Автоматический компенсатор

НмFCGiO

ПАТЕНТ110-TEX

27709l

-П" ИС Н И Е

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

Союз Советских

Социалистических

Ресдублик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Зависимое от авт. свидетельства №

Заявлено 02.1Х.1966 (№ 1100786 18-10) с присоединением заявки ¹

Приоритет

Опубликовано 22Х11.1970. Бюллетень ¹ 24

Дата опубликования описания 6.XI.1970.

Кл. 21е, 32 комитет ло делам.ЧПК С 01г 17, 06

УДК 621.317.7.083.5 (088.8) изобретений и открытий лри Совете Министров

СССР

Авторы изобретения

Л. А. Верещагин и В. В. Масловский

Институт автоматики

Заявитель

АВТОМАТИЧЕСКИ Й КОМП ЕНCATOP

Изобретение предназначено для измерения физически.; величин и может быть использовано в автоматических потенциометрах, телемстрических устройствах и т. д.

Известные электромехаHè÷åñêèå компенсаторы с трехпозиционным регулированием обладают малой разрешающей способностью и невысоким быстродействием.

Предложенный автоматический компенсатор отличается тем, что обмотки двигателя и коммутирующие элементы соединены в мостовую цепь, диагональ которой, содержащая фазосдвигающий конденсатор, соединена с цепью из двух встречно включенных вентилей, а общая точка последних через сопротивление и бесконтактный ключ торможения соединена с общей точкой коммутирующих элементов.

Цепь управления бесконтактного ключа торможения через потенциальный логический инвертор соединена с фазодвигающим конденсатором.

Это позволяет повысить разрешающую способность и динамическую точность конденсатора.

Для упрощения и повышения надежности компенсатора потенциальный логический инвертор выполнен в виде мостовой цепи, образованной активными сопротивлениями, одна диагональ которой через выпрямитель подключена к фазодвигающему, конденсатору, другая диагональ — к источнику питания.

К плечу моста, по которому протекает разность токов источников, соединенных с диагоналями мостовой цепи, подключена цепь

5 правления оескоитактиого ключа торможения двигателя.

На фпг. 1 приведена схема автоматического компеисатора с управлением устройства динамического торможения от отдельного фоточув10 ствительного элемента; на фиг. 2 — то же, с управлением с помощью потенциального инвертора.

Измеряемая величина 1 вводится в преобразователь, который соединен с формировате15 лем т компенсирующего сигнала и измерителем 4 рассогласования, включенными последовательно.

Измеритель рассогласования представляет собой чувствительный светолучевой гальвано20 метр, который с помощью зеркальца, укрепленного на подвижной части. направляет поток света от осветителя 5 в сторону фоточувствительных элементов 6, 7 и 8. Эти элементы соединены с релейпыми устройствами 9, 25 10, 11 соответственно, а последние с бесконтактными, например, полупроводниковыми ключами 12, 18» 14. Ключи 12 и 14 и обмотки 15 и 1б отрабатывающего двигателя образуют мост, к одной диагонали которого, обра30 зованной общими точками обмоток и ключей, 277091 присоединен источник 17 питания (переменного тока). В другую диагональ моста включены фазосдвигающий конденсатор 18 и цепочка пз последовательно и встречно включенных вентилей 19. Между общими точками вентилей 19 и ключей 12 и 14 последовательно включены ограничительное сопротивление 20 и ключ 18.

Ротор 21 отрабатывающего двигателя кинематически связан с формирователем 8 компенсирующего сигнала и цепью вывода выходной величины 22.

Предложенный компенсатор работает следующим образом.

Входная величина воздействует на преобразователь 2, который преобразует ее в напря>кенпе постоянного тока. Это напряжение компенсируется напряжением, получаемым от формирователя 8 компенсирующего сигнала.

Разность этих напряжений прикладывается к оомотке измерителя 4 рассогласования.

Ноток света, создаваемый осветителем 5, отражается от зеркала, укрепленного на подвижной системе, и попадает на один из трех фоточувствительных элементов б, 7 плп 8.

Элемент 7 расположен таким образом, что свет на него попадает только тогда, когда разность напряжения от преобразователя входной величины и формирователя компенсирующего сигнала меньше установленного порога чувстгительности компенсатора (т. е. лежит в пределах зоны чувствительности). Сигнал с фоточувствительного элемента 7 подается на релейное устройство 10, управляющее состоянием бесконтактпого ключа 18.

