г. Узи"оред, ул. Ироектная, 4