4 Регулюючий модуль р027

4.1 Функціональну схему модуля Р027.1 подано на рисунку 2.1. Модуль містить функціональні вузли: демпфер 10, диференціатор 11, суматор каналу зворотного зв’язку 12, інтегратор 13, суматор пря­мого каналу 14, трипозиційне реле 15 та підсилювач потуж­ності 16.

Сума вхідних сигналів Х01 та Х03 модуля згладжується демпфе­ром 10 за аперіодичним законом із сталою часу τ_ДФ та надходить до входу суматора прямого каналу 14, де підсумовується з вхідним сигналом Х2 модуля. Вихідний сигнал суматора прямого каналу 14 керує трипозиційним реле (тригером) 15 із зоною нечутливості Δ.

Суматор прямого каналу 14 та трипозиційне реле 15 охоплені фун­кціональним НЗЗ через аперіодичну ланку, яку виконано як інтегра­тор 13 із сталою часу τ_И, охоплений жорстким НЗЗ через суматор каналу зворотного зв’язку 12. При наявності сигналів на вході мо­дуля в контурі, що охоплений функціональним НЗЗ, виникає режим періодичних включень, у результаті яких на виході трипозиціино­го реле 15 формується послідовність імпульсів, полярність та скважність яких залежить від полярності та величини вхідних сиг­налів модуля.

Ці імпульси подаються прямо на вихід Z2 модуля, а на вихід Z1 – через підсилювач потужності 16. У результаті інтегрування вихідних імпульсів виконавчим механізмом постійної швидкості фор­мується ПІ-закон регулювання. При цьому постійна часу інтегрування дорівнює постійній часу інтегратора 13 τ_И, а коефіцієнт передачі α_П визначається коефіцієнтом передачі функціонального НЗЗ.

Тривалість імпульсу t_И регулюється шляхом зміни величини ко­ефіцієнта передачі жорсткого позитивного зворотного зв’язку, яким охоплене трипозиційне реле 15 через суматор прямого каналу 14.

У модулі передбачене формування диференційної складової за­кону регулювання для вхідних сигналів Х01 та Х02. Для цього сума вказаних сигналів з виходу демпфера подається на вхід диференціатора 11, виконаного у вигляді реальної диференціюючої ланки з пос­тійною часу τ_Д. Вихідний сигнал диференціатора подається на вхід суматора зворотного зв’язку 12, в результаті чого після інтегру­вання вихідних імпульсів модуля виконавчим механізмом формується ПІД-закон регулювання.

Передавальні функції модуля разом з інтегруючим виконавчим механізмом описуються рівняннями:

• при ПІ-законі регулювання

(2.2)

• при ПІД-законі регулюванні

(2.3)

де T_S – час повного ходу виконавчого механізму (час сервомотора), с,

У модулі можливе відключення також інтегральної складової. У цьому випадку реалізуються три- та двопозиційні закони регулювання.

4.2 Принципову електричну схему модуля P027.1 подано на рисунку 2.3. Суматор прямого каналу 14 побудовано на ОП А2 з високоомними входами, охопленому НЗЗ через резистор R6 та конденсатор С3. На неінвертуючому вході ОП включений демпфер 10 у вигляді аперіодичної ланки R2-C2, що перетворює суму сигналів X01 та Х03. Постійна часу демпфера плавно регулюється потенціометром R2 та зв’язана з параметрами схеми залежністю

(2.4)

де α – положення ручки потенціометра R2;

R2 – величина повного опору потенціометра R2, Мом;

С2 – величина ємності конденсатора С2, мкф.

На інвертуючому вході суматора підсумовуються вхідний сигнал Х2 та сигнал з виходу суматора каналу НЗЗ. Коефіцієнт передачі суматора за всіма трьома входами Х1-ХЗ дорівнює 25-35. ОП А2 балансується змінним резистором R9.

Диференціатор 11 побудовано на ОП А1 з високоомними входами. Сигнал на його вхід надходить через конденсатор демпфера С2, який для цього вузла є диференціюючим.

Постійна часу диференціювання τ_Д регулюється плавно потенціометром R10 («τ_Д») та дискретно замикачем Sl («×1», «×10», «Выкл»). Величина τ_Д зв’язана з параметрами схеми залежністю

(2.5)

де α = 0,1...1 – доля вихідної напруги ОП А1, що знімається з точ­ки з’єднання резисторів R11 та R13 відносно загальної точки (ОТ) схеми при даному положенні ручки потенціометра R10;

R_Д – величина опору зворотного зв’язку диференціатора, МОм, причому:

– при положенні замикача S1 «×1»;

R_Д = R7 – при положенні замикача S1 «×10»;

С2 – величина ємності, мкф.

Вихідна напруга диференціатора дорівнює нулю при будь-якому вхідному сигналі, якщо замикач S1 знаходиться в положенні «Выкл». Диференціатор балансується змінним резистором R5.

Рисунок 2.3 – Принципова електрична схема модуля Р027.1

Трипозиційне реле 16 (трипозиційний тригер) виконано на ОП А4, охопленому НЗЗ через нелінійний елемент, що формує зону нечутливості Δ блока. Нелінійний елемент виконано на діодному мості V2.

Величина Δ плавно регулюється потенціометром R15 («Δ»). Елементи R29, V3, V4, V5 призначені для стабілізації вихідних напруг на виході тригера.

Формування закону регулювання виконується з допомогою функціонального НЗЗ модуля, що містить інтегратор 13, побудований на ОП А5, суматор каналу зворотного зв’язку 12, побудований на ОП A3 та ланцюг жорсткого НЗЗ інтегратора, що має паралельно з’єднані резистори R32 та R33 при положенні замикача S2 «×1» або резистор R32 при положенні замикача S2 «×10».

Постійна часу інтегрування τ_и регулюється плавно потенціомет­ром R20 («τ_и») та дискретно за допомогою замикача S2 («×1», «×10», «Выкл»). Величина τ_и зв’язана з параметрами схеми залеж­ністю

(2.6)

де α = 0,1...1 – доля вихідного сигналу суматора прямого каналу, що знімається з точки з’єднання резисторів R16, R18 відносно за­гальної точки схеми, при даному положенні повзунка потенціометра R20;

R_I – величина опору, МОм, причому

– при положенні замикача S2 «×1»;

R_I = R32 – при S2 «×10»;

С9 – величина ємності, мкф.

Коефіцієнт передачі модуля α_П плавно регулюється потенціометром R37 («α_П»). Величина α_П зв’язана з параметрами

схеми співвідношенням

(2.7)

де β = 0,03...1 – доля вихідного сигналу трипозиційного реле, що знімається з движка потенціометра R37 відносно ОТ;

R41, С9 – величини опору та ємності відповідно, МОм та мкф.

Тривалість інтегральних імпульсів t_И модуля регулюється плавно потенціометром R43 («t_И»).

Підсилювач потужності містить два канали, що спрацьовують при протилежних полярностях вхідного сигналу. Кожний канал скла­дається з блокінг-генератора (виконаного на транзисторах V6 та V7) та транзисторів, що працюють у ключовому режимі (V10 та V11). Елементи R61, R62, V19, V20 призначені для захисту та обмеження струму в світлодіодах, розташованих на передній панелі блока, а елементи V12-V14 – для захисту транзисторів V10, V11 при індук­тивному навантаженні.

При введенні сигналу заборони на керування навантаженням блока бази транзисторів V6 та V7 блокінг-генераторів закорочуються з ОТ модуля, імпульси в колекторному ланцюгу блокінг-ге­нераторів відсутні і вихідний сигнал Z1 дорівнює нулю при будь-якому вхідному сигналу модуля.