Импульсный регулятор

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 00, 6 05 В 11/1 151)5 0 05 ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНВЕДОМСТВО СССР(ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ Изобретение относится предназначено для автомат рования различных параме ственно тока электродви чения кормов. Цель изобретения - по сти и надежности работь функциональных возможно На чертеже приведена ра(56) Авторское свидетельство СССР М 1283721, кл, 6 05 О 23/19, 1982,Авторское свидетельство СССР М 556414, кл. О 05 В 11/16, 1975.(57) Изобретение относится к автоматике и предназначенодля автоматического регулирования тока электродвигателя измельчителя кормов. Цель изобретения - повышение Регулятор содержит подключен шинам 1-2 питания постоянного тока тель напряжения, выполненный в ви следовательно соединенных баллас регистра 3 и стабилитронов 4, 5, пер второй пороговые элементы 6 и 7, гене импульсов на ОПТ 8, первый 9, 10 втор 12 и третий 13, 14 КС-контура, пер третий транзисторные ключевые эле 15-17, последовательно с которыми к питания постоянного тока 1 - 2 включе ныи к делиде потного вый и ратор ой 11, вый и менты шинам ны наточности и упрощение регулятора. Регулятор содержит делитель напряжения 3-5, первый 6, второй 7, третий 40 пороговые элементы, генератор импульсов на ОПТ 8, первый 9, 10, второй 11, 12, третий 13, 14 ЯС-контуры, первый 15, второй 16, третий 17 ключевые элементы, разделительные диоды 21-28, нагрузочные элементы 18-20, токоограничительные регистра 29-34, датчик переменного тока 35, четвертый 48 и пятый 49 транзисторные ключевые элементы, а также элементы, составляющие перечисленные функциональные узлы. 1 з.п,ф-лы, 1 ил. грузочные элементы 18-20, восемь разделител ьн ых диодов 21-28, шесть токоограничительн ых регистров 29-34, датчик переменного тока 35, содержащий обмотку, связанную индуктивно с сетью переменного тока, к выводам которой подключен диодный выпрямительный мост 36, к выходной диагонали которого подключены параллельно конденсатор 37 и первый делитель напряжения 38, 39, один из выводов выходной диагонали диодного моста соединен с одной из шин питания постоянного тока 2, другой вывод выходной диагонали диодного выпрямительного моста и выход первого резистивного делителя напряжения являются выходами датчика переменного тока, третий пороговый элемент 40 в виде операционного усилителя с положительной обратной связью, состоящей из последовательно соединенных диода 41 и резистра 42 с четвертым ВС-контуром на входе 43, 44, 1829026четвертый нагрузочный элемент 45, второй резистивный делитель напряжения 46, 47, выполненный идентично первому, четвертый 48 и пятый 49 транзисторные ключевые элементы, девятый резделительный диод 50 и седьмой 51, восьмой 52 и девятый 53 токо- ограничительные резисторы, а пороговые элементы выполнены на операционных усилителях с целью положительной обратной связи 25, 54, 55, 56, состоящей из последовательно соединенных диода и резистора, соединяющей инвертирующий вход соответствующего операционного усилителя 6 или 7 и выходной электрод транзисторного ключевого элемента 15 или 16, входной электрод которого соединен с выходом соответствующего операционного усилителя через первый 29 и второй 30 резисторы, неинвертирующие входы операционных усилителей 6, 7, 40 подключены к выходам соответствующих времязадающих ВС-контуров 9, 10, 11, 12, и 43, 44, вход первого ВС- контура 9, 10 подключен к общему выводу стабилитронов 4, 5 делителя напряжения, а вход второго ВС- контура 11, 12 соединен с одним из выходов датчика переменного тока 35, другой выход которого подключен к инвертирующему входу операционного усилителя 6 через третий токоограничивающий резистор 31, а инвертирующий вход второго операционного усилителя 7 связан через резистор 57 с входом ВС контура 9, 10, выходы операционных усилителей 6, 7 через диоды 21, 22 связанные одноименными электродами, соединены с входом ВС-контура 13, 14, выход которого связан с эмиттером ОПТ 8 генератора импульсов, четвертый и пятый разделительный диоды 23 и 24, связанные одноименными электродами, подключены другими электродами к выходам первого 9 10 и второго 11, 12 ВС-контуров соответственно, другие выводы конденсаторов 10, 12, 14 соединены с одной шиной питания 2, к которой подключена одна из баз ОПТ через пятый резистор 33, другая база которого подключена к общему выводу балластного регистра 3 и стабилитрона 4 делителя напряжения и через шестой резистор 34 - к одноименным электродам шестого 26, седьмого 27 и восьмого 28 разделительных диодов, другие электроды которых