Контрольные вопросы

1. Назначение данных элементов.

2. Устройство определения знака сигнала.

3. Чем устанавливается порог срабатывания компараторов.

4. Состав устройства сравнения.

5. Состав устройства гальванической развязки.

6. Работа автогенератора

7. Состав и работа модулятора и демодулятора.

8. Назначение светодиодов.

9. Назначение перемычек

Лабораторная работа №6 блок регулятора

Цель работы: Изучить назначение, устройство и принцип

действия блока-регулятора.

Блок регулятора

Он имеет многоцелевое назначение и может применяться в качестве сумматора, инвертора, интегратора и компаратора для построения контуров регулирования в схемах автоматического управления электроприводами и в ряде других схем.

Блоки регулятора используются в схеме управления электро­приводом роторного колеса экскаватора ЭРШРД-5250. Принципиальная схема блока регулятора приведена на рис. 24. Она функционально разде­лена на три части: собственно регулятор, собранный на ОУ DA1; бесконтактное реле, выполненное на микросхемах DA4 и DD2; вспомогательная мно­гофункциональная часть (инвертор А или пороговый компара­тор), собранная на ОУ DA2.

Схема включения усилителя DA1 позволяет получить на нем регулятор с П – или ПИ – передаточной функцией при различных параметрах (влиянием малой емкости С1 можно пре­небречь). Напряжение на выходе ПИ – регулятора u_{вых.рег} при по­даче одновременно на его n входов управляющих напряжений u_вх.регi изменяется по закону

(1)

где U_{вых,рег(о)} – начальная интегральная составляющая выходного напряжения; k_вх – коэффициент ослабления выходного напряже­ния, зависящий от положения движка резистора R2 и изменяе­мый от 0 до 1.

При ступенчатом напряжении управления на одном i - м входе и отсутствии сигналов по другим входам (1) приобретает вид следующей зависимости:

При необходимости получения П – регулятора вместо конденсатора C_o.c1 между точками схемы i и j (см. рис. 24) ставится перемычка и интегральная составляющая передаточной функ­ции становится равной 0.

Кроме настройки необходимой передаточной функции и ее коэффициентов путем изменения сопротивлений R_вхi, R_o,c1 и емкости C_o.c1 схема позволяет обеспечить ограничение выходного напряжения регулятора путем введения на усилитель DA1 жесткой ОС по напряжению с отсечкой. Эта связь организует как нерегулируемая с использованием двуханодного стабилитрона VD3 и принимается в АА (см. рисунок), для чего устанавливаются перемычки между точками а, с, и d, f схемы или как регулируемая с использованием транзисторов VT1, VT2 и применяется в AR (см. рисунок), для чего перемычки устанавливаются между точками a,b и d, e схемы.

Рис.24. Принципиальная схема блока регулятора.

Уровень ограничения U_{вых,регmax} устанавливается путем подачи соответствующих опорных запирающих напряжений с движков регулируемых резисторов R3, R4 – положительного на базу транзисторов p-n-p проводимости VT2 и отрицательного на базу транзистора n-p-n проводимости VT1. Транзистор VT1 открывается, когда потенциал его эмиттера ниже потенциала базы, а VT2, наоборот, когда потенциал эмиттера выше потенциала базы.

В том случае, когда требуется работа регулятора на низкоомную нагрузку, на выходе DA1 включает эмитерный повторитель на транзисторах VT3, VT4. Для этого устанавливается перемычка между точками g и h схемы и U_{вых,рег.} снимает с выходного вывода 12 (применяется в АА, см. рис. 24).

Когда при отсутствии сигнала задания в схеме управления электроприводом требуется защита от возможного появления напряжения на выходе ПИ – регулятора или когда необходимо сбросить U_{вых. рег.} до 0 независимо от наличия U_{вых.рег.}, производится замыкание выхода DA1 с его входом через малое сопротивление бесконтактного ключа DA4. С этой целью в схеме блока регулятора для AR устанавливается перемычка между точками k, l и m, n, а для АА – между k, m и l, n.

Бесконтактный ключ выполнен в виде пары полевых транзисторов микросхемы. Ключ разомкнут при напряжении на его входе, близком к 0, и замкнут при определенном уровне положительного напряжения. Управление ключом происходит с помощью микросхемы DD2, которая по используемому в схеме входу работает как логический элемент НЕ с согласованием уровня своего напряжения с уровнем напряжения управления ключом DA4. При подаче на выход 3 блока положительного напряжения управления регулятора U_{вых. рег} выходное сопротивление DD2 становится малым и напряжение на входе близко к 0. Ключ размыкается. При приблизительно равном 0 выходное сопротивление DD2 велико тогда на вход ключа 4 через резистор R9 от параметрического стабилизатора, выполненного на резисторе R8 и стабилитроне 7, подается положительное напряжение требуемого уровня. Ключ срабатывает и сбрасывается U_{вых. рег} до 0.

Усилитель имеет вспомогательное значение. В схеме управления электроприводом (см. рисунок) он используется как инвертирующий усилитель А для изменения знака сигнала ОС по току (между точками g и r схемы вместо диода VD4 ставится перемычка) и как пороговый компаратор АQ в цепи ОС по току с отсечкой (между точками p и g схемы вместо резистора R_о,с2 ставится перемычка).

Для установки порога переключения компаратора на выход 7 блока подается отрицательное опорное напряжение. Появление под его воздействием положительного напряжения на выходе DA2 предотвращается диодом VD4, который при такой полярности открыт и замыкает выход DA2 со входом. На входной выход 8 блока подается положительное напряжение, пропорциональное в АQ току электропривода. При U_вх8 > |U_вх7| R_вх4/R_вх5 входной ток операционного усилителя DA2 меняет знак и на выходе DA2 скачком появляется отрицательное напряжение, которое ограничивается стабилитроном VD6.

В схеме блока регулируемые резисторы используются для установки 0 напряжения на выходе DA1, DA2 при отсутствии напряжения на их входе резисторы R5, R6 предназначены для ограничения тока коллекторов VT3, VT4 при коротких замыканиях на выходе регулятора. Диоды VD1, VD2 защищают переходы эмиттер-база транзисторов VT1, VT2 от обратных напряжений. Конденсаторы С_к корректируют частотные характеристики ОУ DA1 и DA2, С1 и С2 ослабляют влияние на работу схемы высокочастотных составляющих входных сигналов, а С_ф являются развязывающими фильтрами по цепям питания.