Регулятор

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИН 1005 В 1/01; С16 ННЫЙ КОМИТЕТ СССРОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ ОСУДАРС О ДЕЛАМ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНН АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ го Краснохимической м. И,М.Губ ьство СССР 1970. тво СССР 1982. тво СССР(71) Московский ордена ОктябрьскоРеволюции и ордена Трудового Знамени институт нефтеи газовой промышленности икина(54) (57) РЕГУЛЯТОР, содержащий первый ключ, блок сравнения, последователь но с оединенные первый задатчик и первый компаратор, последовательно. соединенные второй задатчик и второй компаратор, последовательно соединенные Ю-триггер, второй ключ и усилитель, последовательно соединенные датчик и согласующий преобразователь, подключенный выходом к вторым входам первого и второго компараторов, о тл и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения точное.ти регулирования, в нем входы блока сравнения подключень 1 к выходам соответственно первого и второго компараторов, а выход подключен к К-входу Ю-триггера и управляющему входу первого ключа, соединенного сигнальным входом с сигнальным входом второго ключа и выходом датчикаИзобретение относится к устройствам двухпозиционного регулирования и может найти применение в нефтяной, газовой и химической промышленности при регулировании амплитуды выходно го сигнала вибрационно-частотных преобразователей плотности и расхода.Известен регулятор, содержащий датчик, усилитель, фильтр, синхронный детектор, фильтр нижних частот, 10 сумматор, усилитель и двигатель, вал которого соединен с управляющим входом эадатчика амплитуды вибраций, вход которого подключен к выходу генератора рабочей частоты, а выход - 15 к входу второго усилителя, генератор несущей частоты, выходом подключенный к входу датчика перемещений ивходу выпрямителя, выход которогонепосредственно и через задающий потенциометр подключен к второму итретьему входам сумматора 11,Известен также регулятор, содержащий первый компаратор, последовательно соединенные эадатчик, первый 25резистор, операционный усилитель иинтегратор, неинвертирующим выходомчерез второй резистор подключенныйк входу операционного усилителя, ивторой компаратор, выходом подклю- З 0ченный к управляющему входу первогоключа, выходом подключенного к управ.ляющему входу регулируемого ограничителя, первым выходом соединенногос выходом операционного усилителя,датчик амплитуды вибраций, второйключ и усилитель, первым входом подключенный к выходу датчика амплитудывибраций и к первым входам первогои второго компараторов, а выходом -к сигнальному входу первого ключа,второй, третий и четвертый выходыэадатчика соединены с вторыми входами соответственно усилителя, первого и второго компараторов, выход пер вого компаратора соединен с управляющим входом второго ключа, соединенного первым выводом с вторым выводомрегулируемого ограничителя, а вторымвыводом -входом операционного уси.лителя 21.1Недост ат ком да иных р е гулят оров является низкая точность.Нанболе. близким к предлагаемому по технической сущности является ре гулятор, содержащий первый компаратор, последовательно соединенные задатчик, третий ключ, первый резистор,операционный усилитель и интегратор, неи ивер тир ующим выходом ч ере э в торой резистор подключенный к входу операционного усилителя, и второй компаратор, выходом подключенный к управляющему входу первого ключа,выходом подключенного к управляющему входу регулируемого ограничителя, первым выводом соединенного с выходом операционного усилителя, датчик амплитуды вибраций, второй ключ и усилитель, первым входом подключенный к выходу датчика амплитуды вибраций и к первым входам первого и второго компараторов, а выходом - к сигнальному входу первого ключа, второй, третий и четвертый выходы эадатчика соединены с вторыми входами соответственно усилителя, первого и второго компараторов, выход первого компаратора соединен с управляющим входом второго ключа, соединенного первым выводом с вторым выводом регулируемого огра - ничителя, а вторым выводом - с входом операционного усилителя, и после довательно соединенные фильтр, блокограничения, выпрямитель и элемент И-НЕ. соединенный вторым входом первого ключа, а выходом - с первым входом триггера, соединенного вторым входом с четвертым выходом задатчика, а выходом - с управляющим входом третьего ключа, вход фильтра соединен с выходом операционного усилителя 31,Недостатком известного регуляторатакже является низкая точность.