Цифровой регулятор частоты вращения

(51) 5 С 05 В 11/2 ТЕЛЬСТВ вращения в элек менной частотой ние обеспечивае применения регу ности регулиров электроагрегата Устройство соде связи 1, линии чики 4, 6, реве числовой компар 9 1 бю 14 в 171 кодов управлени ган 11, триггер импульсов 15, и 18, пороговое у циФровой преобр торы 21, 22 и и,И,Г ов го сгорани ированных строение,ьство СССР1/26, 1984. ОР ЧАСТОТЫ ВР к регул быть ис частот)вам СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИРЕСПУБЛИН ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОЧНРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР АНИЕ И д ВТОРИЧНОМУ(56) Двигатели внутренСистемы поршневых и кодвигателей, - М,: Манит1985, рис. 288,Авторское свидетелМ 1091117, кл. Р 05 В(54) ЦИФРОВОЙ РЕГУПЯТ 8387/24-2405,88л 911 ЩЕНИЯ (57) Изобретение относитрующим устройствам и можпользовано для регулиров ОБРЕТЕНИ троагрегатах с перевращения, Изобретет расширение областилятора путем воэможания частоты вращенияв Функции нагрузки.ржит датчик обратнойзадержки 2, 3, эадатрсивный счетчик 5,атор 7, элементы И 8,блок 10 Формированияя, исполнительный оры 12, 13, генераторзмерительный органстройство 9, аналогоаэователь 20, коммута-нвертор 23, 3 ил, 1552148Изобретение относится к устройствам регулирования н может быть использовано.для регулирования частоты вращения коленчатого вала двигателей5привода передвижных электрическихстанций и электроагрегатов с переменной частотой вращения в функции нагрузки.Цель изобретения - расширение области применения регулятора,На Фиг. представлена схема цифрового регулятора частоты вращения;на Фиг,2 - эпюры сигналов на входахосновных блоков регулятора (интервалвремени Т -С - частота вращения,значительно меньше заданнойчастота вращения отличается от заданной на величину, меньшую допустимойпогрешности, й -1 - частота вращения 20отличается на величину, значительно большую заданной); на Фиг,З - за-,кон регулирования частоты вращенияв Функции нагрузки,Регулятор содержит датчик 1 обратной связи, первую 2 и вторую 3линии задержки, задатчик 4 частотывращения, реверсивный счетчик 5, задатчик 6 точности регулирования, цифровой компаратор 7, первый 8 и второй 309 элементы И, блок 1 0 Формированиякодов управления исполнительным органом 11, первый 12 и второй 13 триггеры, третий элемент И 14, генератор 15импульсов, четвертый 16 и пятый 17элементы И, измерительный орган 18,35пороговый блок 19, аналого-цифровойпреобразователь 20, первый 21 и второй 22 коммутаторы и инвертор 23,Регулятор работает следующим образом,При пуске двигателя начинает раскручиваться коленчатый вал и датчик1 выдает импульсы, интервалы междукоторыми определяют длительность цикла регулирования, В момент появленияпервого импульса на выходе датчика1 триггер 12 меняет свое состояние ина его Йнверсном выходе сигнал исчезает и оказывается закрытым па пер 50вому входу элемент И 8. В результатеимпульсы с выхода генератора 15 непроходят на выход элемента И 8, Цалее с некоторой задержкой появляется сигнал на выходе первой линии 255задержки и происходит сброс счетчика5. С поступлением импульса с выходавторой линии 3 задержки в счетчик 5заносится код заданной частоты вращения и проходит запуск счетчика,Одновременно меняют свое состояниетриггеры 12 и 13 и на их инверсныхвыходах появляются сигналы,При этом открываются элементы 8 и9,и импульсы с выхода генератора 15поступают на вход счетчика 5, которыйфункционирует в режиме вычитания.На выходе счетчика 5 имеет место кодразности числа импульсов, поступившихс выхода генератора 15 и от заданного числа оборотов,Пусть нагрузка Р ( Р (Фиг.3),частота вращения регулируемого двигателя меньше заданной (фиг.2), интервал времени (й-С), В этом случае в процессе счета возникает ситуация, когда код разности на выходесчетчика 5 становится равным нулю ипоявляется сигнал на ега втором выходе. При этом триггер 13 меняет своесостояние. Сигнал на инверсном выходеисчезает, закрывая элемент 91 а напрямом выходе появляется, открываяэлемент И 14В результате счетчик 5переводится в режим сложения и код наега выходе начинает возрастать, Если код на выходе счетчика 5 становится больше кода допустимой нестабильности, который выдан задатчиком 6,та на выходе компаратора 7 появитсясигнал. Этот сигнал подготавливает попервому входу элемент 1, который ужеподготовлен по второму входу сигналомс прямого выхода триггера 13. Припоступлении очередного импульса отдатчика 1 на второй вхоц элемента 17,он открывается и на второй вход блока 10 формирования кодов управления проходит импульс. С второго вы"хода блока 10 выдается команда на исполнительный орган 11 для корректировки подачи топлива в сторону увеличения, При этом исполнительный орган11 (шаговый двигатель) отрабатываетодин корректировочный импульс и перемещает рейку топливного насоса наодин шаг, Если коррекции недостаточно, то при поступлении очередных им"пульсов с выхода датчика 1 процессмногократно повторяется до момента(фиг,2 интервал й-), когда кодразности на выходе счетчика 5 станетменьше кода допустимой нестабильности,В этом спучае сигнал на выходе компааратора 7 исчезает и элементы 16 и 17закрываются по первому входу. Сигналына входе блока 10 не поступают н ка 5 15521кой-либо коррекции подачи топливаисполнительным органом 11 не производитсяПри увеличении частоты вращенияза пределы заданной, интервалы