Файл: Чижов, А. А. Автоматическое регулирование и регуляторы в пищевой промышленности учебник.pdf

Приборы серии РПИБ состоят из измерительного и элект­ ронного блоков. Измерительный блок предназначен для сумми­ рования и компенсации сигналов, поступающих от датчиков. Электронный блок служит для усиления сигнала, поступающего от измерительного блока, электронного дифференциатора или других функциональных блоков, для управления пусковым уст­ ройством исполнительного механизма регулирующего органа и для формирования соответствующего закона регулирования.

Структурная схема регуляторов системы МЗТА приведена на рис. 177. Сигналы от датчиков 1, пропорциональные по величи­ не измеряемым параметрам, поступают в электронный регуля­ тор 2. Сигнал от датчика может поступать на измерительный блок регулятора через дифференциатор 12 или через специаль­ ный размножитель сигналов 11. Заданное значение регулируе­ мого параметра устанавливается задатчиком 3. В измерительном блоке ИБ регулятора, схема которого зависит от типа и количе­ ства применяемых датчиков, сигналы суммируются и сравнива­ ются с заданием. При отклонении от заданной величины сигнал разбаланса поступает на электронный блок ЭБ.

Выходной элемент ВЭ электронного блока воздействует на пусковое устройство 4 исполнительного механизма 5 и устройст­ во обратной связи по выходному сигналу ОС. В схеме регулято­ ра имеется переключатель управления 6, ключ дистанционного управления 7 и указатель положения 8 регулирующего органа 9. Бесконтактный датчик положения 10 может обеспечить обрат­ ную связь по положению регулирующего органа.

Электронные блоки регуляторов системы МЗТА выпускают­ ся трех типов: бесконтактное регулирующее устройство РПИ,

Рис. 177. Структурная схема регуляторов системы МЗТА.

240

контактное регулирующее устройство ЭР-62 и прибор ЭК.П-62. Выходными сигналами РПИ и ЭР-62 являются последователь­ ные электрические импульсы постоянного тока, управляющие исполнительными механизмами. Выходной сигнал ЭКП-62 —

приведена на рис. 178. Блок состоит из суммирующего каскада /, модулятора II, триггера III, выходного каскада IV, трансформа­ тора обратной связи V и устройства обратной связи VI.

Суммирующий каскад выполнен на электронной лампе Л (двойном триоде) как балансный усилитель постоянного тока и является фазочувствительным и фазоселективным. На сетку левого (по схеме) триода лампы поступает входное напряжение от измерительного блока (зажимы 14—15), а на сетку правого (по схеме) триода лампы подается напряжение обратной связи от узла изодрома. Нагрузками триодов являются сопротивления Ri и R5, которые шунтированы конденсаторами для сглаживания пульсаций. Выходное напряжение суммирующего лампового кас­ када снимается с конденсатора С6, напряжение постоянного то­ ка на котором представляет собой разность напряжений на на­ грузках триодов лампы. Если отсутствуют оба сигнала (входной и обратной связи), то каскад балансируется потенциометром Rß («Корректор»).

Выходное напряжение с конденсатора CGпреобразуется мо­ дулятором ТI и Т2, триоды которого работают в ключевом режи­ ме, в прямоугольные импульсы. Диоды Д2 и Дз служат для фор­ мирования близкого к прямоугольному опорного напряжения, источником которого является обмотка V трансформатора Три

сцелью уменьшения времени переключения триодов. Зона не­ чувствительности настраивается отрицательной обратной связью

свыхода модулятора (сопротивление R&) через конденсатор С\ на левую сетку лампы. С выхода модулятора напряжение пря­

моугольной формы поступает на дифференцирующую цепочку, состоящую из конденсатора С7 и входного сопротивления быст­ родействующего триггера с двумя устойчивыми состояниями. Так как постоянная времени дифференцирующей цепочки в 100 раз меньше полупериода опорного напряжения модулятора, то конденсатор С7 практически будет заряжаться в самом начале полупериода и напряжение на входе триггера будет представ­ лять собой последовательность управляющих импульсов. Эти импульсы служат для управления триггером с двумя устойчивы­ ми состояниями.

Триггер состоит из двух триодов, для питания которых слу­

и Сд. Делителями сопротивлений Rn, R 1 9 и R is, R20 задается ток базы каждого из триодов. Нагрузкой триода Та служат обмот­ ка III трансформатора Трг и сопротивление R\ß, а триод Г4 на-

241

242

Рис. 178. Принципиальная схема электронного блока РПИ.

