1 Завдання по роботі

1.1 Перевірити дію обмежувачів вихідного сигналу.

1.2 Перевірити роботу ланцюгів безпоштовхового увімкнення.

1.3 Перевірити роботу режиму «запам’ятовування».

1.4 Перевірити градуювання потенціометру «К_П».

1.5 Перевірити градуювання перемикача «Т_И».

1.6 Перевірити градуювання потенцюметру «Т_Д/Т_И».

1.7 Виконати налаштування блоку на задані параметри.

2 3Агальні відомості

2.1 Призначення блоку

Блок Р12 призначений для застосування в системах автоматичного регулювання, що використовують інформацію у вигляді уніфікованих сигналів постійного струму, як окремий регулювальний пристрій для керування пропорційними підсилювачами потужності або як коректувальний пристрій у каскадних схемах регулювання.

Блок забезпечує формування П-, ПІ- та ПІД-законів регулювання згідно з передавальною функцією:

(2.1)

де К_П – коефіцієнт передачі,

Т_И, Т_Д, Т_ДФ – постійні часу, відповідно, інтегрування, диференціювання та демпфування.

Вхідні сигнали надходять до блоку безпосередньо або через блоки И04 та А04. Безпоштовхове перемикання вихідних ланцюгів блоку з автоматичного до ручного керування та зворотно здійснюється за допомогою зовнішнього блоку керування типу БУ12. При реалізації П-закону безпоштовхове перемикання не забезпечується.

2.3 Структурна схема блоку

Блок Р12 складається з (рисунок 2.1): вузла вхідних ланцюгів 1; підсилювача постійного струму (ППС) 2 типу УВ-22; модуля динаміки 3; модуля обмеження 4; нормуючого операційного підсилювача 6 типу УВ-21; джерела живлення 5.

Вузол вхідних ланцюгів 1 компенсує сигнали струмових датчиків І_Д або датчиків постійної напруги U_Д сигналом пристрою формування завдання І_ЗУ та формує сигнал розлагодження U_Е. При ручному керуванні подається сигнал від блоку керування І_БУ.

Підсилювач 2 підсилює різницю між сигналом U_Е та сигналом зворотного зв᾽язку U_ОС з коефіцієнтом передачі К₂ = 1,5·10³.

Модуль динаміки 3 містить ланцюги зворотного зв’язку, що сприймають сигнал U_А з виходу підсилювача 6, i формує сигнал U_ОС, що забезпечує реалізацію обранного закону регулювання. Ланцюги безпоштовхового перемикання модуля комутуються контактами реле К за сигналом від блоку керування БУ12 в режимі Р («Ручное»).

Модуль обмеження 4 повторює вихідний сигнал підсилювача 2 на лінійній ділянці своєї характеристики з коефіцієнтом передачі К₄ = 1, а на ділянці обмеження забезпечує його двобічне обмеження.

Рисунок 2.1 – Структурна схема блоку Р12

Підсилювач 6 охоплений жорстким негативним зворотним зв’язком з коефіцієнтом передачі по додатковому виходу за напругою К₆ = 1 та перетворює сигнал після обмежувача 4 у вихідний струм з коефіцієнтом передачі S = 1 мА/В.

2.3 Принципова схема блоку (рисунок 2.2)

Прямий канал блоку Р12 містить ППС типу УВ-22, модуль обмеження та ППС типу УВ-21.

Вхідний сигнал подається на клеми 1, 6 підсилювача УВ-22; вихідний сигнал знімається з клем 18, 9. Навантаженням підсилювача є резистор R14.

Модуль обмеження містить діоди VD2, VD3, послідовно з якими ввімкнуті потенціометри R17 та R21, що виконують роль джерел опорних напруг для закриття діодів VD1 i VD2. При перевищенні вихідним сигналом УВ-22 падіння напруги між повзуном R17 «Огр. макс.» та загальною точкою діод VD2 відкривається та шунтує вихід підсилювача УВ-22, перешкоджаючи подальше збільшення сигналу на вході УВ-21. При зменшенні вихідного сигналу УВ-22 до величини, меншої, ніж падіння напруги на R21 «Огр. мін.», відкривається діод VD1, перешкоджаючи зменшенню сигнала на виході УВ-21.

