Устройство для регулирования давления в камере

 

Изобретение относится к автоматическому регулированию и предназначено для программного регулирования давления газа в барокамерах испытательных стендов по сложным программам. Изобретение позволяет повысить надежность устройства и расширить диапазон регулирования в сторону малых значений путем автоподстройки частоты широтно-модулированных импульсов включения напускного клапана. Это достигается за счет введения в устройство блока управления частотой. Последний подключен своим первым входом к задатчику давления, вторым входом - к выходу блока сравнения, а выходом - к входу управления частотой широтно-импульсного модулятора. Причем блок управления частотой содержит сумматор, выход которого является выходом блока управления, последовательно включенные между первыми входами блока управления частотой и сумматора дифференциатор, двухполупериодный выпрямитель и фильтр. Между вторыми входами блока управления и сумматора включен ограничитель. При этом на динамически напряженных участках воспроизводимой программы происходит повышение частоты импульсов включения клапана, а при достижении предельно малой для используемого клапана длительности включения - снижение частоты. 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК дц 4 С 05 D 16/20

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н А BTGPCHGMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (61) 1201804 (21) 4239616/24-24 (22) 04.05.87 (46) 23.04,89. Вюл. ¹ 15 (72) Ю.Н.Кабанов (53) 62-50 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 1201804, кл. С 05 В 16/20, 1984. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕГУЛИРОВАНИЯ

ДАВЛЕНИЯ В КАМЕРЕ (57) Изобретение относится к автоматическому регулированию и предназначено для программного регулирования ,давления газа в барокамерах испытательных стендов по сложным программам. Изобретение позволяет .повысить надежность устройства и расширить диапазон регулирования в сторону малых значений путем автоподстройки частоты широтно-модулированных импульсов включения напускного клапа1

Изобретение относится к области. автоматического регулирования, предназначено для автоматического программного регулирования давления газа в барокамерах испытательных стендов по сложным программам и является усовершенствованием изобретения по авт.св, ¹ 201804.

Цель изобретения - повышение надежности и расширение диапазона .ре= гулирования.путем автоподстройки частоты коммутации.

„,Я0„„1474613 А 2 на. Это достигается эа счет введения в устройство блока управления частотой. Последний подключен своим первым входом к задатчику давления, ь .вторым входом — к выходу блока сравнения, а выходом — к входу управления частотой широтно-импульсного модулятора. Причем блок управления частотой содержит сумматор, выход которого является выходом блока управления, последовательно включенные между первыми вхоцами блока управления частотой и сумматора дифференциатор, двухполупериодный выпрямитель и фильтр. Между вторыми .входами блока управления и сумматора. включен ограничитель. При этом на динамически напряженных участках воспроизводимой программы происходит повышение частоты импульсов, включения клапана, а при достижении предельно малой для используемого клапана длительности включения — снижение частоты. 2 ил.

На фиг. 1 показана функциональная схема устройства; на фиг.2 — один иэ возможных вариантов технической реализации широтно-импульсного модулятора с изменяемой частотой переключений.

Предложенное устройство содержит датчик 1 давления в камере, камеру

2, блок 3 сравнения, задатчик 4 давления, широтно-импульсный модулятор (ШИМ) 5, электромагнитный клапан 6, магистраль 7 питания, дроссель 8, 1474613 ресивер 9, редуктор 10, магистраль

11 сброса, вакуум-насос 12, блок 13 управления частотой, сумматор 14, дифференциатор 15, двухполупериодный выпрямитель 16, фильтр 17, ограничитель 18, первый компаратор 19, интегратор 20, второй компаратор 21, ждущий мультивибратор 22, ключ 23 и инвертор 24.

Схема управления частотой ШИМ 5 работает следующим образом.

При подаче напряжения на вход управления частотой ШИМ 5 выходное напряжение интегратора 20(0 д ) линейно изменяется со скоростью, пропорциональной величине входного .напряжения. При достижении. напряжением

U 6 .величины U „ на выходе компаратора 21 появляется напряжение, что приводит.к появлению короткого импульса напряжения на выходе мульти. вибратора 22 °

Этот импульс, подается на.вход управления ключа 23, через который .происходит разряд конденсатора С ин. —, тегратора 20.. Таким образом, для частоты возникающих периодических колебаний можно записать 30

U<3

f = .,-, Uo„BC где U - выходное напряжение блока

13 управления частотой;

" величина резистора, подклю- З

35 ченного между входом управления частотой ШИМ 5 и инвертирукщим входом опера.. ционного усилителя.