подключены соответственно к выходным электродам первого 15 и второго 16 ключевых транзисторов и входному электроду третьего ключевого транзисторного элемента 17, через седьмой резистор 51 к общему выводу стабилитронов 4 и 5 подключен инвертирующий вход третьего операционного усилителя 40, выход которого соединен через восьмой резистор 52 с входным элект 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 родом четвертого транзисторного ключа 48, через который к шинам питания 1, 2 подключен четвертый нагрузочный элемент 45, одноименные электроды третьего и четвертого диодов 23 и 24 соединены через девятый резистор 53 с другой базой ОПТ 8, а через пятый транзисторный ключ 49 с одной шиной питания 2, одна из баз ОПТ 8 соединена с входным электродом пятого транзисторного ключа 49, неинвертирующий вход третьего операционного усилителя через девятый диод 50 подключен к выходному электроду первого транзисторного ключа 15, а через оезистор 43 четвертого ВС-контура соединен с вторым делителем напряжения 46, 47. Регулятор также содержит десятый 58 и одиннадцатый 59 разделительные диоды и переключатель 60, контакты которого через десятый диод 58 соединяют средние выводы резистивных делителей напряжения, а диод 59 соединяет выходной электрод четвертого транзисторного ключа 48 с эмиттером ОПТ 8, Стабилитрон 5 соединен с инвертирующим входом операционного усилителя 40 через резистор 51, а нижняя база ОПТ 8 и выход 40 соединены с входами транзисторных ключей 48 и 49 через резисторы 52 и 32.Работает регулятор следующим образом. При помощи датчика тока, образованного трансформатором тока 35, диодным мостом 38 и конденсатором фильтра 37 регулируемый ток преобразуется в выпрямленное напряжение, выделяемое на резисторах 38-39, 46-47 двух делителей напряжения, С резистора 38 через резистор 31 напряжение с датчика тока поступает на инвертирующий вход операционного усилителя 6, а с резистора 39 на второй ВС-контур 11, 12, подключенный к неинвертирующему входу операционного усилителя 7. Напряжение на выходе датчика тока сравнивается операционными усилителями 6 и 7 с напряжением на стабилитроне 5, который через первый ВС-контур 9, 10 подключен к неинвертирующему входу операционного усилителя 6, а через резисторы 57 и 51 соединен с инвертирующими входами операционных усилителей 7 и 40, напряжение на верхнем выводе резистора 38 несколько выше напряжения на верхнем выводе резистора 30. Если стабилизируемый ток ниже заданного значения, напряжение на стабилитроне 5 выше напряжения на выходе датчика тока, верхнем выводе резистора 38. Поэтому когда конденсатор 10 через резистор 9 зарядится до потенциала на стабилитроне, операционный усилитель 6 переключится, и на его выходе напряжение приблизится к напряжению на катоде стабилитрона 4, Под45 50 55 действием этого напряжения откроется транзистор 15, и через нагрузочный элемент 18, например, обмотку реле, протекает ток, Реле, в свою очередь, включает исполнительный электродвигатель (на фиг, не показан), уменьшающий значение регулируемого тока. Отпирающийся транзистор 15 через диод 26 шунтирует цепь питания перехода база-эмиттер транзистора 17, поэтому транзистор 17 запирается, а его нагрузка 20 отключается. Одновременно через диод 21 и резистор 13 начинает заряжаться конденсатор 14, и когда он зарядится до напряжения отпирания ОПТ 8, последний отпирается, а через него на резистор 33 разряжается конденсатор 14. Одновременно отпирается транзистор 49, на который через диод 23 разряжается конденсатор 10, После этого операционный усилитель 6 снова занимает исходное состояние, транзистор 15 запирается и нагрузка 18 отключается. Поскольку цепь управления транзистора 17 дешунтируется, то он отпирается и включается нагрузка 20, осуществляющая, например, динамическое торможение исполнительного электродвигателя, Таким образом, длительность импульсов определяется постоянной времени ВС-контура 13, 14 и порогом отпирания ОПТ 8, После импульса снова начинается пауза, длительность которой определяется временем заряда конденсатора 8 через резистор 7, а также значением рассогласования текущего тока и заданного. Чем меньше ток нагрузки и больше разница между напряжением на стабилитроне 5 и на выходе датчика тока, тем быстрее осуществляется заряд конденсатора 10 и, следовательно, короче пауза. Процесс работы регулятора повторяется до тех пор, пока значение напряжения на стабилитроне 5 и выходе датчика тока не уравновесится.