Целью изобретения является повышение точности регулятора.Поставленная цель достигается тем, что в регуляторе, содержащем первый ключ, блок сравнения, последователь - но соединенные первый задатчик и первый компаратор, последовательно соединенные второй задатчик и второй компаратор, последовательно соединенные КБ-триггер, второй ключ и усилитель, последовательно соединенные датчик и согласующий преобразователь, подключенный выходом к вторым входам первого и второго компараторов, входы блока сравнения подключены к выходам соответственно первого и второго компараторов, а выход подключен к К-входу ВЬ-триггера и управляющему входу первого ключа, соединенного сигнальным входом с сигнальным входом второго ключа и выходом датчика,На фиг, 1 представлена с труктурная схема регулятора; на Фиг. 2 диаграммы выходных напряжений основных блоков регулятора.Регулятор содержит датчик 1, 5 согласующий преобразователь 2, первый и второй компараторы 3 и 4, первый и второй задатчики 5 и 6, блок 7 сравнения, КБ-триггер 8, первый и второй ключи 9 и 10, усилитель 1, 10 исполнительный механизм 12, вторичный преобразователь 13, элемент 14 выделения модуля, низкочастотный фильтр 15, сумматор 16, двухпозиционный релейный блок 7, сумматор 18, 15 двухпозиционный релейный блок 19.Регулятор работает следующим образом.Датчик 1 измеряет амплитуду вибраций и формирует на своем выходе частотно-модулируемый сигнал Б , который поступает на сигнальные входы ключей 9 и 10, в качестве которых могут быть применены, например, управляемые вентили, на первый вход вторичного преобразователя 13, который предназначен для измерения частоты и коэффициента затухания выходного напряжения датчика 1, на первый вход согласующе 30 го преобразователя 2. Согласующий преобразователь 2 служит для согласования выхода датчика 1 и входов ксмпараторов 3 и 4 и осуществляет преобразование частотно-модулированного напряжения на выходе датчика 1 в постоянное напряжение, пропорциональное амплитуде огибающей выходного напряжения П 1 датчика 1. В качестве согласующего преобразователя могут быть применены, например, амплитуд О ный детектор или последовательно соединенные блок 14 выделения модуля и низкочастотный фильтр 15. Выходное напряжение Б согласующего преобра 2зователя 2 поступает на вторые входы 45 компараторов 3 и 4, на первые входы которых поступают напряжения Б 5 и 0 с выходов задатчиков 5 и 6. Задатчики 5 и 6 конструктивно могут быть выполнены, например, как в виде двух 511 отдельных конструктивных блоков, так и в виде одного конструктивного блока, имеющего два выхода, на которых формируются два различных напряжения О 5 и 0, Компараторы 3 и 4 срав нивают выходное напряжение 0 согласующего преобразователя 2 с выходными напряжениями 05 и 0 задатчиков 5 и 6, где 0 с И, и Формируют насвоих выходах нанряжсния О 3 и Окоторые явля ются логиц ес кими с иг налами, пршшмйюшими значения чО или"1" в зависимости от значений напряжений на иХ входах. Структурно компаратор 3 (или 4) может быть выполненв виде последовательного соединенияалгебраического сумматора 16 (или 18)и двухпоэиционного релейного блока17 (или 19).Если выходное напряжение 02 согласующего преобразователя 2 меньше выходного напряжения задатчика 5 (00),то на выходах компараторов 3 и 4 формируются выходные напряжения 0=0и Ц=О. Выходные напряжения 133=0и У 4 =О компараторов 3 и 4 поступаютна входы блока 7 сравнения и на еговыходе формируется напряжение 0=0.Выходное напряжение П=0 блока сравнения поступает на управляющий входпервого ключа 9 и на К-вход КБ-триггера 8.Ключ 9 работает по законуцО при О =-1,9О при 37 0При поступлении на управляющийвход ключа 9 выходного напряжения1=0 блока 7 сравнения ключ 9 остается в исходном (т.е. закрытом) состоянии, и на его выходе формируетсянапряжение 0=0.При поступлении на К-вход КБ-триггера 8 выходного напряжения 0 =0 блока 7 сравнения триггер 8 формируетна своем выходе напряжение 08 =1,которое поступает на управляющийвход ключа 10.