CS206464B1 - Zapojení pro zpracování analogových signálů obsahujících rušivé signály - Google Patents

Abstract

Zapojení pro zpracování analogových signálů, obsahujících rušivé signály veličiny zjištované čidlem, například teploty, rychlosti apod., zejména pro regulační soustavy» Analogový výstup čidla veličiny je zapojen přes zesilovač na komparátor přes derivační čela a usměrňovač. Výstup komparátoru je zapojen na propojovací transistor, k jehož výstupu je paralelně s parnětovým kondenzátořem zapojen výstupní transistor.

Description

Zapojení pro zpracování analogových signálů, obsahujících rušivé signály veličiny z jištované čidlem, například teploty, rychlosti apod., zejména pro regulační soustavy»

Analogový výstup čidla veličiny je zapojen přes zesilovač na komparátor přes derivační čela a usměrňovač. Výstup komparátoru je zapojen na propojovací transistor, k jehož výstupu je paralelně s parnětovým kondenzátořem zapojen výstupní transistor.

206 464

Vynález se týká zapojení pro zpracování analogových signálů obsahujících rušivé signály, zejména pro regulované soustavy apod.

Regulovaná nebo jinak zpracovávaná veličina, například rychlost, teplota apod. charakterizující soustavu, je vhodným čidlem prováděna na elektrický signál, který je dále zpracováván, například v regulačních obvodech regulované soustavy»

Protože čidlo veličiny a obvod pro její převod na elektrický signál nejsou místěny přímo u regulované nebo jiné vyhodnocovací soustavy, působí na analogový signál rušivé signály prostředí. Další rušivé signály vznikají například při měření teploty bezkontaktním měřičem na povrchu pohybujícího se vodiče. Následkem jeho pohybu, mechanického chvění a nečistot na povrchu vodiče dochází k tomu, že skutečný signál odpovídající velikosti teploty je zatížen krátkodobým chybovým signálem časio značné velikosti.

Jsou známa zapojení pro omezení rušivých a náhodných chybových signálů pomocí filtrů, kterými elektrický ,signál prochází. Účinná filtrace vede sice k potlačení rušivých signálů, ale současně zhoršuje dynamiku regulace. Každá regulovaná soustava se vyznačuje frekvenčním přenosem, který také určuje mezní frekvenci, kterou soustava přenáší. V případě použití filtru, jehož mezní kmitočet leží ve frekvenčním pásmu dané regulační soustavy, zhorší se dynamika regulace, tj. doba pro vyrovnání poruchy a zvětší se rozkmit v regulované veličině. Například u soustavy, u níž je regulována teplota na povrchu žíhaného vodiče vznikají poruchové signály následkem elektrického rušení a náhodných poruch ve frekvenčním pásmu regulované soustavy. Použití filtru vede k rozkmitu regulované teploty a k prodloužení jejího ustálení. Podobně je tomu u rychlých pohonů, kde rušivé signály většinou leží rovněž ve' frekvenčním pásmu soustavy.

Uvedené nevýhody v podstatě odstraňuje zapojení pro zpracování analogových signálů podle vynálezu, jehož, podstata spočívá v tom, že analogový výstup Čidla veličiny je zapojen přes zesilovač na komparátor přes derivační člen a usměrňovač. Výstup komparátorů je zapojen na propojovací transistor, k jehož výstupu je paralelně s paměťovým kondensátorem zapojen výstupní transistor.

Vynález vznikl z úvahy, že každá fyzikální soustava, regulovaná i neregulovaná je charakterizována přechodovou charakteristikou, která udává maximální nárůst, vyhodnocované veličiny. U soustavy představované topným obvodem, například u elektrické pece, ohřívacího systému výtlačného stroje, žíhané délky vodiče apod. je možný pouze mezní nárůst teploty, který závisí na charakteru soustavy, tj. na řádu soustavy, napájecího napětí topného elektrického obvodu apod. Podobně je tomu například u soustavy představované' elektrickým pohonem sestávající z motoru a připojené zátěže, Jsou-li regulovanou veličinou otáčky pohonu, je možný pouze mezní nárůst ve velikosti otáček. Větší hodnota není fyzikálně opodstatněná a není možná.

Vyřešení problému realizované v příkladu zapojení podle vynálezu je dále popsá no a jeho činnost vysvětlena a pomocí výkresu, na němž je vstupní analogový signál neznázorněného čidla, například termočlánku, rychlosti, bezkoiiuaxtního měřiče teploty apod. přiveden na vstup zesilovače Z, kde je upraven na žádoucí napětovou úroveň. Výstup zesilovače £ je spojen s derivačnim členem D, k jehož výstupu je připojen usměrňovač U, na jehož výstupu je absolutní hodnota derivovaného napětí, které se přivádí na komparátor K, na jehož výstupu je napětí takové polarity, že při překročení nastavitelné hodnoty komparačního napětí komparátoru K vypíná propojovací transistor TI, s výhodou unipolární.

