Задатчик интенсивности для электропривода

 

ЗАДАТЧЖ ИНТЕЙСШНОСТИ ДЛЯ ЭЛЕКТРОПРИВОДА, содержащий усилитель на первом транзисторе, первый конденсатор , два резистора, первый потенциометр , один вывод которого сс№динеН с положительным вьшодом источника питания, вход и выход задатчика имеют общий вывод, отличающий с я тем, что, с целью повышения качества регулирования, в него введеш 1 усилитель на втором транзисторе противоположного типа проводимости , четыре резистора, второй конденсатор и второй потенциометр, a источник питания вьшолнен со средним вьшодом, соединенным с общим выводом входа и выхода задатчика, при этом-гПоложительный вьгоод источника питания соединен с эмиттером первого транзистора .и через третий резистор - с коллектором второго транзистора , который через четвертый резистор соединен с выходным вьгоодом задатчика , соединенным .также через первьй и второй конденсаторы соответственно с базами первого и второго транзисторов и через первый резиса ko тор - с коллектором первого транзистора , которьй через пятый резистор с соединен с эмиттером второго транэис тора и с отрицательным выводом источ ника питания, соединенным также через второй потенциометр и шестой резистор с вторым выводом первого потенциометра , базы транзисторов соедиоэ со нены с ползунками соответственно первого и второго потенциометров, О) йвходной и выходкой вьшоды задат4 чика соединены через второй резне-, О1 тор.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (д) Н 02 P 5/06

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ЯОМИТЕТ СССР

По ДЕЛАМ: ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЦТИЙ (21) 3646608/24-07 (22) 20 ° 09.83 (46) 07.01.85. Бюл. У(72) Б,И.Демский и Г.Е.Марченко (71) Специальное конс-рукторскотехнологическое бюро .имико-фотографической промышленности (53) 621.316. 7 18.5 (088.8) (56). 1. Большам Я.И., Крупович В.И., Самовер И.Л. Справочник по проектировании электропривода, силовых и осветительных установок. N., "Энергия"Ф 1974» с. 269.

2. Иванов Г.Я., Онищенко Г.Б.

Автоматизированный злектропривод в химической промышленности. И., "Машиностроение", f975, с. 347. (54) (57) 3ЛДАТЧИК ИНтКНСИВНОСтИ ДПЯ

ЗЛЕ КТРОПРИВОДА, содержащий . усилитель на первом транзисторе, первый конденсатор, два резистора, первый потенциометр, один вывод которого соединен с положительным выводом источника питания, вход и выход эадатчика имеют общий вывод, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью повышения качества регулирования, в него введены усилитель иа втором тран,Я0„„11 364. зисторе противоположного типа проводимости, четыре резистора, второй конденсатор и второй потенциометр, а источник питания выполнен со средним выводом, соединенным с общим выводом входа и выхода задатчика, при этом--положительный вывод источника питания соединен с эмиттером первого транзистора и через третий резистор — с коллектором второго транзистора, который через четвертый резистор соединен с выходным выводом задатчика, соединенным также через первый и второй конденсаторы соответственно с базами первого и второго транзисторов и через первый резис- Е

Ф тор — с коллектором первого транзистора, который через пятый резистор

< соединен с эмиттером второго транзис- С тора и с отрицательным выводом источника питания, соединенным также че- и рез второй нотенциометр и шестой ре1 ц зистор с вторым выводом первого потенциометра, базы транзисторов соединены. с ползунками соответственно первого и второго потенциометров, .а входной и выходной выводы задат.чика соединены через второй резис- >фью тор. Ql

1133645

Изобретение относится к электротехнике, а именно к автоматизирован. ному электроприводу, и может быть использавано в автоматизированных электропривадах для управления пуском и астаповом в функции времени.

Известен задатчик интенсивности, содержащий усилитель на транзисторе, конденсатор и резисторы (13.

