Регулятор тока электронного луча
Изобретение относится к сварке, а именно к оборудованию электронно-лучевой сварки. Цель изобретения - улучшение стабилизации тока луча во всем диапазоне регулирования. Регулятор содержит последовательно соединенные датчик тока луча, схему сравнения и усилитель рассогласования. На вход сумматора поступают сигналы с выходов усилителя рассогласования и инвертора. Выход сумматора подключен к регулирующему элементу с блоком передачи управляющего сигнала к управляющему электроду электронно-лучевой пушки. Источник опорного напряжения соединен через регулируемый делитель со вторым входом схемы сравнения, а через вычитающее устройство - с инвертором. Включение вычитающего устройства, сумматора и инвертора позволяет добиться независимости сигнала рассогласования между напряжением обратной связи, пропорциональным току луча, и задающим напряжением от величины опорного напряжения. 2 ил.
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК (я)5 В 23 К 15/00
ГОСУДАРСТВЕ ННЫЙ КОМИТЕТ
ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ
ПРИ ГКНТ СССР
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ! (7с
0с
О
0 4 (21) 4283767/27 (22) 13.07.87 (46) 15.08.91. Бюл. N. 30 (71) Институт электросварки им. Е,О.Патона (72) Ю.Г.Куцан, В.Д.Шелягин, В.Я.Жуйков, Т.А.Терещенко, И.А.Яценко, С.Я.Макарихин и В.В.Гумовский (53) 621.791,72(088.8) (56) Автоматическая сварка, 1987. N 3. с.73 — 74. (54) Р Е ГУЛ Я ТО Р ТОКА ЭЛЕКТРОННОГО
ЛУЧА (57) Изобретение относится к сварке, а именно к оборудованию электронно-лумевой сварки. Цель изобретения — улучшение стабилизации тока луча во всем диапазоне регулирования. Регулятор содержит последовательно соединенные датчик тока луча, Изобретение относится к сварке, а именно оборудованию для электронно-лучевой сварки.
Целью изобретения является улучшение стабилизации тока луча во всем диапазоне регулирования.
На фиг.1 представлена структурная схема регулятора тока электронного луча: на фиг.2 — схемная реализация.
Регулятор тока электронного луча содержит последовательно соединенные датчик тока луча 1, схему сравнения 2, усилитель рассогласования 3, сумматор 4, регулирующий элемент с блоком передачи управляющего сигнала с низкой стороны на высокую 5, подключенный к управляющему электроду электронно-лучевой пушки, а также источник опорного напряжения 6, соединенный через регулируемый делитель 7 со вторым входом схемы сравнения 2, и вычитающее устройство 8, входы которого соеди„„SU „„1669671 А1 схему сравнения и усилитель рассогласования. На вход сумматора поступают сигналы выходов усилителя рассогласования и инвертора. Выход сумматора подключен к регулирующему элементу с блоком передачи управляющего сигнала к управляющему электроду электронно-лучевой пушки. Источник опорного напряжения соединен через регулируемый делитель со вторым входом схемы сравнения, а через вычитающее устройство — с инвертором. Включение вычитающего устройства, сумматора и инвертора позволяет добиться независимости сигнала рассогласования между напряжением обратной связи, пропорциональным току луча, и задающим напряжением от величины опорного напряжения. 2 ил. нены с входом и выходом регулируемого делителя 7, а выход — через инвертор 9 со .вторым входом сумматора 4, На фиг,2 представлена возможная схемная реализация 1 — 4, 6-9 блоков устройства, где для исключения влияния паразитных сОпротивлений измеряемой цепи на точность контролируемого параметра датчик тока луча выполнен в виде преобразователя тока в напряжение, Устройство работает следующим образом, В исходном состоянии (ток луча 1л равен нулю) электронно-лучевая пушка заперта максимальной величиной напряжения смещения Ue, приложенного между катодом и управляющим электродом пушки, поступающего с выхода регулирующего элемента с блоком передачи управляющего сигнала с низкой стороны на высокую 5.
1669671
Ь 0=0к-Uoc, Ок = К1 Uon, Uynp= Up+ K3 ЛО;
Ор =- (0» - Uon) K2;
Осм " К4 Uynp
55 (2) Регулирование током луча осуществляется изменением с помощью регулируемого делителя 7 величины опорного напряжение
Ооп поступающего с выхода источника опорного напряжения б на вход вычитающего устройства 8 и схему сравнения 2, что приводит к изменению величины напряжения смещен»1я 0«и отпиранию пушки, а следоват ll ьно, появлению на выходе датчика тока луча 1 напряжения обратной связи
Uoc, пос упающего на один из входов схемы сравнения 2. На другой вход схемы сравнения 2 оос1у:пе, выхода регулируемогоделителя 7 напряжение компенсации 0», пропорциональное величине напряжения . смещения Осм, Вследствие причин, обусловлениых особенностями работы электроннолучевой пушки (потеря эмиссии ка,одом, неточности сборки катодного узла и другие), происходит отклонение величины тока луча
1 л, а следовательно, напряжения обратной связи Uoc от задаваемой. Поэтому схема сравнения 2 г роизводит промежуточную компенсацию си нала обратной связи Uoc.