Фоточувствительные элементы б и 8 через свои релейные устройства 9 и 11 управляют состоянием ключей 12 и 14 соответственно.

Фоточувствительные элементы б и 8 освещаются при переходе границы зоны чувствительности компенсатора, причем элемент б расположен, например, на нижней, а элемент 8— на верхней границе зоны.

Релейные устройства настраиваются таким образом, чтобы при освещении фоточувствительного элемента соответствующий ключ находился в открытом состоянии. Отпирание ключей 12 и 14 приводит к тому, что к обмоткам 15 и 16 отрабатывающего асинхронного двухфазного двигателя прикладывается переменное напряжение от источника 17 питания.

Конденсатор 18 при этом оказывается включенным последовательно в одну сторону из обмоток и сдвигает фазу тока. В зависимости от того, который из ключей (12 или 14) находится в открытом состоянии, одна или другая, обмотки получают сдвиг фазы тока и ротор двигателя, кинем атически связанный с формирователем выходного сигнала, вращается в одну или другую сторону. Ротор вращается до тех пор, пока разность напряжений, приложенная к измерителю рассогласования, не станет меньше порога срабатывания, т. е. когда световой поток перестает освещать элементы

6 или 8. и ключи 12 и 14 закрываются.

25 зо

Так как ротор срабатывающего двигателя и элементы ки нем атической связи и формирователя компенсирующего напряжения обладают инерционностью, то возможно, что дви>кение ротора будет продолжаться и после закрытия ключей 12 или 14, вызывая срабатывание ключа, соответствующего другой границе. В результате возникнут автоколебанпя возле положения равновесия (при достаточно высоком коэффициенте усиления компенсатора). Для предотвращения этого нежелательного явления в предложенном компенсаторе предусмотрено динамическое торможение двигателя в зоне его нечувствительности.

Прп открывании ключа 18 через обмотки двигателя вентили 19 и сопротивление 20 протекает пульсирующий постоянный ток, вызывающий быстрое торможение ротора двигателя. Сопротивление 20 служит для ограничения величины тормозного момента.

Угол поворота подвижной системы измерителя рассогласования ограничен для того, чтобы при больших напряжениях рассогласования луч света не уходил за пределы зоны нечувствительности и фоточувствительный элемент, установленный па границе этой зоны, был освещен.

Эксплуатационные качества компенсатора могут быть повышены, если в качестве датчика системы динамического торможения двигателя использовать не отдельный фоточувствительный элемент, а фазосдвнгающпй конденсатор системы реверсивного управления двигателем (см. фиг. 2). Кроме того, это позволяет повысить чувствительность компенсатора (уменьшить ширину зоны нечувствительности) при неизменной чувствительности индикатора рассогласования за счет блоее близкого расположения фоточувствительных эле ментов верхней и ни»ней границы зоны нечуствительности.

Входная величина (см. фпг. 2) подается по цепи ввода 28 па преобразователь входной величины 24, к которому через обмотку измерителя 25 рассогласования подключено napaëлельно сопротивление (шунт 26). Зажимы шунта через индикатор 27 присоединены к выпрямителю 28, который соединен с потенциал-регулятором 29, а последний — с источником 80 питания.

Световой поток, создаваемый осветителем

81, отражается от зеркала, закрепленного на подвижной части фотогальванометра — измерителя рассогласования, и направляется в сторону расположения фоточувствительных элементов 82 и 88, которые через релейные устройства 84 и 85 соединены с бесконтактными ключами 86 и 87.

Ключи 86 и 87 и обмотки 88 и 89 отрабатывающего двигателя образуют мост. Источник

40 питания присоединен к одной диагонали моста (общим точкам обмоток двигателя и ключей 87 и 86). В другую диагональ моста включены фазосдвигающий конденсатор 41, первичная обмотка разделительного транс5

15 форматора 42 и цепочка из встречно и последовательно включенных вентилей 48. Между общей точкой вентилей и общей точкой ключей 86 и 87 включены последовательно ограничительное сопротивлеш|е 44 и бесконтактный ключ 45.