Недостаткам такого устройства яв- 10 ляется нелинейность выходного напряжения задатчика нз-за .изменения параметров транзистора под воздействием внешних возмущающих факторов, а также невозможность раздельного регулирования выходного напряжения задатчика при его убывании и возрастании.

Наиболее близким по технической сущности и изобретению является задатчик интенсивности для электропривода, содержащий усилитель на нервом транзисторе, первый конденсатор, два резистора, первый патенциометр, один вывод которого соединен с пола- 25 жительным выводом источника питания, вход и вьиад задатчика имеют общий вывод. Кроме того, задатчик содержит выпрямительный мост в выходной цепи f 2$.

ЗО

К недостаткам известного решения следует отнести низкую линейность выходного напряжения, что снижает качество регулирования. Это объясняется изменением параметров транзистора, включенного по параметрической схеме, нод воздействием внешних возмущающих факторов. Наиболее существенно на линейность влияет сопротивление нагрузки, шунтирующее конденсатор, что приводит.к изменению постоянной времени интегрирования.

Кроме того, вследствие наличия в выходной цепи нелинейного сонротнвления — выпрямительного моста, состоя45 щего из четырех диодов, выходная характеристика в области малых напряжений имеет излом, и в этой области значительно меняется время интегрирования. Известное решение позволяет регулировать скорость изменения выходного напряжения, но эта скорость постоянна как для положитель.ных, так и отрицательных приращений выходного напряжения, что ограничивает его применение и автоматизированных электроприводах для регулирования.

Цель изобретения — повышение качества регулирования.

Поставленная цель достигается тем, что задатчик интенсивности для электрапривода, содержащий усилитель на первом транзисторе, первый конденсатор, два резистора, первый потенциометр, один вывод которого соединен с положительным выводом источника питания, вход и выход задатчика имеют общий вывод, введены уси- литель на втором транзисторе противоположного типа проводимости, четыре резистора, второй конденсатор и второй потенциометр, а источник питания выполнен со средним выводом, соединенным с общим выводом входа и выхода задатчика, при этом положительный вывод источника питания соединен с эмиттерам первого транзистора и через третий резистор — с коллектором второго транзистора, который через четвертый резистор соединен с выходным выводом задатчика, соединенным также через первый и второй конденсаторы соответственно с базами первого и второго транзисторов и через первый резистор — с коллектором пер-, вого транзистора, который через пятый резистор соединен с эмиттером второго транзистора и с отрицательным выводом источника питания, соединенным также через второй потенциометр и шестой резистор с вторым выводом первого потенциометра, базы транзисторов соединены с ползунками соответственна первого и второго потенциаметров, входной и выходной выводы задатчика соединены через второй резистор.

Ва фиг. 1 приведена схема задатчика интенсивности, на фиг. 2 — диаграммы напряжений.

Задатчик интенсивности (фиг.3) содержит усилитель на транзисторе 1, конденсатор 2, резисторы 3 и 4, нотенциаметр 5, один вывод которого соединен с положительным выводом источника 6 питания, вход и выход задатчика имеют общий вывод 7, усилитель на транзисторе 8 противоположного типа проводимости, резисторы 9-12, конденсатор 13 и патенцнометр М, а источник питания выпапнен со средним выводом, соединенным с общим выводом 7. Положительный вывод источника питания соединен с эмнттерам транзистора 1 и чегде 0 - напряжение на конденсаторе 2, U<> — напряжение на конденсаторе 13, E — напряжение источника 6 питания.

При подаче на вход схемы прямоугольного импульса напряжения 0пх положительной полярности в момент времени tq (фиг.2) потенциал выходного вывода изменяется и прикладывается

U35 = Us

55 .то можем налисать

5 ——

Вх

3 1133б45 4 рез резистор 9 — с коллектором тран- перез конденсатор 2 к базе транэисэистора 8, который через резистор тора 1. От источника входного сигна10 соединен с выходным выводом за- ла течет ток по цени: резистор 4, датчика, соединенным также через конденсатор 2, переход база-эмиттер конденсаторы 2 и 13 соответственно 5 транзистора 1, внутреннее сопротивлес базами транзисторов 1 и 8, и через ние источника 6 питания и вывод 7. резистор 3 соединен с коллектором Транзистор 1 переходит из областранзистора 1, который через резис- ти насыщения в активный режим работор 11 соединен с эмиттером транзис- ты, Напряжение на коллекторе Ug тора 8 и-с отрицательным выводом 10 (фиг.2) этого транзистора скачком источника 6 питания соединеннйм так- уменьшается и компенсирует увеличеЭ Ъ же через потенциометр 14 и резистор ние потенциала на выходном выводе.