Напряжение рассогласования ЛО- U» - Uoc с выхода схемы сравнения 2 поступает на вход усилителя рассогласования 3, с выхода которого усиленный сигнал подается на сумматор 4. где, складываясь с регулирующим напряжением Up. пропорциональным величине опорного напряжения, поступающим с выхода лычитающего устройства 8 через инвертор 9, приводит к полной компенсации сигнала обратной связи Uoc. За счет этого происходит изменение величины основ,iога упраиляюгцего напряжениn Uynp, поступающего с выхода сумматора 4 на регулирую", ии элемент с блоком передачи управляющего сигнала G низкой стороны на высокую 5, а следовательно, ззпирание (отпирали -., зле»тронов-лучевой пушки. Таким образом, стабилизируется величина тока луча 1 Jl относительно заданного значения и замыкается общая отрицательная обратная связь по току л;ча 1 л, Для улучшения стабилизации тока луча
1 л 00 всем диапазоне регулирования в схему регулятора введен сумматор 4 и вычитающее устройство 8.
Стабилизация тока луча 1 л во всем диапазоне регулирования в предлагаемой схеме достигается. Исходя иэ структурной схемы фиг,1, можем записать
50 где К1 — K4 — коэффициенты усиления соответственно регулируемого делителя 7, вычитающего устройство 8, усилителя рассогласования 3 и регулирующегося элемента с блоком передачи управляющего сигнала с низкой стороны на высокую 5.
Учитывая, что напряжение смещения
U«пропорционально току электронного луча 1 л, можем записать
Осм = К5 Uoc где К5 — коэффициент пропорциональности.
Для упрощения вычислений примем, что К5
= 1 и Кз = 1. Следовательно, Осм Uoc = К4 Uynp
Тогда зависимость сигнала рассогласования Л U от опорного напряжения 0«примет вид:
Л 0=0к-Оос=Ок К4 Оупр=Ок К4 (Ор
+Л 0)=0к К4 (К2(0к-Ооп)+ ЛО)=0к К4
K2 U» K4 (-К2 Uon +60) = U» (1- К4 K2) + K4 (K2 Ооп Л U) = K) (1 К4 К2) Uon + K4 (К2
Uon - ЛО) (3)
ЛО+ К4 Л U =(K4 (1 K4 KZ)+ K4 К2) Uon (1 + К4) Л 0 = (К1 (1 - К4 K2) + К4 K2) Uon, а их отношение записывается как
ДО К1 1 — К4 К2 +K4 Kz, (4)
Gin 1 + К4
Приравнивая 1-К4- К2 = О, имеем К4 = 1/К2, а следовательно, Л0 1 — COIlSt
Таким образом, сигнал рассогласования ЛU не зависит от изменения величины регулируемого опорного напряжения Uon, которое осуществляется путем изменения значения коэффициента усиления регулируемого делителя 7. В то же время для прототипа данное отношение имеет вид
ЛU K)
1+К4 где Л U, 0« — соответственно напряжения рассогласования и опорное. Учитывая. что
К1 величина, регулируемая для каждого нового значения тока луча 1 л, данное отношение (5) будет величиной переменной.
Кроме того, введение в схему устройства инвертора 9 позволяет увеличить точность регулирования выходного напряжения смещения UcM, пропорционального току луча 1 л. Для данного случая выражение (2) примет вид
Up = K2 (U» Uon) = K2 (Ооп - Ок)
Подставляя его в формулу (3), имеем
ЛО = Ок К4 (К2 (Uon Ок)+ ЛО)= Ок+
К4 К2 0»- К4 (К2 Ооп+ ЛО) = Ок (1+ К4 К2)К4 (К2 Ооп + Л О) = К1 (1 + K4 К2) Ооп К4 (К2
U«+ ЛU) 1669671
K! — К
AU + K4 0 = Uon (1 + К4 К2) К1 К4 К2 0оп (1 + К4) Л U = Uon (K1 (1 + К4 К2) К4 К2) (6) Л0 К1 1+K2 К4 — К2 K4
П:м 1 + К4 5
1 + К4
Сравнивая полученное выражение (6) с выражением для прототипа (5), получим, что 10
Л0 ЬО - — (— т —, 00П так как К! - К2 К4 (1 - К1) < К! 15
-K2 К4 (1- К1) < 0 . (7)
Учитывая, что К2 >1 и K4 > 1, а О< К1< 1, йолучим, что неравенство (7) выполняется при любых значениях К1. К2, К4. Таким образом. уровень сигнала ошибки в предлагаемой схеме будет ниже, чем в прототипе.
Реализация предлагаемого устройства может быть произведена на базе аналоговых интегральных микросхем серий К140, К157, К544 и им подобных. 25
Работа устройства предполагается на электронно-лучевых установках, укомплектованных знергокомплексами ЭЛА 60/60, ЭЛА 60/15, а также У 250.
По сравнению с прототипом была получена высокая стабильность тока луча во всем диапазоне регулирования, Формула изобретения
Регулятор тока электронного луча, содержащий последовательно соединенные датчик тока луча, схему сравнения и усилитель рассогласования, а также регулирующий элемент с блоком передачи управляющего сигнала к управляющему электроду электронно-лучевой пушки и источник опорного напряжения, соединенный через регулируемый делитель с вторым входом схемы сравнения. отличающийся тем, что. с целью улучшения стабилизации тока луча во всем диапазоне регулирования, в него введены вычитающее устройство. сумматори инвертор, причем входы вычитающего устройства соединены с выходом и входом регулируемого делителя, выход вычитающего устройства через инвертор соединен с входом сумматора, второй вход которого подключен к выходу усилителя рассогласования, а выход сумматора соединен с входом регулирующего элемента.
1669671
Составитель В,Пучинский
Техред М,Моргентал
Корректор М.Демчик
Редактор Н.Горват
Заказ 2702 Тираж 500 Подписное
ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР
113035, Москва. Ж-35, Раушская наб., 4/5
Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101
