Интегрирующее устройство

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ Союз Светскиа Сециалистичеаеа Республик(22) Заявлено 240779 (21) 2800219/18-24 Ф) М Л с присоединением заявки Кф 6 06 С 7/188 Государственный комитет СССР по делам изобретений(23) Приоритет Опубликовано 2 З 04.81 Бюллетень И 9 15 Дата опубликования описания 2 З,04. 81 53) УДК 681. зз 5(54) ИНТЕГРИРУЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО 1Изобретение относится к автома-. тическому регулированию в частнос-. ти к системам автоматического регулирования с применением электромеханических регуляторов.Известно интегрирующее устройство, исключающее погрешности интегрирования, обусловленные напряжением трогания двигателей, содержащее опорный двигатель, редуктор, интегрирующий двигатель, датчик углового положения, суммирующий .усилитель и источник стабилизировав ного напряжения 11.Недостатком устройства является повышенная сложность кинематической .схемы и увеличенные габариты, связанные с наличием двух двигателей.Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому являетсяинтегрирующее устройство, содержащее последовательно соединенные ре.зистор, операционный усилитель, выходной усилитель, интегрирующий двигатель и датчик углового положения. Между входом и выходом операционного усилителя включена цепь его обратной связи, в которой последовательно включены нелинейный элемент и переменный резистор; В качестве не линейного элемента использованы двавстречно-параллельно включенныхдиода ГЦНедостатКом устройства являетсянестабильность постоянной времениинтегрирования, в ее зависимостиет величины входного сигнала, чтоснижает точность интегрирования.У интегрирующего устройства темменьше зона нечувствительности, чем1,меньше входной сигнал вызывает тро-..галие интегрирующего двигателя и,.следовательно, чем меньше ток проходит по нелинейному элементу в ретэ жиме трогания.Дяя уменьшения зоны нечувствительности интегрирующее устройствонастраивается таким образом, чтонапряжение трогания двигателя ком пенснруетса падением напряжения нанелинейном элементе, которое соответствует криволинейному участку еговольт-амперной характеристики.При этом зависимости приращения 25 напряжения, нодводимого к интегрирующему двигателю, и скорости этогодвигателя от приращения входногосигнала отличаются от линейных.Постоянная времени интегрирую (щего устройства,в области малых и 1Дальневосточный ордена Трудового Красно оФнумеци,.политехнический институт им. В. И. Куйбышева "входных сигналов уменьшавеся с 1 Фстом входного сигнала, асимптотически приближаясь к установившейся величине.Еще одним недостатком, известногоустройства является сложность егонастройки. Устройство не позволяетпроизводить независимо друр от друга две операции; согласование падения напряжения на нелинейном элементе с напряжением трогания двигателяи регулирование постоянной времениинтегрирования,При изменении коэффициента усиления выходного усилителя изменяютсясразу две величины - постоянная времени интегрирования и входной сигнал, при котором происходит трогание двигателя (ввличины зоны нечувствительности), и необходимо производить дополнительное регулированиекоэФФициента усиления операционногоусилителя.Цель изобретения - повыыение точности интегрирования.Поставленная цель достигается тем,что в интегрирующевустройство, содержащее операционный усилитель,вход которого через первый масштабный регулятор соединен со входомустройства, и последовательно соединенные сумматор, интегрирующий двигатель . датчик углового положения,введены инвертирующий усилитель,ограничитель напряжения и два источника постоянного тока, соединенные последовательно н подключенныек входам задания уровня ограничвнияограничителя напряжения, включенного между выходом операционного усилителя и первым входом сумиатора,второй вход которого через инвертирущций усилитель соединен со входомустройстваНа Фиг. 1 представлена функциональная схема интегрирующего устройства с диодным ограйичитвлем в цепи обратной связи операционного усилителя; на Фиг. 2 - интегрирукщееустройство с диодным моатовыи ограничителем, включенным ьюжду операционным и выходным усилителями наФиг. 3 - эависимоать наиряжения навыходе ограничителя от авличаиы входного напряжения.Интегрирующее устройстве содер.жит операционный усилитель 1 с масштабным резистором 2, одни конецкоторого является входом устройства,а другой соединен с точкой суммирования усилителя 1, а также суьыатор,выполненный на усилителе 3 с масштабными резисторами 4 и 4 й,интегрирующий двигатель 5, подключенныйк выходу.усилителя 3, причем валдвигателя 5 соединен с датчиком буглового положения, выход которогоявляется выходом устройства, инвертирующий усилитель 7, вход которо 5 10го подключен ко входу устройства, а выход ко второму входу усилителя 3, и ограничитель 8, подключенный к источникам 9 и 10 постоянного тока и к выходу усилителя 1Ограничитель 8 в цепи обратной связи операционного усилителя содержит два потенцнометра 11 и 12, движки которых через диоды 13 и 14 соединены с точкой суммирования операционного усилителя 1. Диодный мостовой ограничительсодержит резисторы 15 и 16 и мост17 иэ четырех диодов.