Устройство для регулирования неэлектрических величин

Союз Советскик Социалистических РеспубликОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИ ЕТЕЛЬСТВУ пп 860017(22) Заявлено 07. 06. 79 21) 2778020/18-24с присоединением заявки Нов(51)М, Кл. С 05 0 23/00 Государственный комитет СССР по делам изобретений и открытий(088.8) Дата опубликования описания 30.08,81(72) Авторы изобретения Л.П.Бобин, С.М.Кейн и.Ю.П,Барышев. Специальное конструкторское бюро,Агрофизического научноисследовательского института и ВсеСттюэиая ордена Ленинаакадемия сельскохозяйственных наук им. В,И.Ленина(71) Заявители 54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕГУЛИРОВАНИЯ НЕЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ВЕЛИЧИН Изобретение относится к электронной автоматике и может быть использовано в системах автоматического уп-. равления, например в системах кондиционирования.Известны устройства для регулирования температуры, содержащие измерительный мост, датчик и задатчик температуры, Фазочувствительный усилитель, регулирующее устройство и два дополнительных датчика, снабженные индивидуальными нагревателями 1 и 2.Недостатком известных устройств, наряду с увеличенным энергопотреб лением, необходимым для индивидуальных нагревателей, сложностью изготовления и настройки двух одинаковых датчиков в комплекте с индивидуаль- ными нагревателями, является то.что 20 коррекция регулируемой неэлектрической величины может осуществляться только по температуре, Сигнал коррекции вырабатывается с помощью индивидуальных нагревателей, моделирующих25 процесс изменения теплопритока, а не по непосредственному воздействию регулируемого параметра, его выработка невозможна при реверсивном регулировании непосоедственным воздействием 30 Кроме того, эти устройства имеютневысокую точность регулирования,обусловленную слабой помехозащищенностью и. как следствие, большой зоной нечувствительности.Известно также устройство для регулирования влажности газов, содержащее измерительный мост, датчик изадатчик влажности, фазочувствительные ревеюсивные усилители, автогенератор и релейный усилитель. В этомустройстве за счет усложнения егосхемотехнического решения удаетсянесколько повысить точность регулирования путем увеличения чувствительности схемы по основному сигналуи частичного уменьшения его зависимости от изменения внешних условий 133.Однако з н ачитель ные амплитуды колебаний регулируемой величины, существенное влияние остаточной неравномерности и большая погрешность регулирования, обусловленные нескорректированнойвеличиной времени транспортного запаздывания, а также сложность настройки и, как следствие,низкая надежность устройства в целомне позволяют получить высокое качество,регулирования, 8600175 О 15 20 25 ЗО 40 45 50 55 40 Наиболее близким к предлагаемому ,по технической сущности является устоойство (регулятоо температуры), содеожащее источник и стабилизатор напоя.-ения, измеоительный мост, датчик и задатчик температуоы, автогенеоатор, усилитель, фоомиоователь,выпрямитель и нагреватель, причем пео-вая диагональ измеоительного моста включена между средней точкой делителя напряжения и входом автогенерато-,ра, выход цепи обратной связи которого подключен к второй диагонали измерительного моста, а выход автогенератора подключен к входу усилителя выход последнего соединен снходом формирователя, при этом выход формирователя через выпоямитель инагреватель подсоединен к источникуи стабилизатору напряжения (4.Недостатками известного устройства являются отрицательное влияние на точность регулирования явления остаточной неравномерности и низкое качество регулирования. обусловленноеналичием эквивалентного (суммарного) времени транспортного запаздывания, а также смещением среднего значения регулируемой величины по сравнению с заданным уровнем пои воздействии на объект регулирования дестабилизирующих фактооов. Жесткое регламентиронание функций (только оегулиоование температуры) накладывает ограничение на применение устоойстна как унифицированного узла в системах автоматического регулирования неэлектрических величин.Цель изобретения - повышение точности устройства.