Регулятор тока электронного луча

)5 В 23 К 15/О ГОСУДАРСТВЕ ННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯПРИ ГКНТ СССР ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ки им. Е,О.Патона ягин, В.Я,Жуйков. нко, С.Я,Макари, 1987. М 3, с.73 - ЭЛЕКТРОННО ится к сварке, а электронно-луне- ения - улучшение о всем диапазоне содержит после- датчик тока луча,Изобретениеименно оборудовавой сварки. Целью изобре носится к сварке, аю для электронно-лученен дели.втор о юс ия явдяется улучш турная схего луча: на л ра- перения ато. пощего щего ного между родом пушк регулирую чи управляю на высокую 5.(22) 13.07.87 (46) 15.08.91. Бюл. М. 30 (71) Институт электросва (72) Ю.Г.Куцан, В,Д,Шел Т.А.Терещенко, И.А Яце хин и В,В.Гумовский (53) 621.791,72(088,8) (56) Автоматическая сварка (54) РЕГУЛЯТОР ТОКА ЛУЧА (57) Изобретение относ именно к оборудованию вой сварки. Цель изобре стабилизации тока луча в регулирования. Регулято довательно соединенные ние стабилизации тока луча во всем диапазоне регулирования.На фиг.1 представлена струкма регулятора тока электроннофиг.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 соедиЯО 1669671 А 1 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. ы с входом и выходом регулируемогтеля 7, а выход - через инвертор 9 со ым входом сумматора 4,На фиг,2 представлена возможная схемная реализация 1 - 4, 6-9 блоков устрой ства, где для исключения влияния паразит ных сОпротивлений измеряемой цепи на точность контролируемого параметра дат чик тока луча выполнен в виде преобразователя тока в напряжение,Устройство работает следующим образом,В исходном состоянии (ток луча 1вен нулю) электронно-лучевая пушка зата максимальной величиной напряжсмещения Осм, приложендом и управляющим элект иступающего с выходаэлемента с блоком передасигнала с низкой стороны(4 меем К 3 5 зн ем ти 4 О Ор=-Кг (Подставляя еЬО=ОК 4 К 2 Ок К 4К 4 (К 2 Ооп+ Ь+ ЬО) 5 Ь О=О-Оос,Ок = К 1 Ооп,Оупр -Ор+КЗ ЬО;Ор = (Ок - Ооо) К 2;Осм ф К 4 Оупр Ьо)=о,+ (1+ К 4 Кг)- Ооп К 4 (К 2 Регулирооание током луча осуществляется изменением с помощью регулируемого делителя 7 величины опорного напряжение Ооп постУпаюц 1 его с выхоДа источника опорного напряжения 6 на вход вычитаю- щего устройства 8 и схему сравнения 2, что приводит к изменению величины напряже- НИЯ СМЕГЦЕН"1 Я Осм И ОтПИРаНИЮ ПУШКИ, а следооа 1 ел ьно, появлению на выходе датчика тока пуча 1 напряжения обратной связи Оос, пос 1 упающего на один из входов схемы сравнения 2, На другой вход схемы сравнения 2 оос 1 у:ле , выхода регулируемого делителя 7 напряжение компенсации О, пропорциональное величине напряжения смещения Осм. Вследствие причин, обусловленных 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 Оос от задаваемой. Поэтому схема сравнения 2 г роизводит промежуточную компенсацию синала обратной связи Оос. Напряжение рассогласования ЬО- Ок - Оос 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 Ор. пропорциональным величине опорного напряжения, поступающим с выхода лычитающего устройства 8 черед инвертор 9, приводит к полной компенсации сигнала обратной связи Оос За счет этого происходит изменение величины осноонога управляющего напряжения Оупр, поступающего с ооходт 1 Сумматора 4 на регулирую" 1 ии элемент с блоком передачи управляющего сигнала с низкой стороны на