SU1624712A1 - Voltage rate-of-change limiter - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к электротехнике , в частности к регул торам электрических величин. Цель изобретени  - повышение надежности в работе. Устройство содержит операционный усилитель 5, транзисторы 6, 7 разныхтипов проводимости, диоды 8, 9, конденсатор 10, резисторы 11-13. Отслеживание входного напр жени  осуществл етс  с помощью конденсатора 10. В случае резкого увеличени  входного напр жени  насыщаетс  операционный усилитель 5, конденсатор 10 зар жаетс  посто нным током , протекающим через транзистор 6, диод 8 и определ емым сопротивлением резистора 13 и разностью между выходным напр жением насыщенного операционного усилител  5 и напр жением с выхода делител  напр жени , образованного резисторами 11, 12. В св зи с этим скорость изменени  выходного напр жени  соответствует заданной (максимально допустимой) В случае резкого снижени  входного напр жени  операционный усилитель 5 оп ть же насыщаетс , но его выходное напр жение мен ет свою пол рность. Разр д конденсатора 10 происходит через транзистор 7, диод 9 с посто нным током, определ емым теми же параметрами. Скорость изменени  выходного напр жени  также не превышает заданного значени . 2 ил. ЁThis invention relates to electrical engineering, in particular to electrical quantity controllers. The purpose of the invention is to increase reliability in operation. The device contains an operational amplifier 5, transistors 6, 7 of different types of conductivity, diodes 8, 9, capacitor 10, resistors 11-13. The input voltage is monitored with the aid of a capacitor 10. In the event of a sudden increase in the input voltage, the operational amplifier 5 is saturated, the capacitor 10 is charged with a constant current flowing through the transistor 6, the diode 8 and the resistance of the resistor 13 and the difference between the output voltage the saturated operational amplifier 5 and the voltage from the output of the voltage divider formed by the resistors 11, 12. In this connection, the rate of change of the output voltage corresponds to the given one (maximum In winter) In case of sudden lowering of the input voltage of the operational amplifier 5 is again saturated with the same, but the output voltage is changed its polarity. The capacitor 10 is discharged through a transistor 7, a diode 9 with a constant current determined by the same parameters. The rate of change of the output voltage also does not exceed the specified value. 2 Il. Yo

Description

ЩЦ 2,1Szcc 2.1

Изобретение относитс  к электротехнике и предназначено дл  использовани  в системах плавного отслеживани  напр жени .The invention relates to electrical engineering and is intended for use in smooth voltage tracking systems.

Целью изобретени   вл етс  повышение надежности работы.The aim of the invention is to increase the reliability of operation.

На фиг.1 представлена принципиальна  электрическа  схема описываемого ограничител  скорости изменени  напр жени ; на фиг.2 - временные диаграммы сигналов, иллюстрирующие его работу.Fig. 1 is a circuit diagram of the described limiter of the rate of change of voltage; figure 2 - timing charts of signals illustrating its work.

Ограничитель скорости изменени  напр жени  содержит выводы 1,2 (фиг.1) дл  подключени  источника входного напр жени , выводы 3,4 дл  подключени  нагрузки, операционный усилитель 5, p-n-р транзистор 6, n-p-п транзистор 7, диоды 8,9, конденсатор 10, первый резистор 11, второй резистор 12, третий резистор 13. Выводы 1,3 соединены с шиной нулевого потенциала , Одна из обкладок конденсатора 10 соединена с выводом 4. Один из выводов резистора 11 подключен к шине нулевого потенциала. Базы транзисторов 6,7 подключены к другому выводу резистора 11 и через резистор 12 - к выходному потенциальному выводу операционного усилител  5, соединенному через резистор 13 с эмиттерами транзисторов 6,7. Друга  обкладка конденсатора 10 подключена к шине нулевого потенциала. Неинвертирующий вход операционного усилител  5 соединен с выводами 1,2, а потенциальный вывод инвертирующего входа - с выводом 4 и через включенные в провод щих направлени х диоды 8,9 - с коллекторами транзисторов 6,7.The voltage rate limiter contains terminals 1.2 (FIG. 1) for connecting an input voltage source, terminals 3.4 for connecting a load, operational amplifier 5, pn-p transistor 6, np-p transistor 7, diodes 8.9 , capacitor 10, first resistor 11, second resistor 12, third resistor 13. Terminals 1.3 are connected to a zero potential bus, One of the plates of capacitor 10 is connected to pin 4. One of the terminals of resistor 11 is connected to a zero potential bus. The bases of transistors 6.7 are connected to another output of resistor 11 and through a resistor 12 to the output potential output of an operational amplifier 5 connected through a resistor 13 to the emitters of transistors 6.7. Another capacitor plate 10 is connected to the zero potential bus. The non-inverting input of the operational amplifier 5 is connected to the terminals 1,2, and the potential output of the inverting input to the output 4 and through the diodes 8.9 included in the conductive directions to the collectors of transistors 6.7.

