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DDZ.Ⅲ型模拟式调节器

时间:2015-03-22 11:24来源:www.eadianqi.com 编辑:自动控制网
DDZ-Ⅲ型仪表的特点及外形 测量信号:1~5V.DC;外给定信号:4~20mA.DC; 内给定信号:1~5V.DC;测量与给定信号的指示精度:1%;输入阻抗影响:满刻度的0.1%; 输出保持特性:-0.1%(每小时); 输出信号:4~20mA.DC;调节精度:0.5%; 负载电阻:25

  DDZ-Ⅲ型仪表的特点及外形
  测量信号:1~5V.DC;外给定信号:4~20mA.DC;
  内给定信号:1~5V.DC;测量与给定信号的指示精度:±1%;输入阻抗影响:≤满刻度的0.1%;
  输出保持特性:-0.1%(每小时);
  输出信号:4~20mA.DC;调节精度:±0.5%;
  负载电阻:250~750Ω。
  全刻度指示调节器的构成原理:DDZ-Ⅲ基型调节器由控制单元和指示单元组成。控制单元包括输入电路、PD与PI电路、输出电路、软手动与硬手动操作电路;指示单元包括输入信号指示电路和给定信号指示电路。
  
  输入电路:输入电路的主要作用一是用来获得与输入信号Vi和给定信号Vs之差成比例的偏差信号;二是将偏差信号进行电平移动。 因测量信号Vi和给定信号Vs分别通过双臂电阻差模输入到运放A1的同相和反相输入端。可列出两输入节点的电流方程:
  

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  而 VT≈VF 则 V01 = 2( VS -Vi
  电路的特点
  (1)输入阻抗高:采用差动输入电路,输入阻抗很高,不从信号Vi、VS取用电流,使测量信号不受衰减,
  (2) 求偏差 :Vi – VS,进行偏差运算。并将偏差放大两倍。
  (3)电平移动:将两个以零伏为基准的输入电压,转换成以电平VB (VB=10V)为基准的偏差电压,实现了电平移动。
  PD电路分析
  PD电路以A2为核心组成。微分作用可选择用与不用。开关S8打向“断”时,构成 P电路;开关S8打向“通”时,构成 PD电路。
  
  PD传递函数
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  得
  又因
  得
  式中:—微分时间常数
  当V01为阶跃信号时,V02的阶跃响应为
  
  可见,此电路的微分是实际的微分。
  当 S8 置于“断”时,微分被切除,A2只作比例运算。有
  
  这时微分电容被开关S8接在9.1K分压电阻两端,使CD右端始终跟随电压V01/n。当开关S8切换到“通”时,保证无扰动切换。
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  PI电路分析
  它接收以10V为基准的PD电路的输出信号V02,进行PI运算后,输出以10V为基准的1~5V电压V03,送至输出电路。该电路由A3、R1、C1、CM等组成。S3为积分档切换开关,S1、S2为自动、软手动、硬手动联动切换开关,该电路除了实现PI运算外,手动操作信号也从该级输入。A3的输出接电阻和二极管,然后通过射极跟随器输出
  
  由于电容CM积分需要较大电流,在A3输出端加一功放三极管。
  PI传递函数
  S1置于“自动”位置、S3分别置于“×1”、“×10”档时的简化电路:
  
  根据基尔霍夫第一定律,输出量与输入量之间的拉氏变换式为:
  
  PID运算电路由PI和PD两个运算电路串联而成,由于输入电路中已采取电平移动措施,故这里各信号电压都是以VB=10V为基准起算的。

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  输出电路:其任务是将PID电路输出电压VO3 =1~5V变换为4~20mA的电流输出,并将基准电平移至0V。在A4后面用VT1、VT2组成复合管,进行电流放大,同时以强烈的电流负反馈来保证良好的恒流特性。
  
  转换关系
  取: R3 = R4=10KΩ,R1 = R2 = 4R3
  
  由V+≈V-
  
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  若取 R1 = 4(R3+ Rf)= 40.25KΩ时,
  可以精确获得关系:
  
  调节器的整机传递函数:输入电路、及运算电路、输出电路的传递函数皆已获得,整个调节器的结构框图
  
  整机传递函数可表示为 :
  
  手动操作电路及无扰切换:通过切换开关S1可以选择自动调节“A”、软手动操作“M”、硬手动操作“H”三种控制方式。
  1) A、M间的切换 S1从A切换到M时:
  
  S42闭合→-VM接入——按TI =100s的时间积分 自动控制网www.eadianqi.com版权所有
  S41闭合→-VM接入——按TI =6s的时间积分
  同理,S43(或S44)闭合→+VM接入——反向积分
  用这种手动操作来改变调节器输出,信号变化比较缓和,称为“软手动”。
  
  2) A、H间的切换:当切换开关S1由自动位置A,切向硬手动 H 时,放大器A3接成具有惯性的比例电路。
  
  由于CM充电迅速,A3的输出近似为比例电路。
  
  M、H→A间的切换:S1由A切向M或H时,联动开关同时将积分电容CI接VB,使VCI始终等于V02。当S1再由H、M切回A时,由于电压没有突变,切换也是无扰动的。

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  DDZ-III型调节器软、硬手动的切换过程可总结为:
  1) 自动切换到软手动,无需平衡即可做到无扰动切换;
  2) 软手动切换到硬手动,需平衡后切换才能做到无扰动切换;
  3) 硬手动切换到软手动,无需平衡即可做到无扰动切换;
  4) 软手动切换到自动,无需平衡即可做到无扰动切换。
  指示电路:在DDZ-Ⅲ型电动调节器中,指示电路有两种,一是全刻度指示电路,它有两个完全相同的电路,分别指示测量信号Ui和给定信号UR,由两个指示值之差亦可读出偏差值,它用在全刻度指示调节器中。另一个是偏差指示电路,用在偏差指示调节器中。调节器采用双针指示式电表,全量程地指示测量值与给定值。偏差大小由两个指针间的距离反映,当两针重合时,偏差为零。S5切换到“标定”时,可进行示值标定。流过动圈表头的电流为:
  

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