высокую 5, а следовательно, запирание (отпирали г, электронно-лучевой пушки, Таким образом, стабилизируется величина тока луча 1 л относительно заданного значения и замыкается общая отрицательная обратная связь по току л;ча 1 л,Для улучшения стабилизации тока луча 1 л оо всем диапазоне регулирования о 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 где К 1 - К 4 - 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 Осм пропорционально току электронного луча 1 л, можем записатьОсм = К 5 Оос где К 5 - коэффициент пропорциональности. Для упрощения вычислений примем, что К 5 = 1 и Кэ = 1. Следовательно,Осм Оос = К 4 Оупр Тогда зависимость сигнала рассогласования Ь О от опорного напряжения Оо, примет вид:Ь О = Ок - Оос = Ок К 4 Оупр = Ок - К 4 (Ор + Ь О) = Ок - К 4 (К 2 (Ок - Ооп) + Ь О) = Ок - К 4 К 2 Ок - К 4 ( К 2 Ооп +60) = Ок (1- К 4 К 2) + К 4 (Кг Ооп- Ь О) = К 1 (1- К 4 К 2) Ооп+ К 4 (К 2 Ооп- ЬО) (3)Ь 0 + К 4 Ь О = (К 4 (1 К 4 К 2) + К 4 К 2) Ооп (1+К 4)Ь 0=(К 1 (1-К 4 К 2)+К 4 К 2) Ооп, а их отношение записывается какЬО ) Ом 1+ К 4Приравнивая 1-К 4- К 2 = О, и следовательно,ЬО 1- сопокТаким образом, сигнал рассогласования ЬО не зависит от изменения величины регулируемого опорного напряжения Ооп, которое осуществляется путем измененияачения коэффициента усиления регулируого делителя 7. В то же время для протопа данное отношение имеет видЬО К 11 + К 4где Ь О, Ооп - соответственно напряжения рассогласования и опорное. Учитывая, что К 1 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 Осм, пропорционального току луча 1 л. Для данного случая выражение (2) примет оид Ок Ооп) = К 2 (Ооп - Ок) о в формулу (3), имеем К 4 (К 2 (Ооп Ок) + (К 2 Ооп + ЬО) = Ок О) = К 1 (1 + К 4 К 2)1669671 1 + К 4 так к ЛО+ К 4 ЬО = Ооп (1+ К 4 К 2) К 1 К 4 К 2 Ооп (1 + К 4) Л О = Ооп (К 1 (1 + К 4 К 2) - К 4 К 2) (6) ЬО К 11 + К 2К 4 - К 2К 4 К К 21 + К 4 ивая полученное выражение (6) с выием для прототипа (5), получим, что ЛО ЬО - ( - т - ,Ооп ак К- К 2 К 4 (1 - К 1)К-К 2 К 4 (1 - К 1)0 . (7) Учитывая, что К 2 1 и Ка1, а О К1, йолучим, что неравенство (7) выполняется при любых значениях К 1. К 2, К 4. 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 К 140, К 157, К 544 и им подобных,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,5 Формула изобретения Регулятор тока электронного луча, содержащий последовательно соединенные датчик тока луча, схему сравнения и усили тель рассогласования, а также регулирующий элемент с блоком передачи управляющего сигнала к управляющему электроду электронно-лучевой пушки и ис точник опорного напряжения, соединенныйчерез регулируемый делитель с вторым входом схемы сравнения. отл ич а ю щи йс я тем, что. с целью улучшения стабилизации тока луча во всем диапазоне регулирования, 20 в него введены вычитающее устройство.сумматори инвертор, причем входы вычитающего устройства соединены с выходом и входом регулируемого делителя, выход вычитающего устройства через ин вертор соединен с входом сумматора,второй вход которого подключен к выходу усилителя рассогласования, а выход сумматора соединен с входом регулирующего элемента.ставитель В,Пучинскийхред М,Моргентал Корректо Тираж 500 Подписноеарственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ ССС 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5