Ограничитель работает следующим образом .The limiter works as follows.

При медленном увеличении входного напр жени  UBx (фиг.2) положительной пол рности положительное напр жение с выхода операционного усилител  5 через резистор 13,эмиттер-коллекторный переход транзистора 6 и диод 8 зар жает конденсатор 10 до величины U8x. Это обеспечиваетс  тем, что посто нна  времени зар да конденсатора 10 выбираетс  меньшей, чем допустима  скорость изменени  DBX.By slowly increasing the input voltage UBx (Fig. 2) of a positive polarity, the positive voltage from the output of the operational amplifier 5 through the resistor 13, the emitter-collector junction of the transistor 6 and the diode 8 charges the capacitor 10 to the value U8x. This is ensured by the fact that the constant charging time of the capacitor 10 is chosen to be less than the permissible rate of change of DBX.

В том случае, когда скорость изменени  UBX становитс  больше максимально допустимой, происходит насыщение операционного усилител  5. Ток коллектора транзистора 6 определ етс  сопротивлением резистора 13 и разностью между выходным напр жением насыщенного усилител  5 и напр жением с выхода делител  напр жени , образованного резисторами 11, 12. В этом режиме конденсатор 10 зар жаетс  неизменной величиной посто нного тока;In the case when the rate of change UBX becomes greater than the maximum allowed, saturation of the operational amplifier 5 occurs. The collector current of the transistor 6 is determined by the resistance of the resistor 13 and the difference between the output voltage of the saturated amplifier 5 and the voltage from the output of the voltage divider formed by resistors 11, 12. In this mode, the capacitor 10 is charged with a constant constant current value;

поэтому скорость изменени  выходного напр жени  ивых не может быть больше заданной .therefore, the rate of change of the output voltage of the output voltages cannot be greater than the specified one.

Если входное напр жение UBX уменьшаетс , на выходе операционного усилител  5 по вл етс  напр жение отрицательной пол рности . Конденсатор 10 разр жаетс  через диод 9, коллектор-эмиттерный переход транзистора 7 и резистор 13.If the input voltage UBX decreases, a negative polarity voltage appears at the output of the op-amp 5. The capacitor 10 is discharged through the diode 9, the collector-emitter junction of the transistor 7 and the resistor 13.

0 В случае резкого уменьшени  UBX операционный усилитель 5 насыщаетс  и на его выходе имеет место максимальное отрицательное напр жение.0 In the case of a sharp decrease in UBX, the operational amplifier 5 becomes saturated and its output has the maximum negative voltage.

При помощи резисторов 11-13 и тран5 зистора 7 устанавливаетс  оп ть же неизмененна  величина тока разр да конденсатора 10. Этот ток соответствует максимально допустимой скорости разр да конденсатора 10 и заданной скорости изменени  выходногоWith the help of resistors 11-13 and transistor 7, the same constant value of the discharge current of the capacitor 10 is set. This current corresponds to the maximum allowable discharge rate of the capacitor 10 and the specified change rate of the output

0 напр жени  ивых.0 voltage willows.