Вихідний сигнал модуля обмеження подається до входу 2 УВ-21 (клеми 2, 6), з виходу якого (клеми 18 та 14 підсилювача) струмовий сигнал надходить до виходу блока (клеми 7 та 8 блоку).

Сигнал з додаткового виходу УВ-21 (з клем 21, 22) подається на потенціометри R27 та R26 ланцюгів функціонального зворотного зв’язку модуля динаміки. Потенціометром R27 «К_П» регулюють значення коефіцієнту передачі. За допомогою дільника R24, R25 та перемикача S2 («Множитель К_П») здійснюється зміна діапазону дії ручки R27 «К_П».

Подвоєним перемикачем S1.1 та S1.2 («Т_И») змінюють значення постійної часу інтегрування та обирають потрібний закон регулювання.

Рисунок 2.2 – Принципова схема блоку Р12

Потенціометром R6 («Т_Д/T_И») змінюють відношення постійних часу диференціювання та інтегрування, а потенціометром R22 («Т_ДФ/Т_И») встановлюють відношення постійних часу демпфування та інтегрування. Конденсатор С1 є диференціюючим, С2 – інтегруючим, С3 – демпфуючим.

Для безпоштовхового перемикання вихідних ланцюгів блоку R12 при переході з автоматичного керування на ручне та навпаки i для ручного керування струмом навантаження використовується блок керування БУ12.

Блок БУ12 містить два синхронно працюючих регульованих джерела стру­му, виконаних у вигляді підсилювачів постійного струму.

Ланцюги блоку R12, що забезпечують безпоштовхове перемикання, містять у coбi реле К1 та резистори R7, R8, R9, R11, R12, R28. При ручному керуванні за сигналом від БУ-12 (клеми 5, 6) вмикається реле К1. Контактна група К1.2 подає до входу УВ-22 сигнал від одного з струмових задатчиків блока керування (клеми 11, 12), причому прямий канал охоплюється жорстким негативним зворотним зв’язком за допомогою резисторів R8, R12. Контактна група К1.3 приєднує до виходу УВ-21 резистор еквівалентного навантаження R28.

Контактна група К1.1 шунтує резистором R11 ланцюги перемикача S1 («Т_И»), що забезпечує заряд конденсаторів зворотного зв’язку С2 з малою постійною часу.

Друге джерело струму БУ12 використовується для керування навантаженням (виконавчим механізмом) у режимі ручного керування.

При виконанні П-закону регулювання безпоштовхове перемикання при переході з ручного до автоматичного регулювання не забезпечується.

2.4 Органи контролю i налаштування

На бічній панелі блоку розташовані органи контролю i налаштування:

– перемикач «Множитель К_П» – забезпечує 10-кратну зміну діапазону встановлення коефіцієнта передачі;

– потенціометр «К_П» – повільно змінює коефіцієнт передачі;

– перемикач «Т_И» – забезпечує вибір П- або ПІД-закону та дискретно встановлює постійну часу інтегрування;

– потенціометр «Т_Д/Т_И» – змінює відношення постійної часу диференціювання до постійної часу інтегрування;

– потенціометр «Т_ДФ/Т_И» – змінює відношення постійної часу демпфування до постійної часу інтегрування;

– потенціометри «Огр. макс.» та «Огр. мін.» – призначені для встановлення верхнього i нижнього рівня обмеження вихідного сигналу;

– гнізда А–Б та В–Г – призначені для контролю напруги сигналу неузгодження на вході та струму на виході блоку.

2.5 Порядок виконання роботи

Дослід 1. Перевірка дії обмежувача вихідного сигналу

1.1 Зібрати схему для спільної роботи блоків Р12 та БУ12. Підключити міліамперметр до виходу БУ12.

1.2 Ввімкнути напругу живлення блоків Р12, БУ12 та джерела струму (ДС) ЗУ05.

1.3 Встановити на блоці Р12 ручку «К_П» у крайнє праве положення, «Т_И» – у положення «П», перемикач «Множитель К_П» – у положення «х1», інші ручки у крайні ліві положення. На БУ12: перемикач керування – в положення «А», ручку «Р» – у крайнє ліве положення. Встановити перемички на всі входи блоку, що не використовуються.

1.4 Для 4–5 положень «_{ОГР.МИН}^Г» ручки потенціометру «Огр. мин» визначити вихідний сигнал блоку І_{ОГР.МИН}. Результати вимірювань занести до таблиці 2.1.

