Устройство регулирования мощности

 

(19) (11) СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

1

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЙ . Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) 714381 (21) 3529311/24-07 (22) 28.12.,82 (46) 07.02.84. Вюл. Р 5 (72) АеВ Винокуров, А.E Морозов .и В.С Мухин (53) 621.316.722.1(088 ° 8) (56), 1. Авторское свидетельство СССР

Ф 714381, кл. G 05 F 1/66, 1980; (54)(57) УСТРОЙСТВО РЕГУЛИРОВАНИЯ

МОЩНОСТИ по авт.св. )) 714381, о тл и .ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности стабилизации мощности, оно снабжено первым и вторым элементами И, вторым элементом

ИЛИ, втарйм преобразователем код - напряжение, вторым двоичным вычитающим счетчиком,. вторым и третьим двоичными суммирующими счетчиками, вторым регистром памяти, блоком сравнения с нулем, компаратором, счетчи ком-делителем с переменным коэффици-, ентом деления и вторым инверторсм,: выход которого подключен к .одному . входу. второго элемента И; другой вход которого соединен с выходом генератора импульсов, а выход - со счетным входом счетчика-делителя с переменным коэффициентом деления, выход. деления которого подключен, к счетному входу второго двоичного суммирующего счетчика, а выход пере» йоса — к счетному входу второго двоичного вычитающего счетчика, установочный вход которого в свою оче" редь соединен с установочным входом третьего двоичного суммирующего счет чика, выходом первого элемента И и одним входом второго элемента ИЛИ, выходы разрядов второго двоичного вычитающего счетчика через блок сравнения с нулем подключены к входу второго инвертора, одному входу первого элемента И и управляющему входу второго регистра памяти, выходы разрядов последнего подключены к входам первого нреобразователя код-напряжение, а входы - к выходам разрядов третьего двоичного сумми- Е рующего счетчика, счетный вход которого подключен к другому:входу второ го элейента ИЛИ и к выходу компаражора, один вход которого подключен к выходу амплитудного детектора, а другой - к выходу второго преобразо-вателя .код — напряжение, входы. которого в.свою очередь подключены к выходам разрядов второго двоичного суммирующего счетчика,, установочный вход которого подклюЧен к выходу вто" рого элемента ИЛИ, при этом выход второго одновибратора соединен с другим входам первого элемента И, 1072029

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано при построении аналого-цифровых ав-.

l томатиэированных систем управления технологическими процессами.

По основному авт.св. М .714381 известно устройство для регулирова ния мощности, содержащее источник переменного напряжения, выход которого через управляемый вентиль под- 30 ключен к выводам для подключения нагрузки и через делитель напряжения к входу усилителя-ограничителя, выход которого подключен к входу перво-. го одновибратора непосредственно, а Я к входу второго одновибратора через инвертор, элемент ИЛИ, входы которого подключены к выходам одновибраторов, выход элемента ИЛИ вЂ” к устано-вочному входу двоичного вычитающего счетчика и одному иэ управляющих входов управляемого вентиля, блок сравнения кодов, выход которого подключен к другому управляющему входу управляемого вентиля, а входы — к выходам разрядов двоичного вычитающего счетчика и регистра памяти, а также генератор импульсов, выход которого подключен к счетному входу двоичного вычитающего счетчика, преобразователь код — напряжение, интегратор, сумматор, нуль- орган, делитель частоты на два, двоичный суммирующий счетчик и амплитудный детектор; вход которого подключен к выходу делителя напряжения, выход 35 через интегратор - к входу сумматора, другие входы которого подключены . к выходам делителя напряжения и преобразователя код - напряжение, выход сумматора подключен к входу 4О нуль-органа, выход нуль-органа подключен к управляющему входу регистра памяти, входы которого подключены к выходам разрядов двоичного суммирующего счетчика, при этом выход второго одновибратора подключен к установочным входам интегратора и двоичного суммирующего счетчика, а счетный вход последнего через делитель частоты на два подключен к входу генератора импульсов 11 1.

5О

Недостатком известного устройства является сравнительно невысокая стабильность выходного сигнала при постоянном входном сигнале, поскольку имеет место линейная зависимость средней мощности от амплитуды напряжения на выходе источника переменного напряжения.