Вторичная обмотка трансформатора 42 соединена с мостовым выпрямителем 46, выходные зажимы которого соединены с одной из диагоналей моста на сопротивлениях 47, 48, 49 и 50, образующих потенциальный логический инвертор. Другая диагональ этого моста соединена с выходом мостикового выпрямителя 51, вход которого присоединен к источнику питания 52. Одно из сопротивлений инвертора (в рассматриваемом случае — сопротивление 49) соединено с бесконтактным ключом 45.

Ротор 58 отрабатывающего двигателя кинематически связан с потенциал-регулятором 29.

Входная величина, преобразованная в напряжение, сравнивается с падением напряжения на шунте 26, а их разность подается на измеритель 25 рассогласования. Шунт с последовательно включенным индикатором 27 питается током от выпрямителя 28. Ток регулируется в цепи индикатора и шунта с помощью изменения напряжения на входе выпрямителя потенциал-регулятором 29.

Управление отрабатывающим двигателем (аналогичное), показанному на фиг. 1, осуществляется с помощью бесконтактных ключей 86 и 87, релейых устройств 84 и 85 и фоточувствительных элементов 82 и 88, установленных на границах зоны нечувствительности и освещаемых потоком света от осветителя 81.

Устройство динамического торможения состоит из вентилей 48, сопротивления 44 и бесконтактного ключа 45. Состояние ключа определяется напряжением, снимаемым с одного из плеч 49 потенциального логического инвертора. Одна из диагоналей инвертора питается через выпрямитель 51 от источника питания 52, а другая — через выпрямитель 46 от грансформатора 42, напряжение на который подается только в том случае, когда открыт один из ключей 86 или 87. При одновременном питании инвертора от обоих выпрямителей токи в плече 49, создаваемые выпрямителями

16 и 51, равны по величине и противополож;III по направлению, падение напряжения на плече равно нулю и ключ 45 закрыт.

Если закрыты ключи 86 и 87, что происхоnèT при нахождении компенсатора в пределах

50 зоны нечувствительности, и на фоточувствительные элементы 82 и 88 пе попадает свет, то к псрвпчной обмотке трансформатора 42 не прикладывается напряжение и потенциальный логический пнвертор получает питание только от выпрямителя 51. В результате падения напряжения на плече 49 открывается ключ 45 и начинает работать система динамического торможения.

В предложенном ком пенсаторе торможение отрабатывающего двигателя начинается сразу же, как только компенсатор оказывается в зоне нечувствительности, что существенно улучшает динамические характеристики H увеличивает надежность его работы.

Предмет изобретения

1. Лвтоматическпй компенсатор, содержащий преобразователь входного сигнала, формирователь компенсирующего напряжения, измеритель рассогласования, например, светолучевой гальванометр с двумя фотоэлектрическими преобразователями, два коммутирующих элемента, включающих отрабатывающий, например, двухфазньш BcIIHxpoHHbfff двигатель, отлича|ощийся тем, что, с целью повышения разрешающей способности и динамической точности компенсатора, обмотки двигателя и коммутирующие элементы соединены в мостовую цепь, диагональ которой, содержащая фазосдвигающий конденсатор, соединена с цепью пз двух встречно включенных вентилей, а общая точка последних через сопротивление и бесконтактный ключ торможения соединена с общей точкой коммутирующих элементов, причем цепь управления бесконтактного ключа торможения через потенциальный логический инвертор соединена с фазосдвпгающим конденсатором.

2. Компенсатор по п. 1, отличаюшийся тем, по, с целью упрощения и повышения надежности компенсатора, потенциальный логический инвертор выполнен в виде мостовой цепи, образованной активнымп сопротивлениями, одна диагональ которой через выпрямитель подключена к фазосдвпгающему конденсатору, другая диагональ — к псточшгку питания, а к плечу моста, по которому протекает разность токов источников, соединенных с диагоналями мостовой цепи, подключена цепь управления бесконтактного ключа торможения двигателя.

277091.7ьu2. /

Редактор Полещук

Заказ 3200/6 Тираж 480 Подписное

ЦНИИПИ Комитета по делам изобретений и открытий при Совете Министров СССР

Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Гипография, пр. Сапунова, 2 г

Составитель Б. Я. Веремейкин

Тсхред 3. Н. Тараненко Корректор В. И. Жолудева