Когда значение регулируемого тока превышает заданное, напряжение на стабилитроне 5 меньше напряжения на верхнем выводе резистора 39, и конденсатор 12 зарядится через резистор 11, то операционный усилитель 7 переключится, откроется транзистор 16, и включится нагрузка 19, Через диод 22 под действием напряжения на выходе операционного усилителя 7 через резистор 13 заряжается конденсатор 14 генератора импульсов, Когда конденсатор 14 зарядится до порога отпирания ОПТ 8, последний открывается, разряжая конденсатор 14. На транзистор 49 через диод 24 разряжается конденсатор 12, а через диод 27 транзистором 16 дешунтируется цепь управления транзистора 17, и он отпирается. Компаратор 7 возвращается в исходное со 5 10 15 20 25 30 35 40 стояние, и процесс заряда конденсатора 12 повторяется, Как и при переключении компаратора 6, время паузы при переключении нагрузки 19 зависит от рассогласования заданного и регулируемого значения тока, логарифмически уменьшаясь с ростом последнего.Периодическое включение нагрузки 19 происходит до тех пор, пока регулируемый ток не снизится до заданного значения. Зона нечувствительности регулятора, т.е, разница между токами, при которых включаются операционные усилители 6 и 7, определяется соотношением сопротивлений резисторов 38 и 39, уменьшаясь с увеличением сопротивления резистора 38.Параллельно первому резистивномуделителю напряжения 38, 39 подключен второй делитель напряжения 46, 47. Соотношение резисторов 46 и 47 таково, что при значении тока электродвигателя, превышающего аварийный ток, напряжение на резисторе 47 превысит напряжение на стабилитроне 5, поступающее через резистор 51 на инвертирующий вход операционного усилителя 40. Поэтому когда ток электродвигателя превысит аварийное значение при разомкнутом переключателе 60, под действием потенциала на резисторе 47 через диод 58 и резистор 43 за рядится конденсатор 44, и операционный усилитель 40 переключится. Под действием потенциала на его выходе откроется транзистор 48 и включится нагрузка 45, останавливающая, например, электропривод питателя измельчителя кормов. Через диод 59 транзистор 48 шунтирует конденсатор 14 генератора, поэтому генератор заторможен и операционный усилитель 7 и транзистор 16 периодически не отключаются,Когда стабилизируемый ток снизится до заданного значения, операционный усилитель 8 переключается, отключается транзистор 15, шунтирующий через диод 50 инвертирующий вход операционного усилителя 40, Операционный усилитель 40 переключается, транзистор 48 и нагрузка 45 отключаются, При замыкании контактов переключателя 60 уставка тока срабатывания операционного усилителя 40 равна току срабатывания операционного усилителя 7. В этом случае дифференциал между включением и отключением нагрузки 45 определяется лишь соотношением резисторов 38 и 39 и равен зоне нечувствительности регулятора. Такой режим работы регулятора требуется для релейного переключения электропривода загрузочного транспортера, подающего грубый корм в измельчитель, 1829026 8когда непрерывное регулирование интенсивности подачи продукта в измельчитель, как в случае подачи в него зерна, не возможно.Переключение инвертирующих входов операционных усилителей 6, 7, 40 через диоды 25. 55, 41 и резисторы 29, 56, 42 к коллекторам тракзисторов 15, 16 и 48 обеспечивает положительную обратную связь при переключении операционных усилителей и их четкое срабатывание, Диоды 25, 55, 41 исключают влияние напряжения питания на коллекторахтргнзисторов 15, 16, 48, когда они заперты, на измерительную часть схемы, и следовательно, на точность работы регулятооа.Регулятор имеет бесконтактную и простую схему, надежен в работе, обеспечивает высокие стабильность и точность работы при достаточном быстродействии, характеризуется широкими функциональными возможностями,Формула изобретения 1, Импульсный регулятор, содержащий подключенный к шинам питания постоянного тока делитель напряжения, выполненный в виде последовательно соединенных балластного резистора и двух стабилитронов, первый и второй пороговые элементы, генератор импульсов на однопереходном транзисторе, первый, второй и третий Времязадающие ЯС-контуры, первый, второй и третий транзисторные ключевые элементы, последовательно с которыми к шинам питания постоянкого тока включены соответственно первый, второй и третий нагрузочные элементы, восемь разделительных диодов, шесть токоограничительных резисторов, датчик переменного тока, содержащий обмотку, связанную индуктивнс с сетью переменного тока, к выводам которой подключен диодный выпрямительный мост, к выходной диагонали которого подключены параллельно конденсатор и первый резистивный делитель напряжения, Один из выВОдов ВыхОднОЙ диагонали диОд- ного моста соединен с одной из шин питания постоянного тока, другой вывод выходной диагонали диодного выпрями- тельного моста и выход первого резистивного делителя напряжения являются выходами датчика переменного тока, о т л ич а ю щ и й с я тем, что, с целью повышение точности и упрощения регулятора, в него введены третий пороговый элемент в виде операционного усилителя с положительной обратной связью, состоящей из последовательно соединенных диода и резистора, с четвертым ВС-контуром на входе, четвертый нагрузочный элемент, второй резистив 5 10 15 20 25 30 ,5 Ь 40 45 50 ный делитель напряжения., Вь полнеккый идентично первому, четвертый и пятьй транзисторные кл,очевые элементы. д.