PL101558B1 - Electronic system for converting position data of a potentiometer into constant current signals - Google Patents

Description

Przedmiotem wynalazku jest elektroniczny uklad do przetwarzania polozenia potencjometru na sygnal pradu stalego, przeznaczony do stosowania zwlaszcza w systemach automatyki przemyslowej, w których zacho¬ dzi potrzeba dokladnego przetwarzania polozenia organu wykonawczego np. silownika lub wartosci zadanej w postaci polozenia potencjometru na znormalizowany sygnal przesylowy pradu stalego.

Stan techniki. Znany jest z polskiego opisu patentowego nr 80989 uklad elektroniczny przetwarzajacy aktualne polozenie elementu ruchomego mechanizmu na wartosc sygnalu przesylowego pradu stalego, zaopa¬ trzony w potencjometr,, którego suwak jest sprzezony mechanicznie z elementem ruchomym mechanizmu.

W omawianym ukladzie potencjometr sterujacy ma koncowe zaciski polaczone z jednej strony poprzez diode, a z drugiej strony poprzez rezystor, równolegle do ukladu szeregowo polaczonego drugiego rezystora z rezysto¬ rem o regulowanej rezystancji, przy czym tak utworzony obwód jest polaczony równolegle z referencyjna dioda i zródlem stalego napiecia zasilajacego. Suwak potencjometru jest polaczony z baza tranzystora tworzacego wraz z drugim tranzystorem dwustopniowy wzmacniacz pradu stalego w ukladzie „wspólny emiter", zas emiter pierwszego tranzystora jest polaczony przez drugi rezystor o regulowanej rezystancji z punktem polaczenia pierwszego rezystora o regulowanej rezystancji z drugim rezystorem.

Znany jest równiez z polskiego opisu patentowego nr 55649 uklad do sygnalizowania zmian napiecia, zawierajacy wzmacniacz tranzystorowy ze wspólnym emiterem, charakteryzujacy sie tym, ze w obwodzie emitera jest wlaczona dioda Zenera.

Znanym jest z polskiego opisu patentowego nr 67350 tranzystorowe zródlo pradu stalego przeznaczone do stosowania jako uklad przetwarzajacy polozenie potencjometru na sygnal pradu stalego. Uklad ten jest utwo¬ rzony z tranzystorowego wzmacniacza dwustopniowego, w którym pierwszy stopien tworza dwa tranzystory polaczone róznicowo, w obwodzie których jest wlaczony potencjometr, którego polozenie zamieniane jest na prad wyjsciowy drugiego stopnia tranzystorowego wzmacniacza.

Znane uklady przetworników polozenia potencjometru na sygnal pradowy wykorzystujace liniowe uklady scalone sa realizowane w oparciu o schemat zródla pradowego opisany w ksiazce Z.Kulka i M.Nadachowski „Li-2 101 558 niowe uklady scalone i ich zastosowanie", WKL, Warszawa, 1974, przy czym napiecie wejsciowe jest pobierane z suwaka potencjometru zasilanego z diody referencyjnej.

Ponadto znane sa równiez inne uklady elektroniczne, na przyklad uklad firmy Honeywali, przetwarzajace polozenie potencjometru na sygnal pradowy. Uklady te sa oparte na wzmacniaczach pradu stalego takich jak tranzystorowe, z przetwarzaniem lub scalone.

Wspólna cecha omawianych ukladów jest zasilanie potencjometru sterujacego ze zródla napiecia odniesie¬ nia, którym najczesciej jest kompensowana termicznie dioda Zenera, wymagajaca starannego doboru punktu pracy, indywidualnie dla kazdego egzemplarza. Potencjometr sterujacy jest zasilany ze zródla napiecia odniesie¬ nia bezposrednio lub przez szeregowy rezystor ograniczajacy prad pobierany z tego zródla. Cecha znanych ukladów jest doprowadzenie napiecia zasilajacego jednym torem, podczas gdy drugim torem jest pobierany sygnal wyjsciowy.

Istota wynalazku. Elektroniczny uklad do przetwarzania polozenia potencjometru na sygnal pradu stalego zawierajacy rezystancyjny mostek polaczony ze zródlem napiecia odniesienia i wzmacniaczem sygnalu rozrów- nowazenia, który z kolei jest polaczony z koncowym wzmacniaczem, ma wyjscie koncowego wzmacniacza pola¬ czone z wezlem mostka polaczonym z ujemnym zaciskiem stabilizatora i z jednym koncem rezystancyjnego dwójnika. Drugi koniec rezystancyjnego dwójnika stanowi wezel, który jest polaczony poprzez trzeci rezystor z dostrojonym potencjometrem, z kolei polaczonym poprzez czwarty rezystor z wezlem polaczonym z doda¬ tnim zaciskiem stabilizatora. Uprzednio wymieniony wezel, który jest polaczony z drugim koncem rezystancyj¬ nego dwójnika i jednoczesnie stanowi wyjsciowy zacisk calego ukladu jest poliaczony z ukladem szeregowego polaczenia odbiornika z zasilajacym zródlem.

