Регулирующее устройство

Классификация по МПК: G05B11/26

Патентная информация

Патент на полезную модель №: 137132

Автор: Захаров Юрий Владимирович (RU)

Дата публикации: 27 января 2014

Начало действия патента: 15 марта 2013
(57) Реферат:

Полезная модель относится к приборостроению, а именно, к регулирующим устройствам, использующимся в системах автоматического регулирования (САР), снабженных дифференциально-трансформаторными датчиками (далее - датчики ДТ).

Заявляемое регулирующее устройство направлено на решение задачи повышения статической точности регулирования путем обеспечения стабильности разницы между сигналами датчика ДТ и задатчика при нестабильном токе питания датчика ДТ.

Для достижения указанного технического результата в регулирующем устройстве, содержащем трансформатор с обмоткой питания датчика ДТ, дифференциатор, подключенный через задатчик к входу задания формирователя закона регулирования, резистор, включенный в разрыв цепи питания датчика ДТ, вход дифференциатора подключен к резистору. Напряжение с резистора подается на вход дифференциатора, далее через задатчик - на вход формирователя закона регулирования. Сигналы на выходах датчика ДТ и задатчика пропорциональны току питания датчика ДТ. Разность сигналов задатчика и датчика ДТ образует сигнал рассогласования, который равен нулю и не зависит от нестабильности тока питания датчика ДТ в установившемся режиме работы системы автоматического регулирования, что обеспечивает повышение статической точности регулирующего устройства по ставнению с прототипом.

Полезная модель относится к приборостроению, а именно, к регулирующим устройствам, использующимся в системах автоматического регулирования (CAP), снабженных дифференциально-трансформаторными датчиками (далее - датчики ДТ).

Известно регулирующее устройство РС29.1.12М (Приборы регулирующие компактные с импульсным выходом РС29.0.11М, РС29.0.12М, РС29.1.11М, РС29.1.12М. Техническое описание и инструкция по эксплуатации гЕЗ.222.023 ТО, ОАО «Московский завод тепловой автоматики» (МЗТА), которое содержит стабилизатор переменного тока для питания датчика ДТ, последовательно соединенные задатчик и формирователь закона регулирования (см. http://www.mzta.ru/support-mzta/skachat/datasheet).

Недостатком этого регулирующего устройства является низкая статическая точность. Статическая точность регулирующего устройства определяется, главным образом, дрейфом «нуля» формирователя закона регулирования и стабильностью разницы (рассогласования) между сигналами задатчика и датчика ДТ, питание которого задается стабилизатором переменного тока. Нестабильности стабилизатора питания и задатчика могут быть разнонаправленными, в результате возникает статическая погрешность регулирующего устройства.

Наиболее близким техническим решением к заявляемой полезной модели является выпускавшееся МЗТА регулирующее устройство Р25.1, содержащее трансформатор с обмоткой питания датчика ДТ и обмоткой питания задатчика, подключенной ко входу дифференциатора и через задатчик - к входу задания формирователя закона регулирования, и резистор, включенный в разрыв цепи питания датчика ДТ («Приборы регулирующие Р25. Техническое описание и инструкция по эксплуатации гЕ3.222.008 ТО» см. http://kiparis-spb.ru/userfiles/R25_review.pdf, дата публикации технического описания в Интернете - 06.05.2010, подтверждена в комментариях на странице «Регулятор Р25» http://kiparis-spb.ru/catalogue/item/505/?cur_page=2&is-visible=true#comment-list).

