устройство для регулирования

Формула изобретения

УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕГУЛИРОВАНИЯ, содержащее блок сравнения, выполненный на первом масштабирующем усилителе, охваченном резистивной обратной связью, входы которого соединены с датчиком и задатчиком параметра, а выход - с входом блока широтно-импульсной модуляции, выполненного на операционном усилителе с резистивной положительной обратной связью, и состоящей из последовательно соединенных выпрямительного диода, потенциометра и низкочастотного RC-фильтра отрицательной обратной связи, причем к выходу блока широтно-импульсной модуляции подключен вход исполнительного элемента, отличающееся тем, что, с целью повышения точности устройства, оно содержит включенный в цепь отрицательной обратной связи блок широтно-импульсной модуляции между выходом операционного усилителя и анодом выпрямительного диода, узел коррекции по напряжению питающей сети и включенный параллельно резистору обратной связи первого масштабирующего усилителя конденсатор, причем узел коррекции по напряжению питающей сети выполнен в виде датчика напряжения питающей сети и делителя напряжения, подключенных к входам второго масштабирующего усилителя, выход которого является выходом узла, а вход делителя напряжения - входом узла.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к системам автоматического регулирования, в частности к устройствам регулирования температуры.

Известны устройства широтно-импульсного регулирования температуры [1], [2], созданные с целью повышения точности устройства при колебаниях напряжения питающей сети. Для реализации цели эти устройства содержат избыточное количество исполнительных элементов.

Известно устройство, содержащее блок широтно-импульсной модуляции с цепями положительной и отрицательной обратной связи, управляемый делитель напряжения, масштабирующий усилитель, потенциометр, низкочастотный перестраиваемый RC-фильтр и интегрирующую перестраиваемую RC-цепь [3]. Недостатком устройства является зависимость температуры объекта регулирования от скорости изменения напряжения питающей сети.

Цель изобретения - повышение точности устройства, в том числе при изменении напряжения питающей сети.

На чертеже представлена схема предлагаемого устройства для регулирования.

Устройство содержит датчик 1, задатчик 2, блок 3 сравнения, состоящий из первого масштабирующего усилителя 4 с резистором 5 отрицательной обратной связи, исполнительный орган 6, воздействующий на объект 7 регулирования, блок 8 широтно-импульсной модуляции, состоящий из операционного усилителя 9, неинвертирующий вход которого подключен к выходу первого масштабирующего усилителя 4 через резистор 10, с цепью резистивной положительной обратной связи 11 и цепью отрицательной обратной связи, подключенной с инвертирующему входу усилителя 9, состоящей из низкочастотного RC-фильтра 12, потенциометра 13 и выпрямительного диода 14, причем к выходу операционного усилителя 9 подключен исполнительный орган 6 и узел 15 обратной связи по напряжению питающей сети, состоящий из второго масштабирующего усилителя 16, неинвертирующий вход которого подключен через регулируемый делитель 17 напряжения к выходу операционного усилителя 9, инвертирующий вход - к датчику 18 напряжения питающей сети, а выход - к аноду выпрямительного диода 14, а также конденсатор 19, подключенный параллельно резистору 5.

Устройство работает следующим образом.

Сигнал рассогласования между датчиком 1 и задатчиком 2 температуры поступает в блок 3 сравнения и усиливается первым масштабирующим усилителем 4, коэффициент усиления которого определяется резистором 5. Конденсатор 19, подключенный параллельно резистору 5, выполняет двойную функцию: устраняет помехи, проникающие на вход первого масштабирующего усилителя 4, и определяет частоту регулирования. Сигнал с выхода первого масштабирующего усилителя поступает на вход операционного усилителя 9, с выхода которого через исполнительный орган 6 воздействует на объект 7 регулирования. Блок 8 широтно-импульсной модуляции построен на операционном усилителе 9, который вместе с резистором 11 положительной обратной связи образуют компаратор, порог срабатывания которого определяется соотношением резисторов 10 и 11. Предположим, что в момент включения регулятора температуры на выходе масштабирующего усилителя 4 устанавливается высокий уровень сигнала. По мере приближения температуры объекта к заданной напряжение на выходе усилителя 4 уменьшается, приближаясь по уровню к напряжению на инвертирующем входе усилителя 9, формируемому низкочастотным RC-фильтром 12 и снимаемому с движка потенциометра 13, при этом на выходе усилителя 9 и второго масштабирующего усилителя 16 присутствует высокий уровень сигнала.

При уменьшении выходного напряжения усилителя 4 ниже уровня напряжения на инвертирующем входе усилителя 9 последний переключается в область отрицательных значений напряжений, одновременно с ним переключается масштабирующий усилитель 16 и выпрямительный диод 14 закрывается, а конденсатор низкочастотного RC-фильтра начинает медленно разряжаться через потенциометр 13 на общую шину питания. Одновременно с этим разряжается конденсатор 19 по цепи: правая обкладка конденсатора 19, резистор 10, резистор 11, общая шина питания, задатчик 2 температуры, левая обкладка конденсатора 19. Так как постоянная времени цепи разряда конденсатора 19 намного меньше постоянной времени низкочастотного RC-фильтра 12, то частота регулирования определяется значением емкости конденсатора 19 и величиной порога срабатывания компаратора, выполненного на усилителе 9 и резисторе 11. По достижении напряжением на конденсаторе 19 положительного порога срабатывания компаратора выходное напряжение усилителя 9 и второго масштабирующего усилителя 16 меняется на противоположное. Процесс перезаряда конденсатора 19 продолжается до тех пор, пока разность напряжений между выходом усилителя 4 и инвертирующим входом операционного усилителя 9 будут находиться в пределах уровня порога срабатывания усилителя 9, при этом время включения объекта 7 регулирования плавно изменяется по мере изменения разности вышеуказанных напряжений. Одновременно с этим плавно изменяется напряжение на конденсаторе низкочастотного RC-фильтра 12, чем обеспечивается устойчивость системы регулирования.

При изменении напряжения питающей сети в процессе регулирования изменяется уровень сигнала на выходе датчика 18 напряжения питающей сети. Регулируемый делитель 17 и датчик 18 напряжения настроены таким образом, что при увеличении напряжения питающей сети увеличивается выходное напряжение второго масштабирующего усилителя 16 и, наоборот, при уменьшении напряжения питающей сети выходное напряжение уменьшается, что ускоряет или замедляет процесс перезаряда конденсатора низкочастотного RC-фильтра 12, тем самым обеспечивается почти мгновенное изменение скважности импульсов блока 8 широтно-импульсной модуляции при мгновенном изменении напряжения питающей сети. Потенциометром 13 производится оптимальная настройка регулятора под конкретный объект регулирования. Выпрямительный диод 14 пропускает только положительные импульсы с выхода узла 15 обратной связи по напряжению питающей сети.