W odniesieniu do znanego stanu techniki zastosowanie w ukladzie wedlug wynalazku scalonego stabilizato¬ ra napiecia eliminuje koniecznosc stosowania diod Zenera, kompensowanych termicznie i zwiazanej z ich stoso¬ waniem znacznej pracochlonnosci w produkcji urzadzen przy doborze punktu pracy, indywidualnie dla kazdego egzemplarza diody.

W ukladzie wedlug wynalazku napiecie zasilajace jest przesylane ta sama linia przewodowa, która jest podawany sygnal wyjsciowy, co zapewnia uniwersalnosc rozwiazania pozwalajac na podlaczenie odbiornika do wspólnej szyny dwóch napiec polaczonych szeregowo, co stanowi istotna zalete w zwiazku z obecnie stosowa¬ nym, bardzo popularnym, zasilaniem rozbudowanych modulów ukladów automatycznej regulacji tylko z dwóch zródel napiecia.

Objasnienie rysunku. Przedmiot wynalazku jest odtworzony w przykladzie wykonania na rysunku, który przedstawia schemat ideowy ukladu.

Przyklad realizacji wynalazku. Elektroniczny uklad do przetwarzania polozenia potencjometru na sygnal pradu stalego ma rezystancyjny mostek 1. Jedna galaz tego mostka jest utworzona z ukladu szeregowo polaczo¬ nego rezystora 2 ze sterujacym potencjometrem 3, który jest polaczony z drugim rezystorem 4. Druga galaz mostka 1 tworzy rezystancyjny dwójnik 5 stanowiacy uklad sprzezenia zwrotnego, polaczony szeregowo z trze¬ cim rezystorem 6, który z drugiej strony jest polaczony szeregowo poprzez dostrojczy potencjometr 7 z czwar¬ tym rezystorem 8. Rezystancyjny dwójnik 5 jest utworzony z szeregowego polaczenia piatego rezystora 9 z ukla¬ dem powstalym z równoleglego polaczenia zakresowego potencjometru 10 z szóstym rezystorem 11. Suwak zakresowego potencjometru 10 jest polaczony ze skrajnym zaciskiem tego potencjometru stanowiac jednoczesnie jeden z konców dwójnika 5. Wezel A stanowiacy jeden wspólny punkt obydwu galezi mostka 1 jest polaczony z wyjsciem dodatnim stabilizatora 12 stanowiacego dla mostka 1 uklad napiecia odniesienia. Wezel B stanowiacy drugi wspólny punkt obydwu galezi mostka 1 jest polaczony z wyjsciem koncowego wzmacniacza 13 oraz z ujemnymi koncówkami dwóch wzmacniaczy, z których jeden stanowi posredni wzmacniacz 14, zas na drugim zbudowany jest stabilizator 12.

W praktycznym wykonaniu dla realizacji ukladu wedlug wynalazku stosuje sie scalony stabilizator napiecia zawierajacy uklady stabilizatora 12 i posredniego wzmacniacza 14. Suwak sterujacego potencjometru 3, stano¬ wiacy jeden wyjsciowy zacisk C mostka 1, jest polaczony poprzez siódmy rezystor 15, z jednym wejsciem posredniego róznicowego wzmacniacza 14 sygnalu rozrównowazenia, którego drugie wejscie jest polaczone z suwakiem dostrojczego potencjometru 7, a zacisk tego suwaka stanowi drugi wyjsciowy zacisk D mostka 1.

