Электрическая функциональная схема регулятора приведена на рисунке 2.5.1.
Рис.2.5.1. Электрическая функциональная схема регулятора.
Согласно этой схеме регулятор состоит из:
1. Задатчика, предназначенного для задания программ работы регулятора. Задатчик представляет собой низкоомное переменное сопротивление, величина которого изменяется в соответствии с изменением профиля копира, вращаемого синхронным двигателем. Профиль копира соответствует заданной программе нагрева и охлаждения объекта. На оси копира укреплен циферблат, указывающий время, прошедшее с момента начала работы регулятора.
2. Регулирующего моста, предназначенного для формирования сигнала рассогласования, амплитуда которого прямо пропорциональна разности заданной и действительной температуры объекта, а фаза определяет знак рассогласования этих температур. Питание регулирующего моста осуществляется переменным напряжением частотой 50 Гц.
3. Измерительного моста, предназначенного для формирования сигнала, прямо пропорционального температуре объекта регулирования. Питание моста осуществляется от стабилизированного источника постоянного напряжения. В диагональ измерительного моста включен измерительный стрелочный прибор, проградуированный в пределах от 0 до 100ºС (ИП).
4. Усилителя, предназначенного для усиления по напряжению сигнала рассогласования, поступающего с регулирующего моста. Усилитель – трехкаскадный усилитель переменного тока. Питание первых двух каскадов усилителя производится от стабилизированного источника постоянного напряжения (Uпит.).
5. Фазочувствительного усилителя мощности, предназначенного для усиления по мощности сигнала, поступающего с выхода усилителя. Усилитель однокаскадный, питаемый пульсирующим напряжением. Нагрузкой усилителя служит обмотка электромагнитного реле постоянного тока.
6. Электромагнитного реле постоянного тока, предназначенного для включения и отключения электронагревателя (ЭН).
7. Электронагревателя, предназначенного для нагревания объекта, представляющего собой маслонаполненный проволочный реостат, питаемый через контакты реле от сети переменного тока. Необходимая мощность нагревателя устанавливается при помощи ЛАТРа.
8. Объекта регулирования, роль которого в лабораторной установке играет трансформаторное масло, заполняющее электронагреватель.
9. Датчика, предназначенного для получения информации (в виде величины сопротивления) о температуре объекта. Датчик представляет собой платиновый термометр сопротивления (ТСП-1). Информация с датчика поступает одновременно на регулирующий и измерительный мосты.
При изменении сопротивления датчика или задатчика происходит разбаланс регулирующего моста, в результате чего на его выходе появляется переменное напряжение. Это напряжение усиливается трехкаскадным усилителем. Выходное напряжение усилителя поступает на вход фазочувствительного усилителя мощности. Питание фазочувствительного усилителя осуществляется переменным напряжением, поступающим через обмотку реле в анодную цепь лампы (смотрите упрощенную принципиальную схему на рисунке 2.5.2.). При несовпадении фаз сигнала разбаланса, поступающего на управляющую сетку лампы и анодного напряжения (что происходит при превышении температурой объекта заданной величины), ток через лампу и реле протекать не будет (или его величина будет меньше тока срабатывания реле). Контакты реле будут разомкнуты и электронагреватель отключен от питающей сети.
По мере понижения температуры объекта уменьшается сопротивление датчика. Уменьшение сопротивления приводит к уменьшению амплитуды
сигнала разбаланса. В какой-то момент в схеме наступает состояние равновесия, при котором мост оказывается сбалансированным, то есть напряжение разбаланса равно нулю. При дальнейшем уменьшении сопротивления датчика (если температура продолжает уменьшаться) мост оказывается вновь разбалансированным и амплитуда сигнала поступающего на сетку лампы фазочувствительного усилителя начинает расти, но фазовый сдвиг этого сигнала относительно напряжения питания близок к нулю. Таким образом, на сетке лампы фазочувствительного усилителя постепенно нарастает сигнал, совпадающий по фазе с анодным напряжением. Это происходит при температуре объекта меньшей, чем задано программой. При этом анодный ток фазочувствительного усилителя увеличивается и достигает тока срабатывания реле (смотрите временные диаграммы на рисунке 2.5.3.).
Рис.2.5.2. Упрощенная принципиальная схема регулятора.
Рис. 2.5.3. Идеализированные временные диаграммы работы фазочуиствительного усилителя мощности.
------ Разбаланс моста при tдат. < tзад.
------ Разбаланс моста при tдат. > tзад.
Срабатывание реле приводит к включению электронагревателя и температура объекта начинает увеличиваться. При увеличении температуры начинает уменьшаться сигнал разбаланса регулирующего моста. Анодный ток фазочувствительного усилителя уменьшается и когда он станет меньше тока отпускания реле, оно отключит электронагреватель. В дальнейшем описанный процесс периодически повторяется, в результате чего поддерживается заданная программой температура объекта.
