Patent RU-109578-U1 (RU)
Title: Устройство усиления-преобразования сигналов управления рулевым агрегатом
IPC: G05B13/00
Filed: 2011-07-01
Granted: 2011-10-20
Abstract: Полезная модель относится к усилительной технике и может быть использована в автоматике, системах управления, в частности, в системах управления рулевыми агрегатами различных аппаратов. Задачей, решаемой полезной моделью, является повышение надежности, быстродействия и стабильности работы устройства. Сущность полезной модели заключается в том, что в устройстве усиления-преобразования сигналов управления рулевыми агрегатами (РА), содержащем первый сумматор, выход которого соединен с входом фильтра низкой частоты (ФНЧ), выход которого соединен с первым входом второго сумматора, преобразователь напряжения-ток с симметричным выходом (ПНТСВ), который является выходом для подключения обмотки двигателя рулевого агрегата, первый масштабирующий усилитель, вход которого соединен с одним из выводов симметричного выхода ПНТСВ, второй масштабирующий усилитель, вход которого, соединенный со вторым входом второго сумматора, является входом для подключения к среднему выводу потенциометра обратной связи рулевого агрегата, при этом аналоговые сигналы от управляющей ЭВМ приходят на первый и второй входы первого сумматора УРТ, ПНТСВ усилителя рулевого тракта выполнен с устройством защиты от короткого замыкания (УЗКЗ) на своем входе, которое содержит дифференциальный усилитель (ДУ), и с устройством суммирующих усилителей ограничителей (СУО) на своем входе, которое содержит первый резистивный делитель напряжения (РДН), первый сумматор-ограничитель (СО), второй РДН, второй СО и два выходных резистора, при этом первый СО и второй СО выполнены на операционных усилителях (ОУ), неинвертирующие входы которых соединены с шиной нулевого потенциала, инвертирующий вход ОУ первого СО через первый суммирующий резистор первого СО соединен с выходом второго сумматора и через второй суммирующий резистор первого СО - с выходом первого РДН, выход ОУ первого СО соединен с анодом первого диода первого СО, катод которого через первый резистор обратной связи первого СО соединен с инвертирующим входом ОУ первого СО, выход ОУ первого СО соединен также с катодом второго диода первого СО, анод которого через второй резистор обратной связи первого СО соединен и инвертирующим входом ОУ первого СО, инвертирующий вход ОУ второго СО через первый суммирующий резистор второго СО соединен с выходом второго сумматора УРТ и через второй суммирующий резистор первого СО - с выходом второго РДН, выход ОУ второго СО соединен с анодом первого диода второго СО, катод которого через первый резистор обратной связи второго СО соединен с инвертирующим входом ОУ второго СО, выход ОУ второго СО соединен также с катодом второго диода второго СО, анод которого через второй резистор обратной связи второго СО соединен и инвертирующим входом ОУ второго СО, один из выводов первого РДН подключен к положительной шине двуполярного источника питания, один из выводов второго РДН подключен к отрицательной шине двуполярного источника питания, вторые выводы первого и второго РДН подключены к шине нулевого потенциала, выходные резисторы включены последовательно между катодом первого диода первого СО и анодом второго диода второго СО, а точка соединения этих резисторов является выходом СУО УРТ, ПНТСВ содержит, последовательно соединенные входной суммирующий усилитель, выполненный на своем ОУ, инвертирующий вход которого подключен к точке соединения выходных резисторов СУО, и, по крайней мере, один преобразователь напряжение-ток, выполненный на своем ОУ с резистором - датчиком тока, включенном между выходом этого ОУ и первым выводом симметричного выхода ПНТСВ, а также инвертирующий повторитель напряжения, выполненный на своем ОУ, вход которого подключен к выходу ОУ преобразователя напряжение-ток данного ПНТСВ, а выход через резистор - датчик тока подключен ко второму выводу симметричного выхода ПНТСВ, 
     СУО УРТ снабжен, по крайней мере, третьим и четвертым РДН, при этом один из выводов третьего РДН подключен к положительной шине двуполярного источника питания, один из выводов четвертого РДН подключен к отрицательной шине двуполярного источника питания, вторые выводы третьего и четвертого РДН подключены к шине нулевого потенциала, один из выводов третьего РДН подключен к катоду ОД 1 , а анод ОД 1  подключен к выходу второго сумматора УРТ, один из выводов четвертого РДН подключен к аноду ОД 2 , а катод ОД 2  также подключен к выходу второго сумматора УРТ, в состав УЗКЗ УРТ введены делитель цепи обратной связи (ДЦОС) и два пороговых диода, при этом входы дифференциального усилителя УЗКЗ подключены к выводам упомянутого резистора - датчика тока, установленного между выходом инвертирующего повторителя напряжения данного ПНТСВ и вторым выводом симметричного выхода ПНТСВ, инвертирующий вход дифференциального усилителя УЗКЗ подключен к одному из выводов ДЦОС, а выход - к первой точке соединения двух встречно-параллельно включенных пороговых диодов и одному из выводов ДЦОС, вторая точка соединения двух встречно-параллельно включенных пороговых диодов подключена к инвертирующему входу операционного усилителя упомянутого инвертирующего повторителя напряжения данного ПНТСВ. 
     Технический результат заключается в повышении надежности и быстродействия путем воздействия сигнала обратной связи устройства защиты от короткого замыкания (УЗКЗ) непосредственно на вход операционного усилителя (ОУ) инвертирующего повторителя напряжения (ИПН) преобразователя напряжения-ток с симметричным выходом (ПНТСВ), при такой схеме, в случае короткого замыкания, блокируется только ИПН, при этом выходной ток ПНТСВ не изменяется и не вызывает остановку рулевого агрегата (РА), а также повышение стабильности работы путем исключения возможности возбуждения усилителей рулевого тракта (УРТ) введением пороговых диодов (ПД) и делителя цепи обратной связи (ДЦОС) дифференциального усилителя (ДУ) УЗКЗ.