Релейный регулятор

(и 651306 Союз СоветскихСоциалистических Республик 61) Доно ельное к авт, свил-ву 76 (21) 2433810/18-2явки(51) М, Кл 05 В 11/ 20,1 я исое нием ет -ааударстееана 1 й каимтет СССР ее делам зеаретен и аткрюий(71) Заявитель 4) РЕЛЕЙНЫЙ РЕГУЛЯ чается в поости регул Изобретение относится к области автоматики, а именно, к автоматическим регуляторам, в которых выходной сигнал является прерывной функцией отклонения входного сигнала от данной величины - серий электрических импульсов, с модуляцией по частоте импульсов, с возможностью получения отдельных характеристик, например, пропорционально- интегральной, пропорциональной характеристики с временной зависимостью.Известны релейные регуляторы Ц и 2,уИз известных релейных регуляторов наиболее близким по технической сущности является релейный регулятор, содержащий источник сигнала, суммирующий15 усилитель, трехпозиционное реле и цепь инерционной отрицательной обратной связи, подключенные к шине нулевого потенциала, первый выход цепи инерционной20 отрицательной обратной связи соединен со входом повторителя напряжения, выход источника сигнала подключен к первому входу суммирующего усилителя,выход которого соединен со входом трех- позиционного реле, первый и второй выходы которого соединены с развязывающим диодным элементом, выход которого подключен ко входу стабилизаторанапряжения, и ключевой элемент 3)Недостатками данного релейного регулятора являются низкая точность и малая надежность.Цель изобретейия заклювышении точности и надежи ятора.Эта цель достигается тем, что в из вестный релейкый регулятор введены ограничительные элемечты, усилитель и инвертор, подключенный к шине нулевого потенциала, вход инвертора соединен с выходом повторителя напряжения, с первым выходом стабилизатора напряжения и первыми входами ключевого элемента и усилители, второй вход и выход которого подключены соответственно ко второму выходу стабилизатора напряжения и входу цепи инерционной отрицательной обратной связи, первый выходинвертора соединен со вторым входомсуммирующего усилителя, а второй выход - через первый ограничительныйэлемент - со вторым выходом цепи инерционной отрицательйой обратной связи исо вторым входом ключевого элемента,первый выход которого через второй огра,ничительный элемент, а второй выход -через третий ограничительный элементподкаочены соответственно к первомуи второму выходам трехнозиционногореле,На чертеже представлена функциональная схема релейного регулятора,содержащая источник сигнала 1, суммирующий усилитель 2, трехпозиционноереле 3, конденсатор 4, разрядный резистор 5 и зарядный резистор 6, образующие инерционной отрицательной обратной связи 7, повторитель напряжения 8, развязывавший диодный элемент9, стабилйэатор напряжения 10, усилитель 11, инвертор 12, первый ограничительный элемент 13, ключевой элемент14; переменные резисторы 15 и 16,операционный усилитель 17, диодныймостик 18, второй и третий ограничительные резисторы 19 и 20.Релейный регулятор работает следующим образом. От источника сигнала 1на первый вход суммирующего усилителя 2 поступает сигнал постоянного тока,который сравнивается с поступающимна его второй вход сигналом цепи инерционной отрицательной обратной связи 7,Результирующий сигнал усиливается суммирующим усилителем 2 и поступает на" входтрехпоэиционного реле 3. При малойвеличийе сигнала трехпозиционное реле3 находится в исходном состоянии,определяемом полярностью подаваемогона неинвертируюаие входы операционныхусилителей трехпозиционного реле 3 напряжения смещения, а именно на егопервом выходе + положительный потенциал,на втором - отрицательный. Сигналы с выходов трехпоэиционйо о реле3 не проходят через запертые диодыраэвязывающего диодного элемента 9на вход цепи инерционной отрицатель-ной обратной связи 7. При увеличении" сигнала на входе трехнозиционного реле 3 иэ-за увеличения входного сигнала источника 1 или уменьшения, вследствие разряда конденсатора 4 Черезразрядный резистор 5, сигнала цепиинерционной. отрицательной обратной связи 7, происходит, в зависимости отполярности результирующего сигнала,переключение, например, первого выхода трехпозиционного реле 3, Напряже 3 ние на первом выходе трехпоэиционногореле 3 становится отрицательным ичерез соответствующий" диод раэвязывающего диодного элемента 9 поступаетна стабилизатор напряжения 10, Далее10 напряжение прикладывается ко входуусилителя 11. Усиление усилителя 11устанавливается переменным резистором 16. Напряжение с выхода усилителя 11 поступает на вход цепи инерцион.1 З ной отрицательной обратной связи 7 ипо цепи, образуемой ее зарядным резистором 6 и конденсатором 4, изменяется в направлении, противоположном первоначальному изменению входного сиг 2 ф нада, в данном случае в отрицательномнаправлении; приводя к уменьшению результирующего сигнала. Отрицательное при. ращение напряжения на конденсаторе вызывает также отрицательное приращение рейф зультирующего сигнала на входе суммирующего усилителя 2, при действии импульса напряженно уменьшается (изме-.няется в положительном направлении,так как по знаку для заданных начальф ных условий оно выбрано отрицатель-.ным), В момент, когда напряжение навходе трехпоз"ционно 1 о реле 3 уменьшится до величины, соответствунмаейпорогу выключения, трехпозициойное35реле 3 перебрасывается в исходное состояние, действие импульса прекращается. На первом выходе трехпоэиционного реле 3 появляется положительноенапряжение. В исходном состоянии трех 40позиционного реле его выходы отключены диодами развязывающего диодиого элемента 9 от цепи инерционной отрицательнойооратной связи 7, Необходимо отметить, что45,во время действия импульса отрицатель ное напряжение с первого выхода трехпоэиционного реле 3 поступало через.