Так как при изменении частоты 40 коммутации Е«, амплитуда пилообраэного напряжения постоянна, то изменения на выходе компаратора 19 при этом не происходит.

Основной контур регулирования Ра- 45 ботает. следующим. образом.

Иэ камеры 2 через магистраль 11, сброса непрерывно происходит откачка газа с постоянной объемной,.производительностью, определяемой вакуум-на сосом 12. Через питающую магистраль

7 происходит приток газа в.моменты времени, соответствующие включенному состоянию клапана 6, кдторый включается импульсами, поступающими с ШИМ 5.

При условии

2Рк макс где P - максимальное значение к макс давления в камере 2, соответствующее Я = 1;

P — давление в ресивере 9, Р давление газа в камере 2 в установившемся режиме равно к к макс где h — коэффициент заполнения широтно-модулированных импульсов.

<Ъ

Регулирование давления в камере 2 происходит за счет изменения .

При условии

Tî«; >2 Ткe где Т,а — постоян я време объекта регулирования;

Т«, — период коммутации, изменение Т„ не оказывает влияния на основной контур регулирования.

Блок 13 управления частотой ШИМ

5 работает следукяцим образом.

В установившемся по давлению режиме напряжение на выходе фильтра

17 П,-« О; поэтому.U > равно. выходному напряжению ограничителя 18 Uts .

Передаточная характеристика ограничителя 18 имеет вид U к и, «в при О< U (03а, «в

K,ù U =const npa U3 U3 =К 0 где К характеризует изменение коэффициента заполнения широтно-модулированных импуль сов на выходе ШИМ 5 в зависимости от изменения модулируемого сигнала и определяется амплитудой пилообразного напряжения

1 П О макс 1 Поп

Пфп БС

К«8 03

УРН 0(U3 с 1 3о

U оn С вЂ” cynst npu U ь U

3О где U — выходное напряжение блока

3 сравнения; — заданный уровень ограничения.

Характеристика ШИМ 5 в установившемся режиме может быть описана сле-: дующим образом

1474б13

10j

®uzi

Принимая во внимание, что длительность импульсов включения клапана равна о = Т„, то

K SUOIl RgC

†--- — = const при 0 c U U

К 3 ъо å ч U

К Фо",„ВС

Ке U . 1О при Б U

Таким образом, весь интервал изменения h от.1 до 0 обеспечивается двумя способами; за счет изменения Т при постоянном Т„ и Т = var, c, = const. Причем путем соответствую- 15 щего выбора величины 11 0 изменение

Т происходит при постоянном предельно коротком импульсе включения клапана б. Это позволяет значительно расширить диапазон практически реа- 20 лизуемых коэффициентов заполнения импульсов включения клапана б, что эквивалентно расширению диапазона регулирования давления. Цепь из элементов 15-17 формирует сигнал, 25 пропорциональный первой производной от задаваемого программного сигнала, что приводит к увеличению частоты коммутации на участках программы, содержащих переменкую составляницую. 0

Это позволяет поддерживать допустимый уровень пульсаций при более низком среднеинтегральном значении частоты коммутации, что повышает надежность наиболее нагруженного элемента (клапана) устройства.

Формула из обретения

Устройство для регулирования давления в камере по авт.св. ¹ 1201804, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения надежности устройства и расширения диапазона регули роваиня путем автоподстройки частоты коммутации, устройство содержит блок управления частотой, подключенный своим первым входом к выходу задатчика давления, вторым входом - к выходу блока сравнения, а выходом — к входу управления частотой широтноимпульсного модулятора, причем блок управления частотой содержит последовательно соединенные дифференциатор, двухполупериодный выпрямитель, фильтр и сумматор, а также ограничитель, вход которого подключен к второму входу блока управления частотой, а выход — к второму входу сумматора, соединенного, выходом с выходам блока управления частотой, а вход дифференциатора подключен к первому входу блока управления частотой,.

1474613

Составитель Л.Циллагова

Техред М,Дидык Корректор О.Кравцова

Редактор В.Данко

Заказ 1892/45 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