гружен той же обмоткой и сопротивлением R 1 5 . Если триод Т3 открыт, то ток коллектора триода, протекая через сопротивление R іб и часть обмотки III Тр3, создает запирающее напряжение для триода Т4. Если триод Г3 закрыть управляющим сигналом, кото­ рый поступает на его базу через конденсатор С7, то триод Т4 от­ кроется базовым током, создаваемым делителем R і8, R 2Q. При этом коллекторный ток триода Т4, протекая через сопротивление Я1 5 , запрет триод Г3 до момента прихода управляющего сигнала на его базу. Таким образом, получается два устойчивых состоя­ ния триггера.

Триггер связан с выходным каскадом через трансформатор Тр3. Если амплитуда импульсов достаточна для управления, то триггер будет опрокидываться два раза за периода на обмотках Тр3 будет появляться прямоугольное напряжение, фаза которо­ го будет зависеть от полярности напряжения на выходе лампо­ вого каскада. Конденсатор С7 заряжается, когда триод Ті от­ крыт, и разряжается, когда триод Ті закрыт. Сопротивления Я1 5 и Яіб служат для осуществления в триггере положительной об­ ратной связи по току, а положительная связь по напряжению осуществляется сопротивлением Rie и ближней к нему частью

каскада, который нагружен пусковым устройством исполнитель­ ного механизма. Обмотки III и IV трансформатора Тр2 являют­ ся источником питания выходного каскада. Диоды Д6—Ди уча­ ствуют в формировании постоянного напряжения, которое сни­ мается с клемм 7, 8 и 9, а диоды Д2 о—Дгз — в формировании переменного напряжения, снимаемого с клемм 19, 8 и 20. Диоды Д і4 —Д 1 7 и сопротивления R2\ и R22 образуют запирающее на­ пряжение для триодов Т5 и Т6.

Нагрузкой выходного каскада является также первичная об мотка трансформатора обратной связи Тр4, вторичная обмотка которого связана с узлом изодрома, образованного конденсато­ ром Сз и сопротивлениями R9, Ri3, R i4, R27, R28 и R29. Трансфор* матор Tp4 выбран таким образом, что в полупериод, когда триод выходного каскада закрыт, амплитуда напряжения на обмотке II значительно больше напряжения зажигания неоновой лампы НЛ, причем конденсатор С3 заряжается в ту часть полупериода, когда напряжение на обмотке превышает напряжение горе­ ния НЛ.

При изменении фазы напряжения на Тр3 неоновая лампа бу­ дет пропускать ток в противоположном направлении из-за из­ менения полярности амплитудного значения на обмотке II Тр4, превышающего напряжение горения НЛ. В результате напря­ жение на конденсаторе С3 изменит свою полярность. Таким образом, неоновая лампа является фазочувствительным выпря-

243

мителем, одновременно разделяя цепь заряда и разряда кон­ денсатора С3 для обеспечения независимости настроек регулято­ ра. Время изодрома устанавливается сменным сопротивлением Rg. Скорость связи изменяется плавно сопротивлением R n и сту­ пенчато — сопротивлением R із. Максимальная скорость связи задается сопротивлением R27. Диапазон изменения длительности импульсов определяется сопротивлением R29. Длительность им­ пульсов регулируется сопротивлением ДгвРегулятор реализует пропорционально-интегральный закон регулирования (ПИ-за-

кон).

На предприятиях пищевой промышленности широко приме­ няется в настоящее время к о н т а к т н о е р е г у л и р у ю щ е е у с т р о й с т в о ЭР-62 (рис. 179). Электронный блок состоит из двухкаскадного электронного усилителя, выходных реле Р\ и Р-2 и устройства обратной связи. Первый каскад электронного уси­ лителя собран на двойном триоде Л\ по балансной схеме. Если напряжения на сетках триодов равны, то их анодные теки рав­ ны и на выходе каскада напряжение равно нулю. При помощи потенциометра «Корректор» можно откорректировать работу каскада. Нагрузка обоих триодов находится в катодной цепи. Отрицательное смещение на сетках по отношению к катодам обеспечивается подачей постоянного напряжения на сопротивле­ ние Rg через вентиль В\ от вторичной обмотки III трансформа­ тора Тр 1 . Конденсатор С5 служит для сглаживания пульсаций

244

напряжения смещения, а конденсаторы С3 и С4 — для уменьше­ ния пульсаций напряжения на сопротивлениях нагрузки.

Входной сигнал от соответствующего измерительного блока поступает на зажимы 14, 15 электронного блока. Сопротивление Ri и конденсатор С\ образуют фильтр, через который на сетку лампы Л\ поступает только постоянная составляющая сигнала, фіагрузка левого триода лампы Л і (сопротивления /?4 и часть / ? з ) включена в катодную цепь и па вход, обеспечивая работу усилителя в режиме катодного повторителя. Чтобы обеспечить при этом равновесие балансной схемы (при отсутствии входного сигнала), напряжение с нагрузки левого триода поступает на сетку правого триода лампы Л ь на которую поступает также напряжение (через сопротивление R3) с выхода цепи обратной связи.