ятый разделительный диод и седьмой. восьмой и девятый токоограничительные резисторы, а пороговые элементы вь;полнены на операционных усилителях с цепью положительной обратной связи. состоящей из последовательно соединенных диода и резистора, соединяю;ций иквертируащий вход соответствующего опзрациокного усилителя и выходной электрод соответствующего транзисторного кг ачевого элемента, входной электрод которого соедикен с выходом соответствующего операционного усилителя через первыЙ и второй токоограничивающие резисторы соответственно, неинвертирующие входы операционных усилителей подключены к выходам соответствующих ВоемяздДдющих ЙС-контуров, вход первого времязадаюшего ЙС-контура подключен к общему вьводу стабилитронов ДЕЛИТЕЛЯ НВПРЯжЕНИЯ, а ВХОД ВтОООгО ВРЕ- мязадающзго ВС-контура соединены с одним из выходов датчика переменного тока, другой выход которого подключен к инвертирующему входу первого операционного усилителя через третий токоограничивающий резистор, а инвертирующий вход второго опера циснного усилителя связан через четвертый токоограничивающий резистор с входом первого времязадаю пего ВС-контура, выходы операционных усилителей через первый и второй разделит;лень,:е ди .:":, связанные одноименными эе-.кт;,осами, соединены с Входом третье . Впгязедаю щего ЯС-контура, Вь;ход кот.:.;.с.:; связан с эмиттером однопереходного - оачз:,.:тс ра генератора импульсов, ястве,.т:й л - ;:Ть;й разделительные диоды, -впзакк;:е одкоименньми электродами, п,дклю-,енные другими электродами к выходам и:;:.ражего и второго ВС-контуров соответствекко, другие выводы конденсаторов первого, второго и третьего времязадактщих ВС-контуров соединены с одной шиной питания постоянного тока, к которой поДключена ОДна из баз однопереходного транзистора генератора импульсов через пятый токоограничительный резистор, дру ая база которого подключена к общему выводу балластного резистора и стабилитоона делителя напряжения и через шестой токоограничительный резистор - к одноименным электродам шестого, седьмого и восьмого разделительных диодов, другие электроды которых подключены соответственно к выходным электродам первого и второго ключевых транзисторных элементов и входному электроду третьего ключевого тоанзисторного10 1829026 Составитель Л,ДмитренкоТехред М. Моргентал Корректор Т,Вашкович Редактор Т,Иванова Заказ 2475 Тираж ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР113035, Москва, Ж, Раушская наб 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул, Гагарина, 101 элемента, причем через седьмой токоограничительный резистор к общему выводу стабилитронов делителя напряжения подключен инвертирующий вход третьего операционного усилителя, выход которого соединен через восьмой токоограничительный резистор с входным электродом четвертого транзисторного ключа, через который к шинам питания постоянного тока подключен четвертый нагрузочный элемент, одноименные электроды третьего и четвертого диодов соединены через девятый токоограничительный резистор с другой базой одно- переходного транзистора, а через пятый транзисторный ключ - с одной шиной питания постоянного тока, одна из баз однопереходного транзистора генератора импульсов соединена с входным электродом пятого транзисторного ключа, неинвертирующий вход третьего операционного усилителя через девятый разделительный диод подключен к выходному электроду первого транзисторного ключа, а через ре зистор четвертого ВС-контура соединен свторым резистивным делителем напряжения, подключенным к выходной диагонали диодного выпрямительного моста. 10 2. Регулятор по п,1, отл и ч а ю щи йс я тем, что в него введены десятый и одиннадцатый разделительный диоды и переключатель, контакты которого через десятый разделительный диод соединяют 15 средние выводы резистивных делителей напряжения, а одиннадцатый разделительный диод соединяет выходной электрод четвертого транзисторного ключа с эмиттером однопереходного транзистора.