между5импульсами на выходе датчика 1 уменьшаются. Число импульсов с выхода элемента И 9 уменьшается. Сигнал навтором выходе счетчика 5 не появляет Ося и счетчик 5 работает в режиме вычитания, Если превышение частоты вращения больше допустимой пестабильнос"ти, то к концу цикла код разности навыходе счетчика 5 остается большимкода допустимой нестабильности и навыходе компаратора 7 имеет место сигнал, подготавливающий элемент 16 попервому входу. По третьему входу эле"мент 8 подготовлен сигналом с инверсного выхода триггера 13, Поэтомупри появлении очередного импульса навыходе датчика 1, который поступаетна второй вход элемента 1 б, последний пропускает на первый вход блока 2510, С первого выхода блока 10 выдается команда на первый вход исполнительного блока 11 для корректировки подачи топлива в сторону уменьшения. Исполнительный блок 1 перемещает рейку топливного насоса наодин шаг. Если такой корректировкинедостаточно для того, чтобы частота вращения вошла в зону допуска,то коррекция повторяется до тех пор,35пока код разности на выходе счетчика 5 в конце цикла измерения не станет меньше кода допустимой нестабильности,При увеличении нагрузки на агрега Оте происходит переключение устройств,подключенных к входам установки исходного состояния счетчика 5. Появляется сигнал на выходе порогового блока 19 (Фиг,4), который поступает на фуправляющий вход первого коммутатора21, Коммутатор 21 открывается, Одновременно сигнал поступает на входинвертора 23, на выходе которого появляется низкий уровень, закрывающийвторой коммутатор 22, В результате ксчетчику подключается аналого-цифровой преобразователь 20, который.выдает код заданной частоты вращения взависимости от нагрузки. Стабилизация частоты осуществляется как и в.предыдущем случае (при РР,),Измерительный орган 18 может, например, содержать трансформаторы то 48 6ка, переменный резистор и выпрямитель.Переменный резистор служит для изменения наклона регуляторной характеристиками (фиг.З).Датчик 1 обратной связи устанавливается на валу топливного насоса иможет быть выполнен в виде диска сотверстиями, через которые засвечивается Фотодиод, подключенный в цепьформирователя импульсов, Частота следования импульсов прямо пропорциональна частоте вращения коленчатого валадвигателя,В качестве исполнительного органавозможно использование, например, шагового двигателя, управление которымосуществляется посредством известныхсхем,ФормулаизобретенияЦифровой регулятор частоты вращения, содержащий измерительный орган, датчик обратной связи, реверсивный счетчик, эадатчик частоты вращения, исполнительный орган, генератор импульсов, выходом соединенный с первым входом первого элемента И, второй вход которого подключен к инверсному выходу первого КЯ-триггера, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с це-. лью расширения области применения регулятора введены четыре элемента И, второй КЯ-триггер, две линии задержки, два коммутатора, аналого-цифровой преобразователь, пороговый блок, инвертор, задатчик точности регулирования, цифровой компаратор и блок формирования кодов управления, причем выход измерительного органа соединен с входом аналого-цифрового преобразователя и входом порогового блока, выход которого подключен к управляющему входу первого коммутатора и входу инвертора, выходы аналого-циФрового преобразователя соединены через первый коммутатор с информационными входами реверсивного счетчика, тактовый вход которого соединен с выходом второй линии задержки и К-входами первого и второго КБ-триггеров, вход вычитания реверсивного счетчика подключен к выходу второго элемента И, выход третьего элемента И соединен с входом сложения реверсивного счетчика, вход сброса которого подклкчен к выходу первой линии задержки и входу второй линии за1552148 юб/юю х Составитель Г,Нефедоваедактор В,Бугренкова Техред Л.Олийнык Корректор М,Максимишинец Тираж 664 По ого комитета по изобретениям 35, Москва, Ж, Рауюская на Заказ 329ВНИИЛИ Государстве11 исно открытиям при д. 45 оизводственно-издательский комбинат "Пат г. Ужгород, ул, Гагар держки выход переполнения реверсивного счетчика соединен с Я-входом второго КБ-триггера, разрядные выходы реверсивного счетчика соединены с первой группой входов цифрового компаратора, вторая группа входов которого подключена к соответствующим выходам задатчика точности регулирования, выход "Больше" цифрового компаратора1 О соединен с первыми входами четвертого и пятого элементов И, вторые входы которых соединены с Б-входом первого КБ-триггера и выходом датчика обратной связи, третий вход четвертого15элемента И подключен к первомувходу второго элемента И и ин версному выходу второго КЯ-триггера, третий вход пятого элемента И соединен с первым входом третьего элемента И и прямымвыходом второго КЯ-триггера, выходдатчика обратной связи соединен свходом первой линии задержки, выходпервого элемента И подключен к вторым входам второго и третьего элементов И, выходы задатчика.частоты вращения соединены через второй коммута"тор с соответствующими информационными входами реверсивного счетчика,выход инвертора подключен к управляющему входу второго коммутатора, выходы четвертого и пятого элементов Исоединены соответственно с первым и,вторым входами блока формированиякодов управления, выходы которого сое"динены с соответствующими входамиисполнительного органа,