Ключ 10 работает по закону0 при 08 =1,0 при О =О.При поступлении на управляющийвход ключа 10 выходного напряжения1 =1 триггера 8 ключ 10 формируетна своем выходе напряжение 0 О=1которое поступает на вход усилителя11. Выходное напряжение Ц =К 1, О 1где К 1 - коэффициент передачи усилителя 11, поступает на вход исполнительного механизма 12, в качествекоторого используется чувствительныйэлемент датчика.Если выходное напряжение П согласующего преобразователя 2 больше. выходного напряжения П задатчика 5,но меньше выходного напряжения П задатчика 6,(т.е. У 5Б 6 Б), то на вы 111801 Ьходе компаратора 3 Формируется напряжение 0 5 =1, а на выходе компаратоРа 4 - 04-.-0,еВыходные напряжения 0 =1 н ц 4 =0компараторов 3 и 4 поступают ца входы 5блока 7 сравнения, на выходе которого формируется напряжение 0 =-1, которое поступает на управляющий входключа 9 и К в вх КБ-триггера 8.При поступлении на управляющийвход ключа 9 выходного напряжения=-1 блока 7 сравнения ключ 9 от 7крывается и на его выходе формируетсянапряжение 09=12, которое поступаетна второй вход вторичного преобраэователя 13.При поступлении на К-вход КБ-триг -гера 8 выходного напряжения 07=-1блока 7 сравнения КБ-триггер 8 несрабатывает (т.е. не меняет своего 20состояния). Выходное напряжение 08=1поступает на управляющий вход ключа10, который остается в открытом состоянии, и его выходное напряжение01 О=Ц 1, Выходное напряжение Оо ключа10 поступает на вход усилителя 11,на выходе которого формируется напряжение П=К,1 О , которое поступаетна вход исполнительного механизма 12.Если выходное напряжение 02 согла сующего преобразователя 2 больше выходного напряжения 05 задатчика 5 ибольше выходного напряжения 0 (т.е.0 О с 02), то на выходе компаратора3 формируется напряжение 0 =1, а навыходе компаратора 4 - 0=1,10 Выходные напряжения 0 =1 и 0=1 компараторов 3 и 4 поступают на входы блока 7 сравнения, на выходе ко оро го формируется напряжение 0 7 =9, которое поступает на управляющий вход ключа 9 и К-вход КБ-триггера 8.При поступлении на управляющий вход ключа 9 выходного напряжения 45 07=9 блока 7 сравнения ключ 9 возвращается в исходное состояние и на его выходе формируется напряжение 0 ч=ЯПри поступлении на К-вход КБ-триг гера 8 выходного напряжения 07 =О бло ка 7 сравнения 15-триггер 8 опрокидывается, т.е. на его выходе формируегся напряжение О =О. Выходное цапрц 8жение 08 =О поступает ца управляющий вход ключа 10, который закрывается, и на его выходе формируется цапряж- цие 01 О =О. Возбуждение колебаний чувствительного элемента датчмка прекращается и оц переходит в режим свободных затухающих колебаний до того момента времени, когда 02 станет меньше О 5 (т.е. О 7 сО) . При "7 сЦ 5 цикл работы регулятора повторяется, так как на выходе блока 7 сравнения снова появляется выходное напряжение 07 =0, и КБ-триггер 8 опрокидывается (т.е. его выходное напряжение О становится равцым "1"). Выход 8ное напряжение 08 =1 КБ-триггера 8 поступает на управляющий вход ключа 10, открывая его.Укаэанные отличительные особенности позволяют увеличить точность регулятора примерно ца 307. Кроме того, преимуществом регулятора является то, что возбуждение колебаний осуществляется в автоколебательном режиме, когда усиленное выходное напряжение 1 датчика в фазе снова поступает ца его вход, причем частота колебаний отслеживает собственную частоту чувствительного элемента датчика, которая несет информацию о плотности контролируемой среды.При указанном режиме возбуждения перерегулировка значительно уменьшается, что примерно на 87 повышает точность и оперативность измерений, а значительное уменьшение (примерно на 807) мощности возбуждающего сигнала повышает надежность регулятора примерно на 207. и позволяет в два раза поднять верхнюю границу измерения плотности и расхода газожидкостной смеси.При близком выборе уровня уставок ПбБ регулятор осуществляет режим стабилизации амплитуды выходного сигнала датчика, и частота срабатывания блока управления ключом пропорциональна массовому расходу контролируемой газожидкостной смеси, что значительно упрощает схему вторичного преобразователя.., д. 4 Филиал ППП "Патент", г.ужгород, ул.Проектная,аз 6768/33 Ти ВНИИПИ Государс по делам иэоб 113035, Москва, комитетаий и открытий Раушская на