Opis patentowy opublikowano: 31.10.1983 Int. Cl.3 G01D 5/16 cz, . .i * Ur-rln F ,.,lt,,.. ,, Twórcywynalazku: Czeslaw Osinski, Kazimierz Szulc Uprawniony z patentu: Instytut Komputerowych Systemów Automatyki i Pomiarów, Wroclaw (Polska) Elektroniczny uklad do przetwarzania polozenia potencjometru na sygnal pradu stalego Dziedzina techniki. Przedmiotem wnalazku jest elektroniczny uklad do przetwarzania poloze¬ nia potencjometru na sygnal pradu stalego, przeznaczony do stosowania zwlaszcza w systemach automatyki przemyslowej, w których zachodzi potrzeba dokladnego przetwarzania polozenia organu wykonawczego np. zaworu lub wartosci zadanej w postaci polozenia potencjometru na znormalizowany sygnal przesylowy pradu stalego. Uklad wedlug wynalazku jest szczególnie przeznaczony do tych ukladów automatycznej regulacji, w których dopasowanie przekladni mechanicznej pomiedzy silownikiem a organem wykonawczym dla warunku pelnego wykorzysta¬ nia skoku silownika nastrecza trudnosci technologiczne a jednoczesnie wymaga sie, aby polozenie organu wykonawczego bylo reprezentowane przez wartosc sygnalu pradowego zmieniajacego sie w calym standardowym zakresie, a co w konsekwencji wymaga w szerokim zakresie zmiany nachyle¬ nia charakterystyki I wyjsciowe = f(aPs) ukladu do przetwarzania, gdzie aPs — oznacza polozenie potencjometru, którego wychylenie przetwarza sie na sygnal pradowy.Stan techniki. Znanym jest z polskiego patentu nr 101 558 elektroniczny uklad do przetwarza¬ nia polozenia potencjometru na sygnal pradu stalego zawierajacy rezystancyjny mostek polaczony ze zródlem napiecia odniesienia i wzmacniaczem sygnalu rozrównowazenia, który z kolei jest polaczony z koncowym wzmacniaczem, który to uklad ma wyjscie koncowego wzmacniacza polaczone 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 dodatnim zaciskiem stabilizatora.Uprzednio wymieniony wezel, który jest polaczony z drugim koncem rezystancyjnego dwój¬ nika i jednoczesnie stanowi wyjsciowy zacisk calego ukladu jest polaczony z ukladem szeregowego polaczenia odbiornika z zasilajacym zródlem. Znany uklad nie pozwala na liniowa zmiane nachyle¬ nia charakterystyki Iwyj. = f(a:Ps) przy pomocy zakresowego potencjometru, jak równiez nie poz¬ wala na stosowanie ukladu w tych przypadkach, gdy zmiana polozenia potencjometru ma dawac zmiany sygnalu wyjsciowego w zakresie od 0 do 100% Iwyj..2 120 729 Istota wynalazku. 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 z kolei jest polaczony z koncowym wzmacniaczem a wyjscie koncowe wzmacniacza jest polaczone z wezlem mostka polaczonym z ujemnym zaciskiem stabilizatora, zas trzeci rezystor polaczony jest z jednej strony z dostrojczym potencjometrem, który jest polaczony poprzez czwarty rezystor z wezlem polaczonym z dodatnim zaciskiem stabilizatora, wedlug patentu nr 101 558 ma znany rezystancyjny czwórnik wlaczony w galaz mostka równolegla do galezi zawierajacej sterujacy potencjometr. W drugiej postaci wyna¬ lazku dodatkowo wejscie rezystancyjnego czwórnika jest polaczone z jednym wyjsciowym zaci¬ skiem koncowego wzmacniacza poprzez aktywny dwójnik podczas, gdy drugi wyjsciowy zacisk koncowego wzmacniacza jest polaczony