Недостатком этого регулирующего устройства является низкая статическая точность. Объясняется это следующим. Питание датчика ДТ осуществляется от трансформатора нестабилизированным напряжением от обмотки питания датчика ДТ. Также нестабилизированное напряжение подается от трансформатора от обмотки питания задатчика на вход дифференциатора и далее через задатчик - на формирователь закона регулирования, в котором вычисляется разность между входными сигналами и сигналом задатчика. Выходной сигнал датчика ДТ и сигнал задатчика одинаково зависят от сетевого питающего напряжения, поэтому их разность, которая возникает в формирователе закона регулирования, не зависит от изменения сетевого напряжения в статическом режиме при нулевом рассогласовании. Датчик ДТ, линии связи, трансформатор питания выполнены с использованием медных проводов со значительной активной составляющей сопротивления, поэтому они имеют зависимость активных сопротивлений от температуры окружающего воздуха. Эти изменения вызывают изменение питающего тока и, соответственно, выходного сигнала датчика ДТ, возникает разница сигналов датчика ДТ и задатчика, т.е. статическая погрешность регулирующего устройства.

Предлагаемая полезная модель направлена на решение задачи повышения статической точности регулирования путем обеспечения стабильности разницы между сигналами датчика ДТ и задатчика при нестабильном токе питания датчика ДТ.

Для достижения указанного технического результата в регулирующем устройстве, содержащем трансформатор с обмоткой питания датчика ДТ, дифференциатор, подключенный через задатчик к входу задания формирователя закона регулирования, резистор, включенный в разрыв цепи питания датчика ДТ, вход дифференциатора подключен к резистору.

На чертеже приведена структурная схема заявляемого регулирующего устройства, где:

1 - трансформатор с обмоткой питания датчика ДТ;

2 - задатчик;

3 - формирователь закона регулирования с входом задания и входами сигналов датчика ДТ;

4 - резистор;

5 - дифференциатор

и показан датчик ДТ, который не входит в заявляемое устройство.

Регулирующее устройство содержит трансформатор 1 с обмоткой питания датчика ДТ, задатчик 2, формирователь 3 закона регулирования, резистор 4 и дифференциатор 5. Все узлы, входящие в состав регулирующего устройства, могут быть реализованы любым известным способом, например, на микросхемах операционных усилителей или программным способом с применением микро-ЭВМ.

Регулирующее устройство работает следующим образом. От трансформатора 1 через резистор 4 на датчик ДТ поступает ток питания. На выходе датчика ДТ возникает вторичное напряжение, которое поступает на вход формирователя 3 закона регулирования. Это напряжение равно:



где - круговая частота;

I - ток питания датчика ДТ;

j - оператор;

М - взаимная индуктивность датчика ДТ.

На выходе задатчика 2 возникает напряжение, равное:



где R₄ - сопротивление резистора 4;

Т_Д - постоянная времени дифференциатора 5;

К - коэффициент пропорциональности задатчика 2.

В установившемся статическом режиме работы регулирующего устройства, когда заканчиваются переходные процессы в системе автоматического регулирования, напряжения V_ДТ и V_ЗД сравниваются, разница между ними (за счет воздействия формирователя 3 закона регулирования на объект управления) становится равной нулю:



Как видно из (3) разница равна нулю при любых значениях тока I питания датчика ДТ. Это означает, что статическая точность не зависит от величины тока питания датчика ДТ. Изменение тока I в результате изменения сопротивлений датчика ДТ, линий связи, трансформатора 1 питания не влияет на статическую точность, т.к. значение задания точно подстраивается под значение тока питания датчика ДТ, ввиду того, что сигнал задания формируется из значения падения напряжения на резисторе 4, включенном в разрыв цепи питания датчика ДТ, т.е. задание так же, как и сигнал датчика ДТ, пропорционально току датчика ДТ.

Таким образом, подключение входа дифференциатора 5 к резистору 4 обеспечивает повышение статической точности регулирующего устройства по сравнению с прототипом.


Формула полезной модели

Регулирующее устройство, содержащее трансформатор с обмоткой питания дифференциально-трансформаторного датчика, дифференциатор, подключенный через задатчик к входу задания формирователя закона регулирования, резистор, включенный в разрыв цепи питания дифференциально-трансформаторного датчика, отличающееся тем, что вход дифференциатора подключен к резистору.