При подаче на вход устройствавходного напряжения О 8 на выходеограничителя 8 появляется напряжениеОор, зависимость которого от Опоказана на Фиг. 3.ВхУ этой зависимости очень крутой 20 начальный участок (О Оог-О) иего крутизна оперделяется значительной величиной коэффициента усиленияоперационного усилителя 1 и можетизменяться путем изменения величины З 5 масштабного резистора 2.Напряжение О, нри котором имеетместо излом характеристики, составляет часть напряжения источцнков 9и 10 постоянного тока и определяется настройкой движков потвнциометров11 и 12 или соотношением резисторов4, 15 и 1 б.Настройкой О изменяется зонанечувствительности устроиства - тавеличина входного напряжения, прикотором интегрирующими. двигатель 5начинает вращаться,Статиэм двух других участков(ОО, и О ,-О, )ределяется отношением части сопротив леиия потенциометров 11 н 12 от выхода ускпитвля 1 до движков потенциометров к сопротивлению входногорезистора 2, а для устройства с диодным мостовым ограничителем статиэм 45 этих участков равен нулю.Криволиивйность начальных участков вольт-амперных характеристик диодов ограничителей и изменение величины падения напряжения в этих дио дах при изменении температуры практически не оказываются на характеристике Оц.э (О ), так как падениенапряжения на диодах ограничителяво много раз меньше напряжения О 1.Напряжение О,.р поступает на входусилителя 3, причем величина этогонапряжения настраивается таким образом, что после умножения ее накоэфФициент усилвния выходного усилителя 3, она равна напряжению тро) гания интегрирующего двигателя 5.Через иивертирующий усилитель навторой вход выходного усилителя 3поступает также вторая составляющая напряжения, которая пропорцио нальна входному напряжению ОВхЭти напряжения алгвбраически складываются и суммарное напряжение свыхода усилителя 3 поступает на интегрирующий двигатель 5, а так какнапряжение трогания двигателя скомпенсировано, то частота вращениядвигателя пропорциональна входномунапряжению.Угол поворота вала двигателя пропорционален интегралу входного .напряжения и поэтому сигнал снимаемыйс датчика б пропорционален такжеинтегралу входного сигнала (Оз ) .Стабильность велиЧйны напряженияО и высокая степень линейности участков характеристики О (О, ) обеспечивает независимость йостояннойвремени интегрирования устройстваот величины входного напряжения О 8 ки от влияния температуры диодов ограничителей,Постоянная времени интегрирования устройства настраивается путемизменения коэффициента усиления инвертирующего усилителя 7 и не оказывает влияния на настройку компен. сации трогания двигателвйПри изменении настройки компенсации напряжения трогания в устройстве с диодным ограничителем в цепиобратной связи операционного усидителя в небольшой степени. изменяетсяпостоянная времени интегрированияэтого устройства, чем оно несколькоуступает устройству с диодным мостовым ограничителем, у которого этовлияние отсутствует. Но последнееустройство, имеет большее количествоэлементов по сравнению с первым.В предлагаемом устройстве уменьшено влияние входного напряжения итемпературы элементов устройства иапостоянную времени интегрирования,вследствие чего повышается точность работы устройства, что расширяетвозможности его использования вкачестве автоматических регуляторовсистем автоматического управления.Кроме того , облегчена настройкаустройства, а именно, обеспечена независимость настройки компенсациинапряжения трогания интегрирующегодвигателя, постоянной времени интегрирования и зоны нечувствительностиустройства, что облегчает работу и О. повышает производительность трудаоператора при настройке устройства.Формула изобретенияУ15Интегрирующее устройство, содвр"жащее операционный усилитель, входкоторого через первый масштабный резистор соединен со входом устройства,2 О и последовательно соединенныв сумматор, интегрирующий двигатель и датчик углового положения, о т л и -.ч а ю щ е е с я тем, что, с цельюповышения точиости интегрирования,в устройство введены инвертирующийусилитель, ограничитель напряженияи два источника постоянного тока,соединенные последовательно и подключенные к входам задания уровняограничении напряжения, включенногоЗО между выходом операционного усилителя и первым входом сумматора, второй вход которого через инвертирующий усилитель соединен со входомустройства.35 . , Источники информации,прииятыв во внимание при экспертизе.1. йвторсков свидетельство СССР9 333565, кл. 6 Об 6 7/18, 1970.2. Лвторское свидетельство СССР4 9 453708, кл. 6 06 6 7/18, 1974Тираж 745 ППИ Государственного комитета СССделам изобретений и открытийМосква, 3-35, Раушкая наб.,ЮФЮЮЮффйатеятф, г. Уаа"орвд уды д. 4/54Проектная, 4