poprzez odbiornik z dodatnim biegunem zasilajacego zródla. Uklad wedlug wynalazku umozliwia liniowa zmiane nachylenia charakterystyki pradu wyjsciowego w funkcji polozenia zakresowego potencjometru, przy dwuprzewodowym systemie zasilania jak i przy trójprzewodowym systemie zasilania przy zmianach pradu wyjsciowego od zera do wartosci maksymalnej zadanego standardu w funkcji pelnego zakresu wychylenia potencjome¬ tru sterujacego.Objasnienie rysunku. Wynalazek jest blizej objasniony na przykladach wkonania za pomoca rysunku na którym fig. 1 przedstawia schemat polaczen ukladu w wersji dwuprzewodowej od strony zasilania zas fig. 2 przedstawia schemat polaczen ukladu w wersji trójprzewodowej od strony zasilania.Przyklady realizacji wynalazu. Elektroniczny uklad do przetwarzania polozenia potencjome¬ tru na sygnal pradu stalego ma rezystancyjny mostek 1. Jedna galaz tego mostka jest utworzona z ukladu szeregowo polaczonego rezystora Ri ze sterujacym potencjometrem Ps, który z kolei jest polaczony z drugim rezystorem R2. Druga galaz mostka 1 tworzy rezystancyjny czwórnik 2 stanowiacy uklad sprzezenia zwrotnego, polaczony jednym zaciskiem z trzecim rezystorem R3, który z drugiej strony jest polaczony szeregowo poprzez dostrojczy potencjometr Pd z czwartym rezystorem R4, który z drugiej strony jest polaczony z wezlem A.Rezystancyjny czwórnik 2 jest utworzony z dwóch rezystorów R5 i R6 oraz zakresowego potencjometru Pz polaczonego skrajnymi zaciskami równolegle z tym rezystorem R5 czwórnika 2, który to rezystor ma jeden koniec polaczony z trzecim rezystorem R3 mostka 1, przy czym suwak zakresowego potencjometru Pz jest polaczony poprzez odbiornik 3 z jednym biegunem zródla 4 zasilajacego caly uklad. Drugi rezystor R6 czwórnika 2jest polaczony swym koncem stanowiacym zacisk czwórnika z wezlem B polaczonym z ujemnym zaciskiem stabilizatora 5.Wezel A stanowiacy jeden wspólny punkt obydwu galezi mostka 1 jest polaczony z wyjsciem dodatnim stabilizatora 5 stanowiacego dla mostka 1 uklad napiecia odniesienia. Wezel B stano¬ wiacy drugi wspólny punkt obydwu galezi mostka 1 jest polaczony z wyjsciem koncowego wzmac¬ niacza 6 oraz z ujemnymi koncówkami dwóch wzmacniaczy, z których jeden stanowi posredni wzmacniacz 7 zas na drugim zbudowany jest stabilizator 5.W praktycznym wykonaniu dla realizacji ukladu wedlug wynalazku stosuje sie scalony stabilizator napiecia zawierajacy uklady stabilizatora 5 i posredniego wzmacniacza 7. Suwak sterujacego potencjometru Pz stanowiacy jeden wyjsciowy zacisk C mostka 1 jest polaczony poprzez rezystor R7 z jednym wejsciem posredniego, róznicowego wzmacniacza 7 sygnalu rozrów¬ nowazenia, którego drugie wejscie jet polaczone z suwakiem dostrojczego potencjometru Pd, a zacisk tego suwaka stanowi drugi wyjsciowy zacisk D mostka 1. Zródlo 4zasilajacego napiecia jest polaczone szeregowo z odbiornikiem 3, a tak utworzony szeregowo uklad jest z jednej strony polaczony z suwakiem zakresowego potencjometruPz, stanowiacym jeden wyjsciowy zacisk ukladu wedlug wynalazku, zas z drugiej strony z wezlem E stanowiacym drugi wyjsciowy zacisk ukladu. Wezel E stanowiacy drugi wyjsciowy zacisk ukladu wedlug