При поступлении напряжения сигнала на левую сетку лампы Л 1 в зависимости от его полярности увеличивается или умень­ шается анодный ток левого триода, равновесие первого каскада усилителя нарушается и через сопротивление Rs напряжение той или иной полярности подается на вход второго каскада. Второй каскад электронного усилителя собран на двойном трио­ де Л 2 по схеме баланса тока и является усилителем мощности.

Триоды лампы включены последовательно и питаются постоян­ ным током от обмотки VI трансформатора Трі через вентили ß 4 и В$. Конденсаторы С9 и Сю сглаживают пульсации питающего напряжения. Нагрузкой усилителя служат два электромагнит-’ ных реле Р\ и Р2. Второй каскад построен так, что при отсутст­ вии напряжения на его входе токи, идущие через триоды, равны, падение напряжения на триодах будет одинаковым, а напряже­ ние на нагрузке равно нулю, так как оба реле включены в диа­ гональ моста, образованного конденсаторами С9 и Сю и триода­ ми лампы Л2.

При отклонении регулируемой величины от заданного значе­ ния на сетку нижнего триода лампы Л2 подается напряжение, сопротивление триода увеличивается или уменьшается в зави­ симости от полярности сигнала и на нагрузке появляется напря­ жение. Селективность срабатывания реле в зависимости от на­ правления тока в нагрузке обеспечивается включением последо­ вательно с их обмотками вентилей В2 и В3, один из которых пропускает ток в одном направлении, другой — в противопо­ ложном.

Реле Р1 и Р2 имеют нормально открытые контакты, через ко­ торые подается напряжение постоянного тока от вторичной об­ мотки II трансформатора Тр2 через выпрямитель В6 на испол­ нительный механизм и устройство обратной связи, состоящее из переменного сопротивления Яц, постоянного сопротивления Ru, конденсатора С2, сменного сопротивления R9 и переменного со­ противления R7.

245

■ '220В от стабилизатора

Рис. 180. Схема электронного блока ЭКП-62.

Блок ЭКП-62 (рис. 180) состоит из двух каскадов усиления, охваченных отрицательной обратной связью. Первый каскад электронного усилителя ЭКП-62 аналогичен входному каскаду электронного усилителя ЭР-62; второй каскад, являющийся уси­ лителем мощности, собран на лампе Л2 (двойном триоде 6Н1П) и представляет собой модулятор с анодным питанием перемен­ ным током от обмотки силового трансформатора Тр2. При отсут­ ствии сигнала небаланса токи в левой и правой частях обмотки / трансформатора Тр3 равны, но противоположны по направле­ нию. При этом магнитный поток в сердечнике выходного транс­ форматора Трз отсутствует и напряжение на его выходных об­ мотках равно нулю. При появлении сигнала разбаланса это рав­ новесие нарушается так, что фаза напряжения на вторичной об­ мотке трансформатора Трг зависит от *фазы сигнала разба­

ланса.

Сигнал, пропорциональный величине рассогласования, посту­ пает с обмотки IX трансформатора Тр3 в устройство гибкой об­ ратной связи, состоящее из потенциометра Ru, конденсатора С2 и сменного сопротивления Сигнал обратной связи подается на правую сетку лампы Л и обеспечивая работу блока по ПИ-за- кону.

Как указывалось (см. рис. 177), регуляторы состоят из из­ мерительного и электронных блоков. Электронные блоки были рассмотрены выше. Измерительные же блоки, выполняемые конструктивно отдельно, выпускаются следующих основных мо­ дификаций.

Блоки И-ІП-62 и И-ІѴ-62 применяются в схемах различных

в котором алгебраически суммируются сигналы от датчиков и задатчика, и усилительного каскада, где усиливается напряже­ ние разбаланса, пропорциональное отклонению регулируемых величин от заданного значения. Измерительный блок И-ІП-62 работает в комплекте с тремя датчиками, а И-ІѴ-62 — с че­ тырьмя.

Блок И-Т-62 применяется для работы с термопарой, блок И-Т2-62 — для работы с термопарой и каким-либо датчиком пе­ ременного тока. В этих блоках термоэлектродвижущая сила термопары сравнивается с сигналом задания, а сигнал небалан­ са усиливается в усилительном каскаде. Выход усилителя явля­ ется входным сигналом для электронного блока, формирующего закон регулирования.

Блоки типа И-С-62 и И-2С-62 предназначены для работы с одним и двумя (соответственно) Термометрами сопротивления. Термометр сопротивления в блоке И-С-62 включается в одно из плеч мостовой измерительной схемы. При изменении темпе­ ратуры возникает напряжение на вершинах моста, которое срав­ нивается с напряжением задания. Возникающее напряжение

247