книги из ГПНТБ / Штейнберг, Ш. Е. Промышленные автоматические регуляторы

выполняют также простейшие операции с сигналами датчиков: алгебраическое суммирование, умножение на постоянный регулируемый коэффициент и т. п. Функ­ циональное назначение различных измерительных бло­ ков приведено в табл. 4-1. Электрическая коммутация между измерительным и формирующим блоками осуще­ ствляется соответствующими соединениями на задней стороне корпуса регулирующего прибора, где располо­ жены зажимы обоих блоков.

В системе ЭАУС характеристики измерительных бло­ ков и датчиков не зависят от параметров настройки формирующих блоков. Поэтому в соответствии с реко­ мендациями § 2-2 при расчете настройки датчик и изме­ рительный блок удобно отнести к объекту регулирова­ ния.

а) ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЕ БЛОКИ И-111-62 и M-IV-62

Блок И-ІІІ-62 предназначен для алгебраического сум­ мирования и нормализации сигналов дифференциальнотрансформаторных, индукционных или реостатных дат­ чиков переменного тока. Принципиальная схема изме­ рительного блока приведена на рис. 4-9, где показано подключение индукционного дифференциально-тран­ сформаторного 2 и реостатного 3 датчиков. Каждый из них питается от отдельной вторичной обмотки трансфор­ матора. При отклонении плунжера или движка реостат­ ного датчика от среднего положения на соответствую­ щем потенциометре Чувствительность возникает напря­ жение переменного тока, пропорциональное этому отклонению, фаза напряжения определяется знаком от­ клонения. Доли этих напряжений, зависящие от поло­ жения движков Чувствительность, суммируются с на­ пряжением, зависящим от положения задатчика и подаются на первичную обмотку входного трансформато­ ра Тр2. Транзистор 77 включен по схеме с общим эмит­ тером. Напряжение, снимаемое с диода ДЗ, служит для смещения рабочей точки транзистора. Для стабилиза­ ции напряжения смещения служит кремниевый стаби­ литрон. Напряжение, подаваемое на коллектор три-

132

ода, выпрямляется в двухполупериодном выпрямителе В. Для стабилизации напряжения на выпрямителе слу­

в оба полупериода питающего напряжения. Эти токи через сопротивление нагрузки протекают в разных на­ правлениях. Постоянная составляющая напряжения на нагрузке равна нулю. При появлении сигнала коллек-

Рис. 4-9. Принципиальная электрическая схема блока И-Ш-62.

торный ток увеличивается в один полупериод и умень­ шается в другой. При этом изменяется величина паде­ ния напряжения на R1 в различные полупериоды. Для выделения постоянной составляющей этого переменного напряжения служит конденсатор С1. Перед входом в формирующий блок регулятора установлена дополни­ тельная ЯС-цепочка, включенная по схеме апериодиче­ ского звена (R2, R3, С2). С помощью резистора R3 мо­ жно изменять постоянную времени этого звена (демп­ фера) . Коэффициент усиления транзисторного усилителя равен примерно 50. Диапазон линейности + 6 е. Мак­ симальные величины коэффициентов усиления по кана­ лу каждого из датчиков &иі = 45. Инерцией усилителя по сравнению с инерцией демпфирующей цепочки мож­

133

виде

стоянная времени демпфера, изменяемая с помощью движка потенциометра R3 в пределах 0,04—13,2 сек.

Блок H-IV-62 служит для суммирования сигналов четырех датчиков переменного тока; его принципиаль­ ная схема отличается от схемы И-ІІІ-62 наличием не трех, а четырех мостов переменного тока. Вторичные обмотки трансформатора Tpl питают не по одному, как в блоке И-Ш-62, а по два датчика.

б) ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЙ БЛОК И-Т-62

Измерительный блок И-Т-62 служит для усиления и компенсации сигнала термопары; его принципиальная схема приведена на рис. 4-10. Электродвижущая сила термопары подключается к измерительному блоку че­ рез коробку холодных спаев (КХС), которая служит для компенсации изменения температуры окружающего воз­ духа. Измерительный мост состоит из резисторов R1— R9. Напряжение подводится к диагонали моста от вто­ ричной обмотки / / трансформатора Tpl. Оно выпрям­ ляется диодом Д1 и фильтруется .цепочкой R10-C1. Для стабилизации напряжения питания используется стаби­

стабилитрона. Напряжение на диагонали измерительно­

ют наводки на линии от термопары до измерительного блока. Напряжение постоянного тока усиливается и мо­ дулируется магнитным усилителем МУ, собранным на двух кольцевых магнитопроводах. Первичная обмотка магнитного усилителя питается от вторичной обмотки / /

134

трансформатора Tpl. Благодаря включению стабили­ тронов ДЗ, Д4 ток через первичную обмотку имеет по­ стоянную составляющую, поэтому первичная обмотка выполняет также функции обмотки подмагничивания. Вторичная обмотка охватывает оба магнитопровода. Ем­ кость СЗ является резонансной для частоты 50 гц. На­ пряжение с выхода магнитного усилителя подается на входной трансформатор Тр2 и далее на транзисторный усилитель. Последний идентичен усилителю в блоке И-Ш-62. На выходе этого усилителя демпфер отсутст­ вует, поскольку пульсации на выходе термопар обычно имеют очень низкую частоту.