ограничительный элемент 20 в цепь обратной связи ключевого элемента 14,50приводя к открытию соответствующихдиодов мостика 18, При этом операционный усилитель 17. ключевого элемента1 4 охватывается глубокой отрицательно обратной связью, а потенциал егоинвертирующего входа становится равнымпотенциалу неинвертирующего входа.Следовательно, во время действия импульса второй выход цепи инерционнойотрицательной обратной связи 7 с помо51306 б сигнала 1, что вызывает возникновениеположительных импульсов на втором выходе трехпоэиционного реле 3 и к обратному воздействию исполнительного ме 5 ханизма на регулируемый объект. Прибольшом коэффициенте усилении схемывозникновение импульсов происходит прималой величине входного сигнала, т.е.статическая ошибка регулирования будет16 отсутствовать. Этр характерное свойство всех пропорционально-интегральныхрегуляторов, При скачкообразном изменении входного сигнала в начальныймомент времени длительность первого1 импульса будет пропорциональна величине входного сигнала. Коэффициент цропрорциональности устанавливается переменным резистором 16, Стабидьностьдлительности импульса обеспечиваетсяф тем, что заряд конденсатора 4 осуществляется стабильным током через зарядный резистор 6, что достигается приложением к нему неизменного напряжения,, отсчитъааемого относительно выходаповторителя напряжения 8, ставшеговозможным благодаря соединению одно. го иэ выходов (общего вывода) стабилизатора напряжения 10 и одного иэвходов усилителя 11 к выходу повторителя напряжения 8,Использование изобретения позволяетповысить точность и надежность каксамого регулятора, так и точность ведения технологических йроцессов, при 35водящих к улучшению качества продукции,формула изобретения40 Редейный регулятор, содержащий источник сигнала, суммирующий усилитель, трехпозиционное реле и цепь инерционной отрицательной обратной связи, подключенные к шине нулевого потенциале, первый выход пепи инерционной отрицательной обратной связи соединен со входом повторителя напряжения, выход 59источника сигнала подключен к первому входу суммирующего усилители, выход ф 5 6 шью ключевого элемента 14 подключается к выходу повторителя напряжения 8, Это свидетельствует о том, что во время действия импульса оба вывода разрядного резистора 5 цепи инерционной отрицательной обратной связи 7 станоаятся эквипотенциальными, ток через разрядный резистор 5 не протекает, что эквивалентно отключению разрядного резистора 5 от конденсатора 4. Последнее необходимо для обеспечения раздельной (независимой) установки постоянных времени заряда и разряда конденсатора 4. Во время паузы потенциал на выходе стабилизатора напряжения 10 относительно выхода повторителя напряжения 8 равен нулю. То же можно сказать и о потенциале на выходе усилителя 11.Это приводит во время паузы к эквипотенциальности зажимов зарядного резистора 6 (фактическому его отключению). Во время паузы напряжение с выхода повторителя напряжения 8, равное напряжению на зажимах конденсатора 4, прикладывается ко входу инвертора 12, Коэффициент усиления инвертора 12 устанавливается переменным резистором .1 5 и определяет интенсивность разряда конденсатора 4 через разрядный резистор 5, т.е, постоянную времени разряда. Можно показать, что шкала установок постоянной времени разряда конденсатора 4 спомощью переменного резистора 1 5 и шкала установок постоянной времени его разряда с помощью переменного резистора 16 линейны, НаправлеР ние разряда конденсатора 4 всегда соответствует уменьшению напряжения на его зажимах. Это, при неизменном входном сигнале, приводит к увеличешпо разности величин входного сигнала от источника сйгнада 1 и сигнала с выхода цепи инерционной отрицательной обратной связи 7 . - выхода повторителя напряжения 8, к увеличению разностного сигнала, к повторному включению трехпозицйонного реле 3, и, наконец, к :появлению импульса на его первом выходе, Воздействие импульсов на объект регулирования, например, через исполнительный механизм постоянной скорости, приводит через датчик регулируемого параметра (нв чертеже не показаны) к постепенному уменьшению входного сиг 5 нала и к прекращению импульсов. Возмущающие факторы, действующие на объект, могут привести к изменению знака входного сигнала от источника которого соединен со входом трехпозиционного реле, первый и второй выходы которого соединены с развяэъвающим диодиым элементом, выход которого подключен ко входу стабилизатора напряжения, и ключевой элемент, о т -л и ч а ю ш и й,с я тем, что, с целью повышения точностии надежности регу7 651 лятора, он содержит ограничительные элементы, усилитель и инвертор,подключенный к шине нулевого потенциала, вход иивертора соединен с выходом повторители напряжения, первым выходом стабилизатора напряжения и цервымн входами ключевого элемента и усилителя, второй вход и выход которого подключены, соответственно, ко второму выхо. ду стабилизатора напряжения н входу цепи инерционной отрицательной обратной связи, первый выход инвертора соединен со вторым входом суммирувщего усилителя, а второй вйход - через первый огранйчительный элемент - со вторым выходом цени инервонной отрицательной обратной связи и со вторым вхо 8306дом ключевого элемента, первый выходкоторого через второй ограничительныйэлемент а второй выход - через третий)ограничительный элемент подключены,6 соответственно, к первому и второмувыходам трехпозиционного реле.Источники информации, принятые вовнимание при экспертизе1 О 1. Штейберг Ш, Е. и др. Промышленные автоматические регуляторы, М.,Энергия", 1973,2. Патент франции % 2031575,кл. Д 05 8 11/ОО, 1970.1 ф 3, Авторское свидетельство СССР