Цель изобретения — повышение точности стабилизации мощности. 60

Поставленная цель достигается тем, что устройство снабжено первым и вторым, элементами И, вторым элементом ИЛИ, вторым преобразователем код - напряжение, вторым двоичным вычитающим счетчиком, вторым и треть-, им двоичными суммирующими счетчиками, вторым регистром памяти, блоком сравнения с нулем, компаратором, счетчиком-делителем с переменным коэффициентом деления и.вторым инвертором, выход которого подключен к одному входу второго элемента И, дру:гой вход которого соединен с выходом генератора импульсов, а выход — co счетным входом счетчика-делителя с переменным коэффициентом деления, выход деления которого подключен к счетному входу второго двоичного суммирующего счетчика, а выход переноса - к,счетному входу второго двоичного вычитаиицего счетчика, уста-. новочный вход которого в свою очередь соединен с установочным входом третьего двоичного суммирующего счетчика, выходом первого элемента И и одним входом второго элемента ИЛИ, выходы разрядов второго двоичного вычитающего счетчика через блок сравнения с нулем подключены к входу второго инвертора, одному входу первого элемента И и управляющему входу второго регистра памяти, выходы разрядов последнего подключены к входам первого преобразователя код — напряжение,.а входы - к выходам разрядов третьего двоичного суммирующего счетчика, счетный вход которого подключен к другому входу второго элемента ИЛИ и к выходу компаратара, один вход которого подключен к выходу амплитудного детектора, а другой — к выходу второго преобразователи код — напряжение, входы которого в свою очередь подключены к выходам разрядов второго двоичного суммирующего счетчика, установочный вход которого подключен к выходу второго элемента ИЛИ, при этом выход второго одиовибратора соединен с другим входом первого элемента И.

На чертеже приведена функциональная схема устройства регулирования мощности.

Устройство содержит источник 1 переменнога напряжения, делитель 2 напряжения, усилитель-ограничитель

3, первый и второй одновибраторы 4 и 5, первый инвертор 6, первый элемент ИЛИ 7, управляемый вентиль 8, нагрузку 9, генератор 10 импульсов, первый двоичный вычитающий счетчик

ll, блок 12 сравнения кодов, первый регистр 13 памяти, амплитудный детектор 14, интегратор 15, сумматор 16, нуль-орган 17, первый преобразователь 18 код - напряжение, делитель

19 частоты на два, первый двоичный, суммирующий счетчик 20, второй инвертор 21, второй элемент ИЛИ 22, первый и второй элемент И 23 и 24, двоичный счетчик-делитель 25 с пере107,2029 менным коэффициентом деления, второй этом с выхода сумматора 16 снимается двоичный вычитающий счетчик 26, вто- напряжение рой и третий двоичные суммирующие счетчики 27 и 28, второй регистр 29 и,И=- " „" -к„(),ыи " „(}.— памяти, второй преобразователь 30 код — напряжение, компаратор Зl,.блок 5 когда это нап я ен

32 сравнения с нулем.

» огда это напряжение станет равным нулю, сработает нуль-орган 17. образом.

Устройство. Работает следующим Сигнал с игнал с его выхода разрешает переС выхода исто н 1 запись параллельного двоичного кода выхода источника 1 пеРеменного q o z >дов р Ряд напряжения снимается напряжение 10

23 ного суммирующего счетчика 20 в пер )„(4,) ц w 2, где О, и T - значе- вый регистр 13 памяти. ния амплитуды и периода нап яжения длительность Ъ» интервала в емени, напРЯжениЯ . от момента появления сигнала на вы» ервала времени, lb (4). Это напряжение поступает непосредственно на вход управляемого, (5 ходе второго одновибрато а 5 о мовентиля 8 и через делитель 2 напрямента появления сигнала на выхо е. иг ала на выходе.