Таким образом, данное техническое решение обеспечивает эффективное ограничение скорости изменени  напр жени  по рекомендованному закону во всем диапазо5 не практически без зон нечувствительности, (вследствие большого коэффициента усилени  операционного усилител  5). При этом перестройка схемы на другие диапазоны скоростей осуществл етс  изменением всегоThus, this technical solution provides an effective limitation of the rate of change of voltage according to the recommended law in the whole range with practically no dead zones (due to the high gain of the operational amplifier 5). In this case, the reorganization of the scheme to other speed ranges is carried out by changing

0 лишь одного параметра, а именно сопротивлени  резистора 13. Ограничитель работает устойчиво независимо от характера нагрузки (как активного, так и реактивного), поскольку анализируетс  величина производной на5 пр жени  UBx, т.е. нагрузка в контур регулировани  не включаетс .0 of only one parameter, namely, the resistance of the resistor 13. The limiter operates stably regardless of the nature of the load (both active and reactive), since the magnitude of the derivative of the 5 UBx voltage is analyzed, i.e. the load on the control loop is not included.

Когда выходное напр жение UBUX и новое задание уровн  входного управл ющего сигнала UBx сравниваютс , прирост UBbixWhen the output voltage UBUX and the new level setting of the input control signal UBx are compared, the gain UBbix

0 прекращаетс  и устройство приходит в статическое состо ние, при котором выходной сигнал равен новому значению входного (ивых UBx), а напр жение на выходе операционного усилител  5 оказываетс  близким0 is terminated and the device comes to a static state in which the output signal is equal to the new value of the input (output UBx) and the voltage at the output of the operational amplifier 5 is close

5 к нулю.5 to zero.

Если уменьшение уровн  входного сигнала UBx происходит до того, как выходной сигнал ивых устройства достигает первоначально заданного уровн , то как толькоIf the decrease in the input signal level UBx occurs before the output signal of the output device reaches the initially specified level, then as soon as

0 входной сигнал становитс  меньше фактического уровн  выходного (UBX ивых), устройство переключаетс , и UBHX начинает плавно и непрерывно уменьшатьс .0, the input signal becomes less than the actual output level (UBX and I / V), the device switches, and UBHX begins to decrease smoothly and continuously.

Следовательно, описываемое устройст5 во при посто нстве или медленном изменении входного напр жени  UBx повтор ет его на своем выходе при любой пол рности UBX, а при резких изменени х последнего ограничивает скорость изменени  выходного напр жени  ивых, т.е. обеспечивает плавмое отслеживание UBx. Простота конструкции устройства предопредел ет его высокую эксплуатационную надежность.Consequently, the described device with a constant or slow change in the input voltage UBx repeats it at its output for any polarity UBX, and with sharp changes in the latter limits the rate of change in the output voltage, i.e. provides smooth tracking of UBx. The simplicity of the device design determines its high operational reliability.

Claims (1)

Формула изобретени  Ограничитель скорости изменени  напр жени , содержащий две пары выводов дл  подключени  источника входного напр жени  и нагрузки, первые из которых в каждой паре соединены с шиной нулевого потенциала, операционный усилитель, два диода, конденсатор, одна из обкладок которого соединена с вторым выводом дл  подключени  нагрузки, первый резистор, один из выводов которого подключен к шине нулевого потенциала, второй резистор, отличающийс  тем, что, с целью повышени Claims A voltage speed limiter comprising two pairs of terminals for connecting an input voltage source and a load, the first of which in each pair is connected to a zero potential bus, an operational amplifier, two diodes, a capacitor, one of the plates of which is connected to a second terminal for connecting the load, the first resistor, one of the terminals of which is connected to the zero potential bus, the second resistor, characterized in that, in order to increase 00 5five надежности работы, в него введены два транзистора разных типов проводимости и третий резистор,причем базы транзисторов подключены к другому выводу первого резистора и через второй резистор-к выходному потенциальному выводу операционного усилител , соединенному через третий резистор с эмиттерами транзисторов, друга  обкладка конденсатора подключена к шине нулевого потенциала, неинвертирующий вход операционного усилител  соединен с выводами дл  подключени  источника входного напр жени , а потенциальный вывод инвертирующего входа - с вторым выводом дл  подключени  нагрузки и через включенные в провод щих направлени х диоды - с коллекторами транзисторов.reliability of operation, two transistors of different types of conductivity and a third resistor are inserted in it, the bases of transistors are connected to another output of the first resistor and through the second resistor to the output potential output of an operational amplifier connected to the third resistor emitters via a third resistor zero potential, the non-inverting input of the operational amplifier is connected to the terminals for connecting the input voltage source, and the potential output of the inverting input - a second terminal for connection via the load and included in the conductive directions diodes - the collectors of transistors. лl