12 с вторым выводом потенциометра 5. Выходное напряжение в данный момент

Базы транзисторов 1 и 8 соединены времени й1 практически также равно с ползунками соответственно потек- 15 нулю. циометров 5 и 14. Входной и выходной СостоЯние тРанзистоРа 8 не иэмевыводы задатчика соединены через няется, так как полярность сигнала резистор 4. на его базе совпадает с полярностью

Задатчик работает следующим обра- насьпцениЯ. зом. 0 Конденсатор. 2 перезаряжается.

В. исходном состоянии транзистор Связь между напряжением на конденса1 насьпцен отрицательньг потенциалом, торе и током, протекающим через неснимаемым с потенциометра 5, а тран- ro, выражается формулой зистор 8 — положительным потенциалом, сШ снимаемым с потенциометра 14. На g5 C выходе транзистора 1 присутствует где 0 - нанряжени напряжение со знаком плюс, на выходе . l — ток заряда ( — ток заряда (разряда) контранзистора 8 — со знаком минус. денсатора;

Предположим, что 0н = бц (1) С вЂ” емкость к — емкость конденсатора и примем R> = R<>= R, (2) g0 t - текуще

- текущее время, где 0нг- напряжение насыщения тран- знак "-".указывает на ает на разряд кондензистора 1, сектора.

U K8 — напряжение насыщения тран- Так как ток пер ок перезаряда конденсазистора 8 х тора течет через входную цепь транК вЂ” сопротивление резистора 3;

У зиетора то можно нап жно написать

R„o — сопротивление резистора 10,. V. выходное напряжение равно нулю. По- (й эБ скольку верхние обкладки конденсатоЬх ров 2 и 13 подключены через малые сопротивления переходов база-змиттер где 0И вЂ” напРЯжение на входе тРан. 40 насыщенных транзисторов 1 и 8 к противоположным полюсам исгочника 6 гьх — входйбе сопротивлеэше

I питания, то они заряжены и имеют. транзистора, которое опре равные напряжения с противоположной деляется сопротивлением полярностью, т.е, перехода база-эьжттер тран(О (1 =у Х эистора, находящегося в г -(;, =-, (1 активной зоне работы, и части еонротивления потенциометра.

Поскольку напряжение на переходе база-эмиттер транзистора 1 равно

50 напряжению смещения Us, снимаемого с движка потенциометра 5

3 1133645

Выражение (4) с учетом (7) перепишется

В момент времени t, когда конденсатор 2 разрядится до напряжения

30 = сИ.. М и, В с2 Юк М

< где а — постоянный коэффициент, ток через конденсатор 2 равен нулю, и транзистор 1 под действием напряжения смещения, снимаемого с движка потенциометра 5, переходит иэ активной зоны работы в зону насыщения, т.е. схема возвращается,в первоначальное устойчивое состояние.

Для анализа схемы в этом режиме работы предположим, что падение напряжения на открытых транзисторах 1 и и 8 равно нулю, т.е. можем принять, что эмиттеры и коллекторы транзисторов замкнуты.

В этом случае резисторы 11 и 9 включаются параллельно источнику питания, резисторы 3 и 10 включаются параллельно между собой и последовательно резистору 4.

Коэффициент передачи

К = — (Ф)

Вых изк определяется

К—

R R

В О

10) В 1О

U + f

ВЫ» 2 ГВ С 2

"вк С й

ВЫ» gP +Q ВХ

Следовательно, при работе схемы в период времени t<-ty выходное напря-, жение также линейно и определяется пассивными элементами схемы, которые нри соответствукшем выборе практически не вносят погрешность в выходной, сигнал.