wynalazku jest utworzony z polaczenia dodatnich zasilajacych koncówek wzmacniacza stabilizatora 5, wzmacniacza posred¬ niego 7 i koncowego wzmacniacza 6.W ukladzie wedlug wynalazku, w wersji trójprzewodowej od strony zasilania (fig. 2), stano¬ wiacej druga postac wynalazku, w czwórniku 2 utworzonym z dwóch rezystorów R5 i R6 oraz zakresowego potencjometru Pz, potencjometr ten swoim skrajnym zaciskiem jest polaczonyw \120729 3 szereg z jednym rezystorem R5 czwórnika 2 a z kolei tak utworzony szeregowy ulad jest polaczony równolegle wzgledem pozostalego rezystora R6 czwórnika 2. Jeden koniec pozostalego rezystora R6 czwórnika 2, stanowiacy zacisk czwórnika jest polaczony z trzecim rezystorem R3 mostka 1.Suwak zakresowego potencjometru Pz jest polaczony poprzez aktywny dwójnik 8 z kolektorem tranzystora koncowego wzmacniacza 6. Aktywny dwójnik 8jest utworzony z szeregowego polacze¬ nia stabilizatora 9 i rezystora R8. Emiter omawianego tranzystora jest polaczony poprzez odbior¬ nik 3 z dodatnim zaciskiem zasilajacego zródla 4, którego ujemny zacisk jest polaczony z wezlem B polaczonym z ujemnym zaciskiem stabilizatora 5.Dzialanie ukladu. W dwuprzewodowej wersji od strony zasilania ukladu wedlug wynalazku spadek napiecia Uac pobierany z suwaka sterujacego potencjomatru Ps stanowi czesc stabilizowa¬ nego przez stabilizator 5 napiecia U ab i jest proporcjonalny do polozenia a tego potencjometru Ps.Spadek napiecia Uad pobierany z suwaka dostrojczego potencjometru Pd jest czescia sumy napiecia Uab i spadku napiecia Us wytworzonym na zaciskach wyjsciowych czwórnika 2, który to spadek jest proporcjonalny zarówno do wyjsciowego pradu Io ukladu wedlug wynalazku jak i do polozenia zakresowego potencjometru Pz. Posredni, róznicowy wzmacniacz 7porównuje wymie¬ nione spadki napiec Uac i Uad, a w wyniku tego porównania tak steruje poprzez wyjsciowy wzmacniacz 6 pradem Id i w konsekwencji równiez pradem Io,gdyz prad Id jest czescia pradu Io, aby zrównac Uac z Uad i utrzymac ten stan quasi równowagi dla danego a sterujacego potencjometru Ps, W wersji trójprzewodowej od strony zasilania ukladu wedlug wynalazku spadek napiecia Ucb pobierany z suwaka sterujacego potencjometru Ps stanowi czesc stabilizowanego przez stabilizator 5 napiecia Uab i jest proporcjonalny do polozenia a tego potencjometru Ps. Spadek napiecia Udb pobierany z suwaka dostrojczego potencjometru Pd jest czescia róznicy napiecia Uab i spadku napicia Us, wytworzonym na zaciskach wyjsciowych czwórnika 2 przy czym ten spadek napiecia Us jest proporcjonalny zarówno do wyjsciowego pradu Io ukladu wedlug wynalazku jak i do polozenia zakresowego potencjometru Ps. Posredni, róznicowy wzmacniacz 7porównuje wymienione spadki napiec Ucb i Udb zas w wyniku tego porównania tak steruje poprzez tranzystor koncowego wzmacniacza 6 pradem wyjsciowym Io ukladu wedlug wynalazku, aby zrównac Ucb z Udb i utrzymac ten stan guasi równowagi dla dowolnego polozenia a sterujacego potencjometru Ps. Tak wiec wartosc pradu wyjsciowego Io w obydwu postaciach ukladu wedlug wynalazku podaza za zmianani polozenia ot sterujacego potencjometru Ps przy czym funkcja Io = f(a) ma charakter liniowy. PL