Поставленная цель достигается тем, что устройство для регулирования неэлектрических величин, содер жащее подключенные к источнику питания последовательно соединенные автогенеоатор и двухпоэиционный коммутатор, выходом соединенный со входом ключевых элементов, а также подключенный к выходу автогенеоатора первый измерительный мост в первые противоположные плечи которого включены чувствительные элементы, а н другие плечи - задающие элементы,содержит последовательно соединенные второй измерительный мост и сумматор, втоРой вход которого связан с выходом первого измерительного моста, а выход - со входом автогенератооа, с выходом которого соединен вход нторого измерительного моста, плечи котооого образованы чувствительными элементами.На чертеже приведена блок-схема предлагаемого устройства.Устройство содержит источник 1 питания, антогенеоатор 2 двухпозиционный коммутатор 3, ключевые элементы 4 и 5, сумматор 6, первый измерительный мост 7, содержащий чувствительные элементы 8 и 9, и задающие элементы 10 и 11, второй измерительный мост 12, включающий чувствительные элементы 13 и 14 с постоянной вРемени Г и чувствительные элементы 15 и 16 с постоянной времениГ . К выходам ключевых элементов 4и 5 подключаются пусковые механизмыисполнительного устройства (не показаны). Чувстнительные элементы 8 и9 размещаются в объекте регулирова-.ния и имеют непосредственный физический контакт с регулируемым параметром. Чувствительные элементы 1316 устанавливаются на локальном репрезентативном участке исполнительного устройства и имеют непосоедственный Физический контакт с процессомизменения энергии регулируемого параметра, йапример тепловой контакт свыходом распределителя, ревеосирующего изменение энергии теплохладоносителя, который циркулирует в теплохладообменном аппарате, На задающих элементах 10 и 11 фиксируетсятребуемое значение оегулиоуемой величины,Устройство работает следующим образом.В момент включения на выходныхзажимах первого измерительного моста7 и второго измерительного моста 12вырабатываются сигналы ошибки и коорекции, амплитуды и начальные фазыкоторых зависят от величины знака отклонения регулируемого параметра отзаданного значения. В сумматоре б сигналы ошибки и коррекции суммируютсяв фазе по модулю и воздействуют свыхода сумматооа .б на вход автогенератора 2. Если сдвиг фаз между выходным и входным напряжениями автогенератора на некоторой резонанснойчастоте Го равен нулю, а произведение коэффициента передачи по напряжению первого измерительного моста 7,второго измерительного моста 12 исумматора б на коэФфициент усиленияавтогенеоатора 2 больше или равноединице, то на выходе автогенератооа2 устанонятся незатухающие колебания.Автогенератор выполнен по схеме избирательного усилителя с глубокой отрицательной обратной связью черезселективный элемент., например двойной Т-образный КС -мост, и с замкнутой петлей положительной обратной связи с выхода автогенератора через входные зажимы первого измерительного моста 7, второго измерительного моста 12 и выход сумматора б, Такое решение обеспечивает надежную помехозащищенность и сводит диапазон нечувствительности устройства регулирования к дбпустимому минимуму. Наличие колебаний на выходе автогенеоатора 2 вызывает опрокидывание двухпозиционного коммутатооа 3 (напоимеррегенеративного компаратора напряжения с заданным порогом срабатывания).Выходной сигнал с него того или иного знака (относительно общей точкиисточника питания) воздействует одновременно на противофазные входы ключевых элементов 4 и 5. Результатом воздействия выходного сигнала является срабатывание одного из ключевых элементов, через выходные зажимы которого осуществляется реверс исполнительного устройства и происходит изменение подачи энергии к объекту регулирования. Изменение энергии на-правлено так, что контролируемая величина стремится к заданному уровню. При совпадении величины регулируемого параметра с требуемым значением коэффициенты передачи по напряжению первого измерительного моста 7 и второго измерительного моста 12 становятся равными нулю, а при перерегулировании фазы сигнала ошибки.и коррекции изменяются на 180 О. Это приводит к невыполнению одного из необходимых и достаточных условий баланса Фаз или баланса амплитуд и, как следствие, к срыву колебаний на выходе автогенератора 2, Последнее вызывает процесс возвращения двухпозиционного коммутатора 3 в исходное состояние и далее через соответствующий ключевой элемент к режиму реверса исполнительного устройства, При воздействии на объект регулирования возмущающих факторов регулируе.