Chương 2 Các phần tử tự động trong hệ điều chỉnh tự động truyền động điện.

THIẾT BỊ ĐIỀU KHIỂN VÀ MÁY ĐIỆN Chương 2 Các phần tử tự động trong hệ điều chỉnh tự động truyền động điện. Trao đổi trực tuyến tại: http://www.mientayvn.com/chat_box_li.html Nội dung chính: 1. Khuếch đại thuật toán 2. Các mạch cơ bản dùng Khuếch đại thuật toán 3. Các bộ điều chỉnh 4. Thiết bị đo lường 5. Biến đổi số tương tự (D/A) 6. Biến đổi tương tự số (A/D) 2.1 Khuếch đại thuật toán <KĐTT>  Là một phần tử cơ bản để xây dựng mạch điều khiển tương tự  Nhờ mạch khuếch đại thuật toán ta có thể tạo ra các thuật toán điều khiển khác nhau.  Mạch KĐTT xây dựng từ các mạch tranzistor cơ bản có các đặc tính sau  Hệ số Khuếch đại điện áp A = ∞  Trở kháng vào Z v = ∞  Trở kháng ra Z r = 0  Giải tần 0 - ∞  Độ trôi điểm 0 bằng 0  Tuyến tính và đối xứng  Sơ đồ nguyên lý thay thế trong mạch: 2.1 KĐTT…Tính chất cơ bản của KĐTT thông dụng 1. Khuếch đại điện áp A = 5.10 4 2. Điện trở đầu vào Z v = 1 M Ω 3. Điện trở đầu ra Z r = 100 Ω 4. Độ không đối xứng điện áp đầu vào(offset) 1 mV 5. Độ không đối xứng dòng điện đầu vào(offset) 10 -8 A 6. Điện áp đầu vào tĩnh (Blascurrent) 10 -7 A 7. Độ trôi điện áp và dong điện theo nhiệt độ 10 -6 V/K o ; 10 -10 A/K o 8. Độ nhạy với sự thay đổi điện áp nguồn Power SupplyR-R PSRR=10 -5 V/1V = 100 (dB) 9. Tốc độ tăng điện áp( SlewRate) SR= max(du 0 /dt)= 10V/us 10. Các tham số khác: Điện áp nguồn ± 15V; dòng điện 3mV; công suất 300mW; vùng nhiệt độ -55 o C +125 o C 11. Tần số làm việc cỡ vài KHZ 2.1.1 Hàm truyền của KĐTT 1. Khuếch đại đảo dấu Phương trình đầu vào: i 1 + i 2 – i v = 0 i 1 = (u 1 -u v -u 3 ) 1 / z1 i 2 = (u 2 -u v -u 3 ) 1 / z2 i v = u v / i v Phương trình đầu ra u 0 = -AU V ; i 0 = i 2 + i 1 ; Với giả thiết z 0 = 0; z 0 < z 2 ; ; z 0 < z t và A  ∞ ta có quan hệ: Z 1 Z 2 Z 3 Z t U 1 i 3 i 1 i o i v U V Z v + - A Z r u 0 i 2 i t U 2 t t z u i 2 = r z uu i 02 0 − = 1 2 1 2 z z u u −= 2.1.1 Hàm truyền của KĐTT 2. Khuếch đại không đảo 3. Khuếch đại vi sai Z 1 Z 2 Z 3 Z 4 Z t U 1A U 1B i 3 i 4 i 1 i 0 i v U V + - A Z 0 u 0 1 21 43 4 1 2 z zz zz z u u + + −= BA U zz z z zz U z z u 1 43 4 1 21 1 1 2 2 . + + −= 2.1.2 Các mạch phụ trợ cho KĐTT  Mạch bảo vệ đầu vào:  Mạch bảo vệ quá tải nối điện trở đầu ra  Mạch bảo vệ nối sai nguồn  Mạch bù bất đối xứng điện áp: 2.1.2 Các mạch phụ trợ cho KĐTT  Mạch bù tần số 2.2 Các mạch cơ bản dùng Khuếch đại thuật toán 2.2.1 Bộ cộng tín hiệu: 2.2.2 Mạch lặp điện áp: U 2 = U AC volt Thường dùng để lặp các tín hiệu điều khiển trước đầu vào của mạch so sánh trong mạch điều khiển chỉnh lưu         +++−= n n b b a a R U R U R U RU 1 1 1 1 1 1 12 [...]... nguyên lý: Ta có hàm truyền đạt: R 2 C2 R 3 U1w τ 1τ D p + τ 1 p + 1 Fr ( p) = K R + τ 1P Ui R1 - 2 _ U1 + U2 R1 Trong đó: KR = R2 + R3 + R2 C3 C2 ; R1 τ1 = R1C2 ; τp = R2C3 C3 R1 C3 Z R3 U2 C2 Ui C3 R2 2. 3.6 Bộ điều chỉnh thích nghi Trong hệ thống tự động điều chỉnh thích nghi các bộ điều chỉnh phải thay đổi thích ứng với sự thay đổi của tham số của đối tượng điều chỉnh như thay đổi hệ số Khuếch đại,... lượng động và tĩnh của hệ Hai nhiệm vụ chính của nó là: 1.Khuếch đại tín hiệu sai lệch nhỏ của hệ 2. Tạo hàm điều khiển đảm bảo chất lượng động và tĩnh của hệ 2. 