Все изложенные вывоДы остаются в силе, если в момент времени t подать на вход отрицательный скачок напряжения.

Состояние транзистора 1 в этот момент времени не изменяется, а транзистор 8 переходит в активный режим работы, его выходное напряжение изменяется противоположно вход-.

Проинтегрируем выражение (8}

С Г С О

Вк

1Q

Постоянный член U определяет начальное условие интегрирования, равен первоначальному заряду конденсатора и согласно выражению (3) равняется

U = — е . (ю} о 2

Так как одна обкладка конденсатора 2 соединена с выходным выводом, а вторая — с положительным полюсом

26 источника 6 питания, напряжение через переход база-эмиттер транзистора 1, исключая напряжение на входе транзистора, которое значительно меньше напвяжения источника питания, 25 можем записать где U — выходное напряжение задатВМ чика. ЗО

С учетом выражений (9)-(11) запишем

Следовательно, при подаче на вход напряжения в виде импульса положи- 40 тельной полярности на выходе появляется линейно изменяющееся напряжение °

Время интегрирования t не зависит от. входного сигнала и сопротивления нагрузки, а определяется величиной напряжения смещения и параметрами схемы. Так как конденсатор включен между выходом задатчика и входом усилительного каскада, т.е. усилитель охвачен гибкой отрицательной обратной связью, то линейность нарастания выходного сигнала в предлагаемой системе значительно выше, чем в известных параметрических схемах, где на выходе присутствует экспонен- 5 циальная составляющая напряжения, величина которой зависит от сопротивления нагрузки. с учетом выражения (2)

k =, igni

Я

Ж +" где R 4 — сопротивление резистора. 4.

Из формул (11), (13) и (14) следует, что коэффициент а = К. Выражение -(14) с учетом (15) запишется

7 113 ному таким образом, что на выходе схемы генерируется линейно спадающий сигнал по мере разряда конденсатора 13. Выходное напряжение определяется выражением (.12), где вместо напряжения смещения Ug будет напряжение смещения U q, снимаемое с движка потенциометра 14 ° В момент транзистор 8 под действием на- .

4 пряжения смещения, поступающего с потенциометра 14, переходит в режим насыщения — в первоначальное состояние. Выходное напряжение представляется выражением (16).

Резисторы 11 и 9, соединяя коллекторы транзисторов 1 и 8 с противоположными полюсами источника 6 питания, увеличивают потенциал на коллекторах этих транзисторов в активной зоне работы, и тем самым увеличивается размах напряжения на выходе. Резистор 12 увеличивает плавность регулирования напряжения смещения на базах транзисторов 1 и 8.

Работа устройства не зависит от полярности входного сигнала, выходное напряжение может симметрично изменяться в обеих полярностях относительно общего вывода 7 в соответ3645 8 ствии с входным сигналом, причем линейность сохраняется и при работе в области малых значений входного напряжения за счет постоянства времени интегрирования.

Устанавливая напрякение смещения на базах транзисторов, можно изменять в широком диапазоне время.обработки раздельно при увеличении и уменьшении входного напряжения, т.е. задатчик интенсивности обеспечивает независимую регулировку положительных и отрицательных приращений выходного напряжения, что значительно расширяет область применения устройства.

Высокая линейность выходного напряжения обеспечивается постоянством времени интегрирования, которое не изменяется как при работе с большими входными сигналами, так и с малыми, и не зависит от величины сопротивления нагрузки.

Таким образом, задатчик интенсивности обеспечивает высокую точность регулирования и плавное изменение выходного напряжения по линейному закону, что повышает качество регулирования.

1133645

ЯВ

Составитель l0. Âîð îá üåâ

Техред M. Надь Корректор Л.Пилипенко

Редактор P.Öèöèêà

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4

Заказ 9958/42 Тираж 64б Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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