° жения с коэффициентом передачи K нуль-органа 17 при К„= „, и „= — "

Uo на входы усилителя-ограничителя 3, амплитудного детектора 14. и сумма- определяется из равенства тора 16. С выхода усилителя-ограни- 2О Ь 4, (.. ц ( чителя 3 снимается последователь- 1,н 2 ъ Т, 2 ц ность двух полярных прямоугольных импульсов напряжения., причем моменты где . } и Т - номинальные значения смены полярности выходного напряжения усилителя-ограничителя .3 совпанапряжения 0 (} . дают с моментами перехода напряжения

25 При частоте @ снимаемых с выхода ц () через нуль. Одновибраторы 4. генератора 10 импульсов, Равной и 5 формируют сигналы на выходе при 2Ы "И з„ачение кода значение кода, занесенно.изменении полярности, входного напря- . Т М жения с отрицательной на положитель- г в первый Регистр 13 памЯти, опРеную. Таким образом, на выходе второ- 30 делится как 1(аЕ " <} где го одновибратора 5 сигналы появляются в моменты изменения полярности . число двоичных разрядов счетчиков напряжения Ц ((,) с положительной на отрицательную, а .на выходе первого Схема 12 сРавиенИЯ .кодов вырабаэлемента или 7 — в моменты перехода 35 тывает сигнал. в момент Равенства конапряжения Ц„(<) через нуль. По сиг-, Na N» коду, снимаемому с выходов налам. с выхода второго одновибрато- .РазРЯдов пеРвого.двои*хного вычитаюра 5 устанавливается в нулевое щего счетчика 11. На установочный состояние первый двоичный суммирую- -вход последнего поступают сигналы с щий счетчик 20, а яа выходе интег- 4р выхода первого логического элемента ратора 15 устанавливается напряже- ИЛИ 7, которые устанавливают его в ние, равное нулю. После этого вы- состояние, соответствующее коду 2" -1 ходное напряжение 0 (+) интегратора Можно показать, что длительность

15 изменяется во времени по закону 4g, интервала времени от момента появления сигнала (этот сигнал откры

0 ® =V (), 45 вает управляемый вентиль 8) на выхо; де блока 12 сравнения кодов до мо где К 0 - напряжение на выходе .мента появления сигнала (этот сигнал амплитудного детектора закрывает управляемый вентиль 8) на

14; выходе первого элемента ИЛИ 7 опре - постоянная интегрирован- 5() делится при T =T как 4 ф-, а ная интегратора 15. значение Р средней за полпериода

Это напряжение подается на вход .напряжения мощности, рассеиваемой сумматора, на другие входы которого в активной нагрузке 9 с сопротивлеi 2Л Ь поступает напряжение " К„Оазис — :, c

1 55 й( выхода делителя 2 напряжения и на- р U /ta 4 ;„+ 7 4 )

Uà Ð Й % t7 " Tî. пряжение - — „М, с выхода первого . 2." Учитывая, что при Т T 6 Ф преобразователя 18 код - напряжение, с. сй г- х. где N» — значение двоичного кода на с Учетом Равенства (1) полУчим входе первого преобразователя 18 60. U .

U P код - напряжение; -р — значение ко2 -2R (2) с эффициента преобразования первого При отсутствии сигнала на входе преобразователя 18 код - напряжение; блока 32 сравнения с нулем (состоя- - число его двоичных разрядов. При 65 ние второго двоичного вычитающего

1072029 счетчика 26 отлично от нулевого) сигнал с выхода блока 32 сравнения-с нулем запрещает прохождение сигнала с выхода второго одновибратора 5 через первый элемент И 23 и проинвертированный вторым инвертором 21 разрешает прохождение импульсов с генератора 10 импульсов через второй элемент И 24 на счетный вход счетчика-делителя 25 с переменным коэффициентом деления, сигнал с выхода переполнения которого поступает на счетный вход второго вычитающего счетчика 26 до тех пор, пока не установит его в нулевое состояние. При появлении нулевого состояния второго двоич-15 ного вычитающего счетчика 26 сигнал с выхода блока 32 сравнения с нулем разрешает прохождение сигнала с выхода второго одновибратора 5 через первый элемент И 23 и проинвертиро- 7П ванный вторым инвертором 21 запрещает прохождение импульсов с генератора 10.импульсов через второй элемент H 24 на счетный вход счетчика-! делителя 25 с переменным коэффициентом деления. )йпульс с выхода второго одновибратора 5 пропускается первым логическим элементом И 23 (при наличии разрешающего сигнала на дру гом входе первого логического элемента И 23) и устанавливает третий двоичный суммирующий счетчик 26 в нулевое состояние, а второй вычитающий счетчик 26 - s состояние, соответствующее его входному коду !!бб бб, и пройдя через второй элемент ИЛИ 22, устанавливает второй двоичный суммирующий счетчик в нулевое состояние.