Kromě toho je zesilovačem Z zesílený analogový signál přiveden na jeden vývod unipolárního propojovacího transistoru TI, jehož druhý vývod je spojen s paměíovým kondenzát ořem CJ3, připojeným na nulovou svorku, jednak s~vysokoohmovým vstupem oddělovacího výstupního transistoru T2, s výhodou rovněž unipolárního. K výstupu tohoto transistoru T2 je připojen filtr 3?, na jehož výstupu je pak analogové napětí pro zpracování v regulátoru nebo v jiném vyhodnocovacím obvodu. Mezní frekvence filtru P je vyšší než mezní kmitočet přenášený soustavou.

Činnost zapojení je následující: Vstupní analogový signál z neznázorněného čidla zpracovávané veličiny je podle potřeby zesílen zesilovačem Z, v příkladu provedení tvořeným operačním zesilovačem, ve známém zapojení. Velikost zesílení je dána poměrem vstupního odporu zesilovače a odporu zpětné vazby. Zesílený analogový signál se přivádí na vstup derivačního členu D, který je tvořen operačním zesilovačem 0Z1. přičemž velikost derivační časové konstanty je určena odpory Rl,

R2 a velikostí kondenzátoru 01.

/ 1 .·

Výstup derivačního členu D je zapojen na vstup usměrňovače U, ná jehož výstupu vzniká rovné absolutní hodnotě vstupního napětí, jehož, polarita vzhledem k nulové svorce může být kladná nebo záporná. V příkladu provedení znázorněném na výkrese jde o polaritu kladnou. Výstup usměrňovače U je spojen s komparátorem K tvořeným operačním zesilovačem 0Z2 a budicím trans-rfcořem T3. Porovnávací napětí komparátoru K se nastavuje potenciometrem Pl. Operační zesilovač 0Z2 komparátoru K á budicí transistor T3 jsou zapojeny tak, že při překročení porovnávacího napětí je budicí transistor T3 vyjmut a ná výstupu komparátoru K je napětí řídící unipolární propojovací transistor TI nulové. Tak při velké změně vstupního napětí na komparátor K, která není fyzikálně možná a je vyvolána poruchou, je unipolární propojovací transistor TI rozpojen a napětí na paměťovém kondenzátoru gp je po dobu poruchy stejné hodnoty jako bylo výstupní napětí zesilovače Z před vznikem poruchy. Po skončení poruchy spíná propojovací transistor TI a jeho napětí odpovídá napětí na výstupu zesilovače Z, Vývody unipolárního propojovacího, transistoru TI jsou přemostěny sériovým RC členem působícím jako propojovací a filtrační člen při déletrvajícính poruchách, kdy napětí na výstupu kondenzátoru C sleduje střední hodnota napětí na výstupu.zesilovače Z. ·

Napětí na paměťovém kondenzátoru Gp se přivádí na ovládací elektrodu oddělovacího unipolárního výstupního transistoru T2 a velkým vstupním odporem, aby nezatížil paměťový kondenzátoř Cpi řotenciometr Γ2 slouží k nastavení pracovního režimu výstupního transistoru T2o Výstupní napětí z oddělovacího unipolárního výstupního transistoru T2 se přivádí přes filtr F, jehož mezní frekvence je vyšší než mezní kmitočet přenášený soustavou, na výstupní svorku V k dalšímu zpracování, například k regulaci.

Při zapojení podle vynálezu pro regulaci teploty na povrchu žíhaného vodiče byly poruchové signály, vznikající následkem nehomogexiity a nečistot povrchu, dosahující až 30 % jmenovité hodnoty signálu odpovídajícímu měřené teplotě, téměř potlačeny.

Claims (4)

1. PŘ B DM Ž I VY ϊίΐ B Z U

   1, Zapojení pro zpracování analogových signálů obsahujících rušivé signály, veličiny zjištované čidlem, například teploty, rychlosti spod,, zejména pro regulační soustavy, vyznačené tím', že analogový výstup čidla veličiny je zapojen přes zesilovač (Z) na komparátor (K) přes derivační člen (D) a usměrňovač (U), výstup komparátoru (K) je zapojen na propojovací transistor (TI), k jehož výstupu je paralelně s paměťovým kondenzátorem (Cp) zapojen výstupní transistor (T2),
2. 2, Zapojení podle bodu 1, vyznačené tím, že propojovacím transistorem (TI) a výstupním transistorem (T2) jsou unipolární transistory.
3. 3, Zapojení podle bodů 1 a 2, vyznačené tím, že na výstupu výstupního transistoru (T2) je zapojen filtr (F), jehož mezní frekvence je vyšěí než mezní frekvence přenášená obvodem.
4. 4» Zapojení podle bodů 1 až 3* vyznačené tím, že mezi vývody propojovacího unipolárního transistoru (TI) je zapojen sériový RC článek.