Контрольные вопросы
1. Назначение задатчика интенсивности.
2. Работа задатчика интенсивности.
3. Что определяет темп изменения выходного напряжения.
4. Работа согласующего усилителя.
5. Регулирование производной напряжения.
6. Работа мостовой схемы усилителя
Лабораторная работа №5
Устройство определения
знака сигнала. Устройство сравнения.
Устройство гальванической развязки
Цель работы: Изучить назначение, принцип работы данных элементов системы автоматизированного электропривода.
Устройство определения знака сигнала
Оно предназначено для дискретного определения знака контролируемого параметра по достижении им заданного значения. Подобные устройства применяются в схемах управления электроприводами поворота стрелы и хода экскаваторов ЭРШР-5000 и ЭРШРД-5250 для согласования работы аналоговой и релейно-контакторной частей схемы.
На рис. 18 изображена принципиальная схема устройства, применяемая в электроприводе поворота стрелы ЭРШРД-5250.
В схеме используются два интегральных ОУ DA1 и DA2, включенных по пороговой схеме компаратора и управляющих транзисторными ключами VT1 – VT3. Токи коллекторов транзисторов VT1 – VT3 протекают по обмоткам электромагнитных реле К1В, К2В, которые подключены к выходам блока ВВ.
Входные сигналы Uвх1 и Uвх2 (выводы 7 и 8) соответственно через резисторы Rвх1 и Rвх2 подаются на (+) входы усилителей DA1, DA2 первого и второго компараторов и создают входные токи Iвх1, Iвх2, имеющие в зависимости от знака Uвх1, Uвх2 то или иное направление. На те же входы DA1, DA2 от внешних источников поступают токи смещения Iсм (выводы 1 и 11), направление которых на схеме показано стрелками. Если знак напряжения на выходе DA1 положителен, а на выходе DA2 отрицателен, то через диоды VD5, VD6 и резисторы Rп,с1, Rп,с2 протекают токи положительных ОС, которые суммируются с токами Iвх1,2 и Iсм1,2 на входе усилителей. При такой схеме включения компаратора зависимость напряжения на его выходе от тока на входе имеет вид, показанный на рис. 19, а для первого компаратора (ОУ DA1) и на рис. 19, б для второго компаратора (ОУ DA2).
Ток срабатывания компараторов Iср равен Iсм, а ток отпускания Iотп = Icм - Iп,с, где Iп,с – ток положительной ОС. Откуда следует, что порог срабатывания компараторов устанавливается во внешних цепях регулировкой Iсм, а ширина петли характеристики вход-выход тем больше, чем глубже положительная ОС, и регулируется резисторами R1, R2.
Рис. 18. Принципиальная схема устройства определения знака сигналов ВВ.
При положительном UвыхDA1; открывается транзистор п-р-п проводимости VT1 и появляется напряжение Uвых1 достаточное для включения реле К1В, а при отрицательном напряжении на выходе DA2 открывается транзистор р-п-р проводимости VT2 и включается реле К2В. При смене полярности напряжений на выходе компараторов на противоположные транзисторы VT1, VT2 запираются, Uвых1 = Uвых2 = 0 и реле К1В, К2В отключаются.
Рис. 19. Характеристики вход-выход пороговых компараторов.
В схеме управления электроприводом входные выводы 7 и 8 закорочены между собой и на оба компаратора подается один и тот же входной сигнал. Токи смещения также устанавливаются одинаковыми и равными Iсм. Тогда при Iвх ≤ Iсм, uвыхda1 < o, UвыхDA2 > 0 обa ключа закрыты и К.1В, К.2В отключены. При Uвх > 0 с его ростом по достижении Iвх > Iсм UвыхDA1 скачком становится положительным, замыкается ключ VT1 и включается реле К1В (К2В остается отключенным). С уменьшением Uвх до уровня, когда Iвх < Iотп, компаратор переключается, размыкается ключ VT1 и отключается реле К1В. Аналогичные операции происходят при изменении знака Uвх и регулировании его, но с той лишь разницей, что переключается второй компаратор, замыкается или размыкается ключ VT2 и работает реле К2В (К1В остается отключенным).
При использовании компараторов устройства ВВ в качестве схемы сравнения предусмотрена возможность изменения полярности UвыхDA1, при которой появляется напряжение Uвых1 для чего в работу включается транзистор р-п-р проводимости VT3, а VT2 отключается (снимаются перемычки между точками с и d, f и h, а устанавливаются между с и е, f и g). Для включения первого компаратора аналогично второму меняется направление включения диода VD5 и знак тока Iсм1
Светоизлучающие диоды VD7, VD8, включенные параллельно нагрузкам устройства, обеспечивают возможность визуального контроля работы схемы. Диоды VD1 - VD4 защищают входные цепи усилителей, диоды VD9, VD10 – цепи коллектор-эмиттер транзисторов VT1 - VT3 от перенапряжений. Конденсаторы Ск корректируют частотные характеристики ОУ, а С1, С2 повышают помехозащищенность схемы.
Устройство определения знака сигнала ВВ, применяемое в схемах управления электроприводом поворота стрелы ЭРШР-5000 и электроприводами хода ЭРШР-5000 и ЭРШРД-5250, имеет принципиальную схему, изображенную на рис. 3. Схема построена симметрично относительно общей точки (вывод 3) и состоит из двух одинаковых частей, каждая из которых содержит последовательно включенные нуль-орган и усилитель. Нуль–органы образуют транзисторы р-п-р проводимости VT1 и VT2, а в качестве усилителей А1 и А2 используются усилители типа Т-403 серии «Логика-Т». На рис. 20 нумерация внешних контактных соединений для А 1, А2 соответствует технической документации на Т-403.
Рис. 20. Принципиальная схема устройства определения знака сигнала ВВ.
В исходном состоянии схемы ВВ, когда Uвх близко к 0, оба, транзистора VT1 и VT2 полностью открыты токами смещения, протекающими под действием напряжения источника питания Uп2 по переходам эмиттер – база транзисторов VT1, VT2 и резисторам R3, R2. На входе усилителей A1, A2 минимальный сигнал, равный напряжению эмиттер – коллектор насыщенных транзисторов VT1, VT2. Этот сигнал не открывает Al, A2 и на их выходах напряжения близки к 0, т. е. Uвых1 = =Uвых2 ≈ 0.
При напряжении Uвх > 0 (потенциал вывода 4 больше, чем вывода 5), превышающем порог срабатывания нуль-органа, запирается транзистор VT1, на вход A1 поступает напряжение Uп2, A1 открывается и на его выходе появляется напряжение Uвых1 = Uп2. Транзистор VT2 и усилитель А2 при этом не изменяют своего режима работы. При смене полярности Uвх в работу включается другая половина схемы – запирается VT2 (VT1 открывается) и появляется Uвых2 = Uвых2 (Uвых1 ≈ 0).
Источник постоянного тока напряжением UП1 служит для подачи запирающего сигнала смещения на усилители A1, A2. Диоды VDI, VD2 защищают переход эмиттер – база транзисторов VT1, VT2 от недопустимых обратных напряжений и создают цепь для протекания входного тока в зависимости от полярности UП1 либо через VDI, эмиттер – база VT2, R1, либо через R1, VD2 и эмиттер – база VT1.