Элементная база типовых электрических регуляторов

Билет 14. Вопрос 1.

ЭЛЕМЕНТНАЯ БАЗА ТИПОВЫХ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ РЕГУЛЯТОРОВ.

Современные электрические регуляторы компо­нуются на элементах интегральной технологии изготовления – интегральных микросхемах, на которых реализуются основные составляющие законов регулирования иих функ­циональные связи: масштабирование, суммирование, инте­грирование, дифференцирование, гальваническое разделе­ние, преобразование сигналов, логические операции. Эти основные операции выполняются с помощью операционных усилителей (ОУ), охваченных отрицательной обратной связью, и логических устройств.

К операционным усилителям относят интегральные усилители постоянного тока с большим коэффициентом уси­ления, позволяющим при введении отрицательной обратной связи получать свойства, определяемые только параметрами этой связи. Такой операционный усилитель имеет коэффици­ент усиления k_у > 5×10⁵, высокое входное сопротивле­ние R_вх→ ∞ и низкое выходное.

На рисунке 27 приведены схемы формирования: масштабирования и суммирования – а), интегрирования – б), дифференцирования – в) входных сигналов с помощью операционных усилителей.

Рисунок 27 – Схемы формирования законов регулирования

Согласно закону Кирхгофа для точки А (рисунок 27a) уравнение токов записывается таким образом:

и преобразуется, используя k_y®¥ и е®0, к виду:

,

где  - коэффициенты масштабиро­вания входных сигналов.

Следовательно, выходной сигнал равен сумме масшта­бированных входных сигналов:

Для тока в емкости С (рисунок 27б) можно записать сле­дующее уравнение:

и используя К→ ∞ и R→ ∞:

,

где Т_и= R₁C - постоянная интегрирования.

Уравнение Кирхгофа d в схеме дифференцирования (рисунок 27в) будет иметь вид

,

которое при К→ ∞ и R→ ∞ трансформируется в:

,

где Т_д=К_осС – постоянная дифференцирования.

В сложных электрических цепях, реализующих схемы электрических регуляторов, возможно ложное заземление линии. Для уменьшения влияния таких помех вводится гальваническая (кондуктивная) развязка входных и выходных цепей отно­сительно цепи питания и между собой. Это, как правило, в электрических схемах осуществляется при последовательном подключении нескольких входов к одному информационному сигналу, а в схемах суммирования для повышения помехоустойчивости.

На рисунке 27г,д приведены способы развязки цепей с помощью модуляции-демодуляции и оптронных преобразователей. Входной сигнал постоянного тока U_вх модулятором М преобразуется в импульсное напряжение, поступающее на разделительный трансформатор Тр. Последний осуществляет развязку, а выходной сигнал в демодуляторе ДМ выпрямляется, сглаживается фильтром Ф и поступает на выход.

Более современная схема, базируется на оптронной паре «светодиод СД - фототиристор ФТ». Входной импульсный сигнал включает светоди­од и переводит фототиристор в проводящее состояние, замы­кая цепь нагрузки Е.