Ремонт принтеров, сканнеров, факсов и остальной офисной техники


назад Оглавление вперед




[21]

эта разность, тем выше сила тока IH, следствием чего является увеличение силы тока IK1 коллектора транзистора VT1, а также силы тока базы IK и коллектора IIC2 транзистора VT2, определяющего величину тока !эм.

Рис. 38. Схема регулятора силы тока с непрерывным регулированием и зависимость тока 1эм и напряжения UCtот напряжения Un

Параметры схемы рассчитывают таким образом, чтобы при прохождении через резистор R6 тока электромагнита !эмн заданной силы падение напряжения в резисторе обеспечивало такую разность UB1 - иэ1, которая необходима для получения тока IiqT, н. При отклонении силы тока в обмотке электромагнита от заданного значения например, в сторону увеличения возрастет падение напряжения в резисторе R6 и, следовательно, уменьшится разность Uw - U3I. Это приведет к снижению силы тока !Б1 и восстановлению прежней силы тока !эмн в обмотке электроглагнита.

В случае уменьшения силы тока !мэ, наоборот, произойдет увеличение разности Um - Us1 , что обусловит восстановление заданной силы тока I, н. Надо отметить, что сила тока в обмотке электромагнита не зависит ни от сопротивления его обмотки, ни от напряжения источника питания, так как режим работы транзисторов VT1 и VT2 определяется исключительно падением напряжения в резисторе R6, которое является функцией толька силы тока !эм. Данная особенность рассматриваемой схемы является важным ее преимуществом.

Если параллельно переходу эмиттер - коллектор транзистора VT2 подключить, как это показано штриховой линией на рис. 38, резистор R7, то тепловой режим транзистора VT2 существенно улучшится, так как часть тока обмотки электромагнита будет проходить через этот резистор. Сопротивление резистора R7 должно быть выбрано таким, чтобы при максимально возможном напряжении питания сила проходящего через него тока была не больше заданного значения I..

Анализ полученной при испытаниях рассматриваемой схемы зависимости силы тока Г, в обмотке электромагнита от напряжения Un источника питания (рис. 38) показывает, что изменение силы тока в диапазоне напряжений 10,8 - 15 В составило всего лишь ±2,5% (от 0,96 до 1,01 А). При максимальном напряжении питания бортовой сети, равном 15 В, в регулирующих элементах системы рассеивается мощность, составляющая около 6 - 8 Вт в зависимости от сопротивления Яэм обмотки электромагнита, которое при изменении ее температуры колеблется в пределах 6 - 8 Ом. При отсутствии резистора R7 вся эта мощность рассеивается в транзисторе VT2, а в случае применения резистора R7 с сопротивлением, равным 6 Ом, мощность, рассеиваемая в транзисторе VT2, уменьшается примерно в 2 раза.

Приведенные цифры являются наглядной иллюстрацией неблагоприятных энергетических показателей систем непрерывного регулирования силы тока. В связи с этим системы данного типа являются менее универсальными по сравнению с системами импульсного регулирования, обладающими несравненно лучшими показателями по мощности, рассеиваемой в регулирующих элементах.

Системы импульсного регулирования силы тока


По принципу действия рассматриваемые системы подобны электронному регулятору напряжения, но контролируемым параметром в них является не регулируемое напряжение, а сила тока в цепи нагрузки. Примером такой системы регулирования является регулятор силы тока в обмотке электромагнита, входящего в состав устройства автоматического управления сцеплением автомобиля (рис.39).

[А АЛЛА А/

Рис. 39. Схема импульсного регулятора силы тока и зависимость i3M =f(t)

Управляющим элементом регулятора Р которого является стабилизатор напряжения положительным полюсом бортовой сети ( + составляет 10,0 - 10,2 В.

Вначале рассмотрим действие регулятора

является операционный усилитель DA1, источником питания СГ, поддерживающий постоянным напряжение ист между Пет) и шиной ( - UCT). Разность напряжений между ними

при неизменном сопротивлении переменного резистора Яу

являющегося элементом задания требуемой силы тока. При этом напряжение, подводимое к инвертирующему входу 4 операционного усилителя, зависит от того, открыт или закрыт транзистор VTL Если данный транзистор открыт, то резистор R1 нагружается дополнительным током, проходящим через резистор R9*, вследствие чего к входу 4 усилителя подводится более низкое напряжение и40тк по сравнению с напряжением и4зак, подводимым к входу 4 при закрытом транзисторе VT1.

Сопротивление резистора R9* выбирают таким, чтобы разность и4зак - и4отк = Ди4 была больше напряжения дифференциального сигнала, требуемого для перевода операционного усилителя из режима с низким уровнем выходного напряжения в режим с высоким (максимальным) уровнем выходного напряжения.

К неинвертирующему входу 5 операционного усилителя подводится напряжение

Us = (ист -Isa/Ris) R4/(Ra + R4).

Если разность напряжений U5 - U4 превышает величину ДДа, то напряжение на выходе 10 усилителя имеет высокий уровень (8,5 В). При U4>U5 напряжение на выходе усилителя имеет низкий уровень (1,5 В).

В первый момент после подключения схемы к источнику питания вследствие большой индуктивности обмотки электромагнита сила тока 1эм =0 независимо от того, открыт или закрыт транзистор. Падение


напряжения в резисторе R16 будет отсутствовать, благодаря чему напряжение U5 окажется значительно выше напряжения U4. Следствием этого явится появление на выходе 10 усилителя напряжения высокого уровня, что обеспечит открытие транзисторов VT2, VT3 и VT4 выходного усилителя ВУ с подключением обмотки электромагнита к источнику питания. Кроме того, откроется транзистор VT1, и на входе 4 усилителя установится напряжение U4 0тк низкого уровня.