Инерция термопар (см. § 4-2) значительно больше инерции измерительного блока (0,1—0,2 сек), поэтому последний можно считать усилительным звеном с коэф­ фициентом усиления по постоянному напряжению при­

в) ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЙ БЛОК И-Т2-62

Измерительный блок И-Т2-62 позволяет суммировать сигнал термопары с сигналами двух датчиков перемен­

схемы ничем не отличается от блока И-Т-62. На выходе

где коэффициенты a-i и а2 (0—1) определяются положе­ нием соответствующих ручек резисторов R16, R17 (чув­ ствительность); & и 2 ~ 6 7 — к о э ф ф и ц и е н т усиления по на­ пряжению от датчиков переменного тока (входом явля­ ется напряжение на резисторах R16, R17, выходом — на­ пряжение на входе в формирующий блок); &из — коэф­ фициент усиления по каналу от термопары, как и для

136

г) ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЕ БЛОКИ И-С-62 И И-2С-62

Блок И-С-62 используется для преобразования прира­ щения сопротивления термометра сопротивления в про­ порциональное изменение напряжения -постоянного то-

Рис. 4-12. Принципиальная электрическая схема блока И-С-62.

ка. Принципиальная схема блока изображена на рис. 4-12. Измерительное устройство представляет собой мост переменного тока, одним из плеч которого является тер­ мометр сопротивления ТС. Заданное значение темпера­ туры может устанавливаться задатчиком R2 (ЗРУ-24) или корректором R1. Питание моста осуществляется от вторичной обмотки / / трансформатора Tpl. Изменение температуры вызывает изменение сопротивления термо­ метра. На диагонали моста появляется переменное на-

138

пряжение. Напряжение питания изменяется резистором R3. С помощью этого резистора устанавливается чув­ ствительность измерительного блока. Появившееся на­ пряжение сигнала ошибки поступает через входной трансформатор Тр2 на транзисторный усилитель, кото­ рый идентичен усилителям в рассмотренных ранее ти­ пах измерительных блоков. Демпфер на выходе блока

RZ

Рис. 4-13. Принципиальная электрическая схема блока И-2С-62.

отсутствует. Блок И-С-62 по сравнению с инерционно­ стью термометров сопротивления может считаться безинерционным звеном, коэффициент усиления плавно

его принципиальная схема приведена на рис. 4-13. В из­ мерительном устройстве суммируются сигналы с диаго­ налей двух одинаковых мостов переменного тока. Каж­ дый из мостов и транзисторный усилитель ничем не от­ личаются от этих элементов в блоке И-С-62.

139

д) ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЙ БЛОК И-МК-6І

Блок И-МК-62 преобразует сигнал датчика кислородомера МК-59 при подключении его к формирующему бло­ ку регулятора. В измерительном блоке можно суммиро­ вать сигналы датчика МК-59 и датчика переменного то-

Камеры

е.,

ка (дифференциально-трансформаторного, индукцион­ ного, реостатного). От этого блока осуществляется пи­ тание электрических цепей датчика. Измерительный блок имеет зажимы для подключения к нему регистри­ рующего прибора. Принципиальная электрическая схе­ ма блока И-МК-62 вместе с датчиком МК-59 приведена на рис. 4-14. В датчике МК-59 имеются две рабочих Р

140

и две компенсационных камеры К, температура в кото­ рых поддерживается на уровне 70° С с помощью специ­ ального двухпозиционного регулятора. Чувствительные элементы нагреваются протекающим по ним током. Ка­ меры находятся в поле постоянного магнита. В одной из рабочих и в одной из компенсационных камер нахо­ дится эталонный газ, а через вторую рабочую камеру пропускается исследуемый газ; во второй компенсаци­ онной камере находится воздух.

Функционирование датчика кислородомера объясня­ ется парамагнитными свойствами свободного кислорода, которые теряются при нагревании кислорода. Поступаю­ щий в камеру с газом кислород втягивается в поле по­ стоянного магнита, нагревается вблизи чувствительного элемента и теряет свои магнитные свойства. Вновь по­ ступающие более холодные порции кислорода вытесня­ ют нагретый, образуется постоянное движение кислоро­ да около чувствительного элемента — «магнитное дутье».

Чем больше содержание кислорода в камере, тем больше эффект «магнитного дутья», т.е. тем интенсив­ нее теплоотвод от чувствительного элемента. Таким об­ разом, температура и электрическое сопротивление чув­ ствительного элемента зависят от содержания кислоро­ да во второй рабочей камере.

Резисторы Ra, являющиеся чувствительными элемен­ тами в рабочей и компенсационных камерах, включены по схеме моста. Питание моста через трансформатор Тр7 осуществляется от стабилизированного источника питания. Для настройки рабочей и компенсационной ка­ мер в плечах моста установлены переменные резисторы RK. С диагоналей мостов снимаются переменные напря­ жения, которые через трансформаторы Тр5, Трб пода­ ются на сетки лампы ЛІ (6Н1П). Анодные цепи лампы питаются постоянным напряжением от блока И-МК-62, которое снимается со вторичной обмотки IV трансфор­ матора Tpl, выпрямляется диодом Д4 и фильтруется цепочкой C3-R4-C4. Переменная составляющая анодно­ го тока в одной половине лампы зависит от величины разбаланса в рабочей камере, переменная составляю­ щая во второй половине лампы — от величины разбалан­ са в камерах с эталонным газом, она всегда постоянна. Каждая из переменных составляющих подается на пер­ вичную обмотку трансформаторов ТрЗ и Тр4. Напряже­ ние на вторичной обмотке трансформатора Тр2, опре-

141