3.1 Bộ điều chỉnh tỷ lệ (P) dùng KĐTT R2 - R1 U1w _ Từ hàm truyền của KĐTT u2 z = − 2 u1 z1 - U1 + R1 U2 Ta lấy Z1=R1; Z2=R2; ta được hàm truyền của bộ điều chỉnh tỷ lệ là: U2 R2 FR ( p ) = =− =K R1 ∑U1 2. 3 .2 Nguyên tắc tạo hàm chức năng điều. .. ∆U 1dt = 0 C2 ∆U 1 τ t + U2 2. 3.5 Bộ điều chỉnh tích phân tỷ lệ (PI) 1 1 1 Y1w = ; Y1 ( p) = ; Y2 ( p) = Nếu ta chọn R1 R1 R2 + 1 Thì có bộ điều chỉnh tích phân tỷ lệ như hình vẽ: Hàm truyền của bộ điều chỉnh PI: 1 Fr ( p ) = K R + Pτ 1 PC2 R2 C2 R1 U1w - _ U1 Trong đó: R2 KR = ;τ1 = R1C2 R1 Hoặc: Fr ( p ) = K R Với KR = 1 +τ R P Pτ R R2 ;τ R = R2 C 2 R1 + R1 U2 2. 3.4 Bộ điều chỉnh tỷ lệ tích phân đạo... khâu tích phân, điều khiển khóa chuyển mạch là khâu so sánh có đặc tính từ 2. 2. 12 Mạch biến đổi điện áp – tần số trễ Có nhiều mạch thực hiện biến đổi điện áp – tần số Tuy vậy cần xác định chỉ tiêu độ tuyến tính, vùng điều chỉnh trong đó tần số xung ra tỷ lệ tuyến tính với điện áp 2. 3 Các bộ điều chỉnh KN bộ điều chỉnh: là thành phần quan trọng nhất trong hệ điều chỉnh tự động truyền động điện vì nó... 1 ≥ U 2 − o max ≈ U 2 A U 0 = +U 0 max khiU 1 ≤ U 2 − Như vậy đầu ra có 2 giá trị + U0max và -U0max là điện áp bão hòa âm và U0 R2 dương của KĐTT + U 0 max khiU 1 ≤ U2 + R1 R1 + R2 R1 + R2 Trong thực tế còn sử U0 = U0 R2 − U 0 max khiU 1 ≥ U2 + R1 dụng mạch có đặc tính trễ R +R R +R 1 2 1 2 2 .2 Các mạch cơ bản dùng Khuếch đại thuật toán 2. 2 Các mạch cơ bản dùng Khuếch đại thuật toán 2. 2.6 Mạch chỉnh. .. thời gian và thay đổi cấu trúc(cụ thể trong chương 4) - Hình vẽ là sơ đồ bộ điều chỉnh thích nghi thay đổi hằng số thời gian R 2 C2 và hệ số Khuếch đại: Uđk - Hàm truyền của R1 U1w bộ điều chỉnh lúc này được tính: _ - + U1 R1 R2 1 1 * FR ( p ) = + = KR + R1 K1U đk PR1C 2 KU đk Pτ 2. 3.7 Bộ điều chỉnh xung Trong hệ điều chỉnh xung thông thường người ta dùng bộ điều chỉnh xung là bộ so sánh tần số có cấu... P2 - Một sơ đồ khác của khâu hạn chế: Góc mở của P1, P2 là α1 và 2 Giá trị điện áp trên P1, P2 là U2 - + u- P1 -Un 2. 2.8 Mạch hạn chế:… U- 1= (1-α1)U2 - α1Un U+ = (1- 2) U2 +α1Un Nếu chọn R0 D1 dẫn D2 khóa U2 = 0 Khi U10 đồng thời chọn R3 U U đk và Uđk sao cho R3 > 1 R1 Thì U2=0 Mạch làm việc khi U1>0 và Uđk =0> Mạch... U2 = 1 [U 1w − U 1* ] Ta có trong đó dấu * thể hiện tín hiệu Y2 ( p ) U 1dm ở đơn vị tương đối 2. 3.3 Bộ điều chỉnh tích phân (I) Nếu ta chọn Y1w = 1 1 ; Y1 = ; Y2 = PC 2 R1 R2 Thì ta có sơ đồ như hình sau: Khi đó hàm truyền của bộ điều chỉnh được tính: Fr ( p) = R1 U1w - R1 U1 1 1 = ;τ 1 = C 2 R1 PC 2 R1 Pτ 1 τ1: là hằng số thời gian tích phân Điện áp đầu ra bộ điều chỉnh: t U 2 = ∫ ∆U 1dt = 0 C2 . THIẾT BỊ ĐIỀU KHIỂN VÀ MÁY ĐIỆN Chương 2 Các phần tử tự động trong hệ điều chỉnh tự động truyền động điện. Trao đổi trực tuyến tại: http://www.mientayvn.com/chat_box_li.html Nội. thuật toán 2. 2.6 Mạch chỉnh lưu dùng KĐTT Mạch chỉnh lưu 1 cực: Khi U 1 >0 D 1 dẫn D 2 khóa U 2 = 0 Khi U1<0 D 1 khóa D 2 dẫn U 2 = Mạch chỉnh lưu 2 cực: 1 1 2 U R R 12 UU = 2. 2 Các mạch. trễ. 2 max 21 max0 2 max 21 max0 21 max00 0 )( U A U UkhiUU U A U UkhiUU UUSignUU U o o ≈−≥− ≈−≤+ −= = 1 21 0 2 21 2 1max0 1 21 0 2 21 2 1max0 0 R RR U U RR R khiUU R RR U U RR R khiUU U + + + ≥− + + + ≤+ = 2. 2 Các mạch cơ bản dùng Khuếch đại thuật toán 2. 2 Các mạch cơ bản dùng