При N Ф-0 сигнал с выхода блока

32 сравнения с нулем .запрещает прохождение сигнала с выхода второго 40 одновибратора 5 и проинвертированный вторым инвертором 21 разрешает прохождение импульсов с генератора 10 импульсов через второй элемент И 24 на счетный вход счетчика-делителя 25 4$ с переменным коэффициентом деления, 2yl «! равным „,„, где йь — двоичный код на входах деления счетчика-делителя

25 с переменным коэффициентом деления, . 5Π— число его двоичных разрядов.

Сигнал с выхода деления счетчика- делителя 25 с переменным коэффициентом деления с частотой " " поступает на счетныи вход второго двончно 55 го .суммирующего счетчика 27, а с выхода переполнения с частотой - к„-; на счетный вход второго вычитающего счетчика 26. Двоичный код с второго двоичного суммирующего счетчика по- 60. . ступает на вход второго преобразователя 30 код - напряжение. Напряжение уп Нб с выхода второго преобразоватеб I ля 30 код - напряжение поступает на вход компаратора 31, на другой вход которого поступает напряжение К„О с выхода амплитудного детектора 14, где и б - значение двоичного кода на входе второго преобразователя 30 код напряжение; - ф — значение коэффициента преобразования второго преобразователя 30 код — напряжение; бб число его двоичных разрядов.

Импульс с выхода компаратора 31 вырабатывается каждый раз при равенстве напряжений на его входах, т.е. при условии !

4 с zìãHÎ ()î !

t и поступает на счетный вход третьего двоичного суммирующего счетчика 28 и через второй элемент ИЛИ 22 на вход установки в нулевое состояние второго двоичного суммирующего счетчика 27.

При появлении нулевого состояния второго двоичного вычитающего счетчика 26 сигнал с выхода блока 32 сравнения с нулем производит запись параллельного двоичного кода с выхода разрядов третьего двоичного суммирующего счетчика 28 во второй регистр 29 памяти, параллельный двоич1ный код с выходов разрядов которого является входным двоичным кодом . первого преобразователя 18 код - напряжение, а также разрешает прохож дение сигнала с выхода второго одновибратора 5 через первый элемент.

И 23 и проинвертированный вторым инвертором 21 запрещает прохождение импульсов с. генератора 10 импульсов через второй элемент И 24 на счетный вход счетчика-делителя 25 с переменным коэффициентом деления. Для нормальной работы компаратора 31 и второго преобразователя 30 код - напряжение во всем диапазоне измейения напряжения ()е. должно выполняться условие равенства наибольшего возможного напряжения на выходе второго преобразователя 30 код - напряжение и напряжения на выходе амплитудного детектора 14 при наибольшем возможном значении амплитуды напряжения

Орббб» иСточника 1 пеРеменного напРЯжения 4 я Ф "4 . М (4 )

Длительность интервала времени от момента установки в нулевое состояние третьего двоичного суммирую" щего счетчика 28 и в состояние, соответствующее входному коду N„, второго вычитающего счетчика 26, до момента записи информации во второй регистр 29 памяти равна (5}

1072029

Ьсн

Число импульсов, поступившие в течение -Ьз на счетный вход второго двоичного суммирующего счетчика 27, равно

„ it Йвх Ф)

Йа" - - з и с учетом равенства (5) й» М „. ц„

Значение кода Vn, записываемое во второй регистр 29 памяти, определяетt H,а ся из равенства и » . С учетом, М равенств (3) и (4) и при н„щ= -- — ф4

Ос.юач 35 поЛучим Мд= -P Мs» и, следовательно, 0 с учетом (2) BHHHGH l3 а3С

Тираж 842

ЮЮ ЮЮЮЮЮЮЮЮ

Филиап ППП "Патент", г.Ужгород,ул.Проектная,4 C р Ueu cy = — Куд . ".gp

Из последнего выражения следует, что значение Р не зависит от значения 0с. и имеет линейный характер зависимости от управляющего сигнала двоичного кода.

Предлагаемое устройство обеспечивает стабилизацию мощности нагрузки с погрешностью не более 0,5% при изменении амплитуды питающего нагрузку напряжения íà +3.0В, что примерно в 20 раз меньше, чем у известного устройства. Это позволяет успешно испольэовать изобретение при построении стабилизированных управляемых источников питания в автоматизированных инвариантных системах управления, работающих в режиме непосред" ственного цифрового управления.