мая величина претерпевает непрерывные колебания, период, скважность и амплитуда которых зависят от качественных хаоактеристик устройства регулирования, причем колебательный режим подобных устройств является их нормальным состоянием. В стадии разгона и выхода в зону автоколебательного режима величина притока или оттока энергии регулируемого параметра. вырабатываемая исполнительным 10520 25 ЗО35 40 устройством, не претерпевает сушественных скачков. Поэтому на начальномэтапе регулирования при значительныхотклонениях регулируемой величины оттребуемого значения вклад сигналакоррекции в суммарный сигнал, воздействующий на вход автогенератооа 2,способствует форсированию процессаразГона и выхода регулятора на режимсамонастройки, При этом величина амплитуды суммарного сигнала на выходесумматора б такова, что компенсируетэквивалентное воемя транспортного запаздывания системы регулирования.Кактолько произойдет перерегулированиеконтролируемого процесса, на выходевторого измерительного моста 12 за 40счет разных значений постоянной времени чувствительных элементов 13-16)возникает противофазный основномусигналу ошибки сигнал рассогласова-.ния, обусловленный непосредственным .Я ,воздействием изменения энергии регулируемого параметра на его измерительные цепи. В сумматоре б сигнал рассогласования алгебраически складывается с основным сигналом ошибки, вырабатываемым, первым измерительным мостом 7, Это приводит к появлению на выходе сумматора б разностного сигнала ошибки, управляющего режимом возбуждения автогенератора 2. Амплитуды и фаза разностного сигнала ошибки таковы, что вызывают Упреждающее реверсирование исполнительного устройства, обеспечивающего непосредственное изменение подачи энергии регулируемого параметра к объекту регулирования. При следующих скачкообразных изменениях энергии регулируемой величины процесс формирования сигнала коррекции повторяется, Стабилизация амплитуды колебательного режима регулируемого параметра относительно среднего фиксированного значения контролируемой величины переводит устройство регулирования в режим самонастройки. При этом кратковременное импульсное реверсивное изменение энергии (с учетом эквивалентного времени транспортного запаздывания) не приводит к появлению на выходе первого измерительного моста 7 основного сигнала ошибки. В то же время на выходных зажимах второго измерительного моста 12 присутствует изменяющийся по фазе на 180 О сигнал коррекции, который через сумматор б воздействует на вход авто- генератора 2, периодически поддерживая на его выходе процесс возбуждения незатухающих колебаний или их срыв. При установке на задающих элементах 10 и 11 нового значения регулируемой величины процесс выхода устройства на режим стабилизации и самонастройки повторяется аналогично вышеизложенному.Таким образом, устройство для регулирования неэлектрических величин позввляет получить высокий технический эФфект, а именно повысить точность регулирования.Формула изобретенияУстройство для регулирования не- электрических величин, содержащее подключенные к источнику питания последовательно соединенные автогенератор и двухпозиционный коммутатор, выходом соединенный со входом ключевых элементов, а также подключенный к выходу автогенератора первый измерительный мост. в первые противоположные плечи которого включены чувствительные элементы, в другие плечи - задающие элементы, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности устройства,оно4 б/71 Тираж 940 ВНИИПИ Государственногопо делам изобретений и 3035, Москва, Ж, Рауш Подписноомитета СССР,открытийкая наб., д,4/5 аказ илиал ППП "Патент", г.ужгород, ул.Проектна:одержит последовательно соединенныевторой измерительный мост и сумматор,второй вход которого связан с выходом первого измерительного моста,а вьхд - со,входом автогенератора,с выходом которого соединен входвторого измерительного моста, плечикоторого образованы чувствительнымиэлементами.Источники инФормации,принятые во внимание при экспертизе Авторское свидетельство СССР М 128672, кл.б 05 О 23/24. 1960.2. Авторское свидетельство СССР Р 190457, кл.6 05 О 23/30, 1966. 3. Авторское свидетельство СССР9 469960 кл.С 05 О 22/00, 1975. 4. Авторское свидетельство СССРМ 542181, кл;0 05 О 23/24, 19771 прототип).