При подключении обмотки электромагнита к источнику питания постепенно увеличится в ней сила тока, который, проходя через резистор R16, обусловит в нем падение напряжения Ди)в= = I», R16. Из этой формулы следует, что по мере увеличения силы тока I, происходит уменьшение напряжения U5, подводимого к неинвертирующему входу 5 усилителя. Когда вследствие увеличения силы тока !эм до значения Ism тах это напряжение уменьшится настолько, что разность U5 - U4 отк окажется меньше Ди4, напряжение на выходе 10 усилителя начнет снижаться, и одновременно будет постепенно закрываться транзистор VT1. Это вызовет повышение напряжения на входе 4 усилителя.

Такое повышение напряжения U4 приведет к дальнейшему уменьшению разности U5 - U4, вследствие чего усилитель начнет работать в режиме с низким уровнем выходного напряжения. Напряжение на входе 4 при этом равно значению и4зак.

Вследствие уменьшения до низкого уровня напряжения на выходе усилителя выключаются транзисторы VT2, VT3 и VT4, в результате чего обмотка электромагнита отключается от источника питания (бортовой сети). Однако сила тока !эмзак (см. рис. 39) при этом не падает до нуля, а постепенно уменьшается, поскольку данный ток поддерживается за счет ЭДС самоиндукции обмотки электромагнита, и его цепь замыкается через диод

По мере уменьшения силы тока I, возрастает напряжение U5 и, когда оно при силе тока !эм=!эм min превысит напряжение и4зак, усилитель начнет работать в режиме с высоким уровнем выходного напряжения. Вследствие открытия при этом транзистора VT1 и снижения напряжения на входе 4 усилителя до значения и40Тк данный переход происходит лавинообразно и на выходе усилителя сразу же устанавливается напряжение высокого уровня. Далее процесс будет неоднократно повторяться, а сила тока в цепи электромагнита будет

меняться от mm до Ьэм max (см. рис. 39).

Важной особенностью рассматриваемой схемы является использование для управления операционным усилителем эффекта положительной обратной связи, реализуемой с помощью транзистора VT1. В результате действия этой положительной обратной связи при любой комбинации напряжений на входах 4 и 5 усилителя на его выходе устанавливается либо минимальное (1,5 В), либо максимальное (8,5 В) напряжение. Тем самым гарантируется режим работы транзисторов VT2, VT3 и VT4 либо в режиме отсечки, либо в режиме насыщения. Как в том, так и другом случае рассеиваемая мощность в данных транзисторах минимальна. Частота изменения силы тока La, зависит от глубины указанной положительной обратной связи, которая определяется сопротивлением резистора R9*.

При электромагнитной постоянной времени обмотки электромагнита, равной 100 - 120 мс, изменением сопротивления резистора R9* обеспечивается регулирование частоты изменения силы тока I, в пределах 10 - 1000 Гц. Сила тока Ljj, не зависит ни от напряжения источника питания, ни от сопротивления обмотки электромагнита, поскольку входным сигналом для системы регулирования является только падение напряжения в резисторе R16, которое при постоянстве сопротивления данного резистора является функцией силы тока Ijj,. Благодаря этому данная схема обеспечивает высокую стабильность среднего значения тока !эмср в цепи нагрузки при значительных колебаниях таких внешних факторов, как напряжение бортовой сети автомобиля и температура окружающей среды.

Наряду с поддержанием в цепи нагрузки постоянной заданной силы тока рассматриваемая схема позволяет обеспечить и ее изменение по заданному закону в зависимости от уровня управляющих сигналов, подводимых к входу А схемы. Это, в частности, может быть реализовано путем изменения сопротивления резистора Rj, или подведения к входу А напряжения от источника управляющего сигнала.

В любом случае требуется только обеспечить изменение по заданному закону напряжения, подводимого к входу А схемы и, следовательно, к входу 4 операционного усилителя. Изменение данного напряжения обусловит переход усилителя от режима с низким уровнем выходного напряжения в режим с высоким его уровнем и обратно при других значениях напряжения U5 на выходе 5 усилителя.

Из формулы (29) следует, что напряжение U5 определяет силу тока в обмотке электромагнита, т. е. значения Ьшпшъ Ism max и !эмср будут меняться в зависимости от величины Ub.

Описываемая схема теоретически не имеет ограничений в отношении мощности нагрузки, если требуется поддержание заданной силы тока или его регулирование. Практически, однако, использовать данную схему при силе тока выше 10 - 15 А затруднительно из-за необходимости применения радиаторов больших размеров, способных рассеивать мощность 10 - 20 Вт, выделяемую в цепи регулирующих (выходных) транзисторов.

УСТРОЙСТВА ЗАЩИТЫ ЭЛЕКТРОННЫХ СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ ОТ АВАРИЙНЫХ РЕЖИМОВ

В случае отказа или неправильного функционирования тех или иных элементов электронной системы управления в ней могут возникнуть аварийные режимы, следствием которых явится выход системы из строя, а



[стр.Начало] [стр.1] [стр.2] [стр.3] [стр.4] [стр.5] [стр.6] [стр.7] [стр.8] [стр.9] [стр.10] [стр.11] [стр.12] [стр.13] [стр.14] [стр.15] [стр.16] [стр.17] [стр.18] [стр.19] [стр.20] [стр.21] [стр.22] [стр.23] [стр.24] [стр.25] [стр.26] [стр.27] [стр.28] [стр.29] [стр.30] [стр.31] [стр.32] [стр.33] [стр.34] [стр.35] [стр.36] [стр.37] [стр.38] [стр.39] [стр.40] [стр.41]