1.5 3няти перемичку з клем «Вход 1» та підключити до нього ДС. Встановити органи налагодження відповідно з п. 1.3.

1.6 За допомогою ДС встановити вихідний сигнал блоку Р12, рівним 5 мА. Для 4–5 проміжних положень «_{ОГР.МАХ}^Г» ручки потенціометру «Огр. макс» визначити вихідний сигнал блоку І_{ОГР.МАХ}. Результати вимірювань занести до таблиці 2.1.

1.7 Побудувати графіки залежностей І_{ОГР.МАХ} = f(α_{ОГР.МАХ}^Г) та І_{ОГР.МАХ} = f(α_{ОГР.МАХ}^Г).

Таблиця 2.1

Положення ручки «Огр.мин.», ОГР.МИНГ	ІОГР.МИН	ІОГР.МИН	Положення ручки «Огр.макс.», ОГР.МАХГ	ІОГР.МАХ	ІОГР.МАХ
%	мА	%	%	мА	%

Дослід 2. Перевірка ланцюгів безпоштовхового перемикання

2.1 Перевести перемикач блоку БУ12 в положення «Р», а перемикачі блоку Р12: «Т_И» – у положення «5 с», інші органи налагодження – у положення, вказані для досліду 1 в п. 1.3.

2.2 Ручкою потенціометру «Р» БУ12 встановити вихідний струм 2,5 мА.

2.3 Через 10 с перевести перемикач керування БУ12 у положення «А», а ще через 4 с виміряти вихідний струм Р12 Результати вимірювань занести до таблиці 2.2.

2.4 Визначити значення струму І_а, що не повинно перевищувати 0,25 мА.

Таблиця 2.2

мА	мА	мА

Дослід 3. Перевірка режиму «запам’ятовування»

3.1 Ручку потенціометра «К_П» перевести у положення «0,5», перемикач «Т_И» – «530 с».

3.2 Ручкою потенціометру «Р» БУ12 встановити вихідний струм Р12 2,5 мА.

3.3 Перевести перемикач керування БУ12 у положення «А». Через 15 с після заспокоєння стрілки міліамперметра виміряти струм

3.4 На протязі 3–5 хвилин через кожні 30 с вимірювати струм Визначити максимальну зміну струму за цей час

що не повинна перевищувати 0,3 мА. Результати занести до таблиці 2.3.

Таблиця 2.3

				...
мА	мА	мА	мА		мА	мА

Дослід 4. Визначення градуювання потенціометру «К_П»

4.1 Перемикач блока БУ12 встановити у положення «А», а ручку «Р» – у положення «0». Bci органи налагодження Р12 встановити у крайні ліві положення, а перемикач «Множитель К_П» – «×1».

4.2 До клем «Вход 1» та «От ЗУ» приєднати два ДС.

4.3 Подати нульовий вхідний сигнал до клем «Вход 1» та, змінюючи сигнал на вході «От ЗУ», встановити зміщення вихідного сигналу Р12 2 мА.

4.4 Змінюючи сигнал , встановити вихідний сигнал Р12 4 мА. Виміряти значення струму та занести до таблиці 2.4.

Якщо < 0,2 мА, то у ланцюг між ДС та «Входом 1» Р12 ввімкнути блок А04 з коефіцієнтом передачі К_А04 таким, щоб струм ДС був більшим 0,2 мА.

Коефіцієнт пропорційності блоку Р12 визначити за формулою:

(2.2)

4.5 Визначити похибку встановлення коефіцієнту передачі К_П

(2.3)

4.6 Повторити пп. 4.3–4.5 для 5–6 проміжних положень ручки «К_П».

4.7 Повторити пп. 4.3–4.6 для положення перемикача «Множитель К_П» – «×10».

4.8 Побудувати графіки К_П = f(αК_П^Г) для положень перемикача «Множитель К_П» – «×1» та «×10».

Таблиця 2.4

Положення перемикача «Множитель KП»	Положення ручки «KП», KПГ	KА04			KП	δKП
–	–	мА/мА	мА	мА	мА/мА	%

Дослід 5. Визначення градуювання перемикача «Т_И»

5.1 Встановити перемикач керування БУ12 у положення «Р», ручку «Р» – у положення «0». На блоці Р12 всі органи керування встановити у крайні ліві положення, перемикач «Множитель K_П» – «×1», «Т_И» – 5 с. До «Входу 1» приєднати ДС.