Zródlo 16 zasilajacego napiecia jest polaczone szeregowo z odbiornikiem 17, a tak utworzony szeregowy uklad jest z jednej strony polaczony z wezlem E stanowiacym jeden wyjsciowy zacisk ukladu wedlug wynalazku, zas z drugiej strony z wezlem F stanowiacym drugi wyjsciowy zacisk. Wezel E stanowiacy jeden wyjsciowy zacisk ukladu wedlug wynalazku stanowi wspólny zacisk rezystancyjnego dwójnika 5 i trzeciego rezystora 6. Wezel F stanowiacy drugi wyjsciowy zacisk ukladu wedlug wynalazku jest utworzony z polaczenia dodatnich zasilaja- " cych koncówek wzmacniacza stabilizatora 12, wzmacniacza posredniego wzmacniacza 14 i koncowego wzmacnia¬ cza 13.101558 • ^. ; 3 D/iuhmie ukladu. Mostek 1 je.t zasilany pradem Jm ze zródla 16 napiecia zasilajacego poprzez stabilizator 12 utrzymujacy miedzy wezlami A i B mostka 1 „sztywne" napiecie Uo. Prad JmimWsie w we^le A na dwa prady Jl i Jl Obydwa prady Jl i J2 wplywaja do wezla E, przy czym prad Jl przeplywa pfcez cala pierwsza galaz mostka 1 i rezystancyjny dwójnik 5 wchodzacy w sklad drugiej galezi inostka 1,-zas prad J2 przeplywa przez czesc drugiej galezi zawarta miedzy wezlami A i E. Do wezla E poprzez wezel Bi rezystancyjny dwójnik wplywaja równiez prady Jsp i Jd. Prad Jsp jest suma spoczynkowych pradów Jspl i Jsp2, stabilizatora 12 i posredniego róznicowego wzmacniacza 14. Prad Jd jest pobierany z koncowego wzmacniacza 13. Przez rezystan¬ cyjny dwójnik 5 przeplywa wiec suma pradów Jl + Jsp + Jd wytwarzajac na nim spadek napiecia Us o wartosci zaleznej od polozenia a sterujacego potencjometru 3, dzieki dzialaniu posredniego róznicowego wzmacniacza 14, który tak ustawia prad Jd poprzez wzmacniacz koncowy 13, aby doprowadzic do równosci spadki napiec Ul i U2. Spadek napiecia Ul stanowi czesc napiecia Uo i jest liniowo zalezny od polozenia a sterujacego potencjo¬ metru 3, zas spadek napiecia U2 jest liniowo zalezny od sumy pradów Jl + Jsp + Jd, przy czym zmiana poloze¬ nia a sterujacego potencjometru 3 w kierunku wzrostu Ul powoduje zwiekszenie sumy pradów Jl + Jsp + Jd.

Tak wiec przy danej rezystancji dwójnika 5 suma pradów J1.+ Jsp + Jd nadaza przez zmiane pradu Jd za polozeniem a sterujacego potencjometru 3 i przyjmuje wartosc, dla której mostek 1 znajduje sie w stanie quasi—równowagi.

Przez odbiornik 17 przeplywa prad Jo stanowiacy sume pradów Jl + Jsp + Jd + J2, przy czym pierwsze trzy kolejne skladniki sumy sa w sposób wyzej przedstawiony kontrolowane przez ujemne sprzezenie zwrotne, którego sygnal wytworzony jest na rezystancyjnym dwójniku 5. Czwarty skladnik omawianej sumy pradów, czyli pradu J2 przy odpowiednio duzych wartosciach trzeciego rezystora 6 i czwartego rezystora 8 mozna pominac. Dostrojczy potencjometr 7 i zakresowy potencjometr 10 wchodzace w sklad mostka 1 sluza do usta¬ wienia zakresu pradu Jo, przy czym dostrojczym potemejometrem 7 ustala sie dolny poziom pradu Jo, zas zakresowym potencjometrem 10 ustawia sie górny poziom pradu Jo, odpowiadajacy maksymalnemu polozeniu a sterujacego potencjometru 3.

Claims (2)

Zastrzezenia patentowe

1. Elektroniczny uklad do przetwarzania polozenia potencjometru na sygnal pradu stalego, zawierajacy rezystancyjny mostek polaczony ze zródlem napiecia odniesienia i wzmacniaczem sygnalu rozrównowazenia, który to wzmacniacz jest polaczony z koncowym wzmacniaczem, znamienny tym, ze wyjscie koncowego wzmacniacza (13) jest polaczone z wezlem (B) mostka (1) polaczonym z ujemnym zaciskiem stabilizatora (12) i z jednym zaciskiem rezystancyjnego dwójnika (5), którego drugi zacisk stanowiacy wezel (E) i jednoczesnie zacisk wyjsciowy calego ukladu jest polaczony poprzez trzeci rezystor (6) z dostrojczym potencjometrem (7) i jednoczesnie jest bezposrednio polaczony z ukladem szeregowego polaczenia odbiornika (17) z zasilajacym zródlem (16), podczas gdy drugi koniec wspomnianego dostrojczego potencjometru (7) jest polaczony poprzez czwarty rezystor (8) z wezlem (A) polaczonym z dodatnim zaciskiem stabilizatora (12).

2. Elektroniczny uklad wedlug zastrz. 1,znamienny tym, ze rezystancyjny dwójnik (5) jest utwo¬ rzony z szeregowego polaczenia piatego rezystora (9) z ukladem powstalym z równoleglego polaczenia zakreso¬ wego potencjometru (10) z szóstym rezystorem (11), przy czym suwak zakresowego potencjometru (10) jest polaczony ze skrajnym zaciskiem tego potencjometru stanowiac jeden z zacisków dwójnika (5).101 558 12 A 8 1 Prac. Poligraf. UP PRL naklad 120+18 Cena 45 zl •