5.2 Вихідний сигнал Р12 подати до самописного потенціометра КСП4.

5.3 На «Вході 1» встановити сигнал = 0,4 мА, якщо Т_И^Г < 10 с, або = 4 мА, якщо Т_И^Г ≥ 10 с. Вимкнути ДС.

5.4 Ручкою «Р» блоку БУ12 встановити зміщення вихідного сигналу Р12 = 0,5 мА, потім перевести перемикач керування БУ12 у положення «А». Через 10 с ввімкнути тумблер «Диаграмма» КСП4, подати стрибком сигнал від ДС. Після запису графіка вимкнути тумблер «Диаграмма» КСП4, зняти збурення та перевести перемикач БУ12 у положення «Р». Визначити по графіку постійну часу Т_И^Д. Результати вимірювань занести до таблиці 2.5.

5.5 Повторити пп. 5.3, 5.4 для 5–6 проміжних положень перемикача «Т_И».

5.6 Визначити похибку встановлення постійної часу Т_и:

(2.4)

5.7 Побудувати графік залежності

Таблиця 2.5

Положення ручки «ТИ», TИГ				δTИ
с	мА	мА	с	%

Дослід 6. Визначення градуювання потенціометру «Т_ДФ/Т_И»

6.1 Вихідні положення органів налагодження Р12 та БУ12 ті ж самі, що й у п.5.1, а перемикач «Т_И» – у положенні максимального значення Т_И.

6.2 Встановити на «Вході 1» Р12 сигнал ДС = 4 мА.

6.3 Ручкою потенціометра «Р» БУ12 встановити зміщення вихідного струму блоку = 2,5 мА. Через 10 с перевести перемикач керування БУ12 у положення «А».

6.4 Ввімкнути тумблер «Диаграмма» КСП4 i через 10 с подати на Р12 стрибком сигнал від ДС. Записати графік перехідного процессу, з якого графічно визначити постійну часу . Розрахувати величину відношення

(2.5)

6.5 Повторити п. 6.4 для 3–4 проміжних положень ручки «Т_ДФ/Т_И».

6.6 Визначити похибку встановлення постійної часу демпфування

(2.6)

6.7 Побудувати графік залежності (Т_ДФ/Т_И)^Д = f{α(Т_ДФ/Т_И)^Д}.

Таблиця 2.6

Положення ручки ТДФ/ТИ, (ТДФ/ТИ)Г					δ(ТДФ/ТИ)
–	мА	мА	с	–	%

Дослід 7. Налаштувати блок на задані параметри

7.1 За результатами дослідів побудувати графіки градуювань ручок та перемикачів «К_П», «Т_И», «Т_Д/Т_И», «Т_ДФ/Т_И», «Огр. макс», «Огр. мин». Згідно з вapiaнтом індивідуального завдання (таблиця 2.7) з цих графіків визначити дійсні положення ручок (уставки) для всіх параметрів настройки блоку Р12.

Таблиця 2.7

Bapiaнт	KПЗ, мА/мА	ТИЗ, с	ТДЗ, с	ТДФЗ, с	Огр.макс, %	Огр.мин, %
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10	2 3 4 5 6 7 8 9 10 11	8 12 19 32 53 82 32 19 12 53	3 4 8 12 15 15 9 10 3 20	0,5 1 1,5 2 4 6 2,5 1 0,6 5	90 85 80 75 95 90 85 80 75 70	5 10 15 5 10 15 5 10 15 20

7.2 Встановити розрахункові значення уставок на блоці.

7.3 Встановити на «Вход 1» сигнал від джерела струму = 0,5 мА.

7.4 Подати стрибкоподібний сигнал на «Вход 1» блоку та записати криву розгону ПІД-регулятора на потенціометрі КСП4.

7.5 Визначити дійсні значення параметрів блока, наведені в таблиці 2.8, шляхом графічної обробки графіку експериментальної кривої розгону. Розрахувати відносні похибки встановлення параметрів, результати розрахунків занести до таблиці 2.8.

Таблиця 2.8

КПД	КПГ	δКП	ТИД	ТИГ	δТИ	ТДД	ТДГ	δТД
мА/мА	мА/мА	%	с	с	%	с	с	%