С. úkolu
Zesilovač
odchylky Počet liftfi
1//21V2116/61/71
Liet Clilo
TESLA Výakuaný ustav p ř í s t r o j ů Jaderné techniky Přemyšlení, p . Zdiby
ZESÍLOVA
Řešitel : J . Vávra
, . . •, .v/;^>í\.V;V...
Hlavní ř e š i t e l ; Ingo Jo Brabenec
'•">/>,' *
Vedoucí odd, 213: l o g . V. Polívka
...............
Vedoucí odboru <1 . Ing. J a r . Kula C3c
jí Wk
Vedoucí ieeku RVI : I n g . 0 . Oilar
J
Obrásky :
Vypru
í Ьл ! A
O D C H Y L K Yv
vi
Jo Yóvre
I.
Č í s l o zprávy : 215/2116/61/71 D
ruh zprávy : d í l č í , ^к.,а
Datum vydání : 2 0 . 4c 1971 Číslo icopte :
6
i
..i* i )»r i/ in
\
i
> i - • *i<
č. úkol.
Zesilovač odchylky 213/2116/&/71
Počet listu
ТГ
Lt»t еьи
Zpráva se zabývá návrhem obvodu vhodného pro r e a l i s a c í pomérné odchylky (U - y 0 ^ U o p*^ ručním zadávání U . Vstupní signál Li i výstupní odchylka U^ jsou vyjádřeny analogovým napětím. Hodnotu U je možno zadávat na panelu přístroje i dálkově. Při návrhu obvodu je věnována pozornost жеjména dosaže ní stelých chyb přístroje ve dvou rozsazích (OV » • 100 % a • 10 %). Jsou uvedeny dosažené parametry pro provedení I (• 24 V) a základní úvahy o provedení II (• 12 V).
С. ukulu
Zesilovač odchylky
Počet listfi 3 7 Li* řuio 3
0 b s a h l i s t <4
Úvod Specifikace 1.x. 1.2. lc3. 1.4. 2
požadavku na m^řič odchylky
Realizace poměrné odchylky rozbor chyb ш&Мсе odchylky Požadované parametry p ř í s t r o j e Obdobné zahraniční výrobky
'iožnosti řešení
6 8
10 12 U
2.2c Obvod typu 1 2.3. Obvod typu 2 2.4. Obvod typu 3
14 17 20 21
3 . Realisace měřiče odchylky
24
2.1. Úvod
3.1 5.2 3.3. 3.4.
Provedení 1 Provedení 2 Zajiáténí s p o l e h l i v o s t i Dosažené parametry
24 27 28 50
Závěr
31
oe*nam použité l i t e r a t u r y
32
•
С úkok
Zesilovač odchylky 21V 2116/61/71
Pocct tíná yy Li*c СЫо
-o э
•a
U v
-a 3
3
Navrhovaný přístroj je součástí připravované stavebni cové soupravy, určené pro ziéření a řízení výkonu jaderného reaktoru s případnou možností použití i v jiných oblastech řízení a kontroly průmyslových procesu. Základní vlastností reaktoru jako regulované soustavy je jeho nelínearita, ze sílení reaktoru je totiž přímo závislé nz výkonu, při němž tento pracuje (viz např.[ij). Tato okolnost je pro re/mlační obvod nežádoucí a pro návrh uspokojivé automatické regu lace reaktoru je nutné tuto odvjsinat zesílení na výkonu odstraníte
С G.
Obměníme tedy běžné schema regulačního obvodu tak, že místo prosté regulační odchylky n-n (n je skutečné a n э o požadovaná hodnota regulované veličiny) budeme vytvářet poměrnou regulační odchylku (n-n )/n - viz obr. 1. Dosta neme potos zesílení otevřené regulační smyčky reaktoru га určitý-h předpokladu nezávislé na výkonu, což nám umožní nšvrb uspokojivé automatické regulace. Použití poměrné regulační odchylky aůže být výhodné i v jiných obl-istech automatické regulace, zejména přípa dech,kdy se regulovaná veličina poaybuje ve velkém rozsařlu, např. v rozmezí jednono i více řádu. soužití poměrné odchylky v tomto případě zajiátuje, že poměrná citlivost i dynamické vlastnosti regulačního systému jsou nezávislé na velikosti regulované veličiny.
С ti
•a
< _j
-U
Účelem této práce je práv л návrh obvodu, který by vytvá řel poměrnou odchylku (n-n0)/nQ. Vlastní problematika souvisí značné s technikou analogových počítačů, a rotože tento obor je velmi rozvinut, ami obtížné nalézt řadu obvodu realisujícícn požadovaný funkční vztah*
V»D'
V iA í i
Č. úkolu
Zesilovač odchylky 215/2116/61/71
Počer listu Ltit еыо
ZL
Je protoVaapotrebí vybrat vhodný obvod, přičemž hlavním hlediskem výběru jsou zejména vlastnosti přístroje z hlediska celé soupravy a jeho vhodnost pro uvažovaný způsob použití o Dle zadání dkolu je navrhovaný přístroj nazýván „Zesilovač odchylky". Pro lepší názornost vzhledem к používání zesilovačů jako součásti vlastního přístroje je v textu používán vhodnějáí název „Měřič odchylky". Oba názvy znamenají totéž»
г С. úkolu
Z e s i l o v a č odchylky
213/2116/61/71
Počet lurt Litt tteto
» 6
-о 3
и
I.
SPECIFIKACE PCŽAJAVK8 NA MĚftlč ODCHYLKY
1.1
Realisace^aqměrné odchvlkv
3
3
г,
< S1
Vrátíoie se nyní ке scheoiatu r e g u l a č n í h o -"bvodu na obre 1^ Neutronový tok j e s n í a é n d e t e k t o r e m n e u t r o nu (např* i o n l s a č n í Komorou), jehož 3 i g n á l j e d é l e z e s i l o v á n v proudovém z e s i l o v a č i o Porovnávací člen v y t v á ř í poměrnou r e g u l a č n í o d c h y l k u . Tato odchylka ae d á l e z e s í l í odchylkovýa z e s i l o v a č e m a po l a l ě í m z p r a c o v á n í (úprava přenosu r e g u l a č n í зауску а výkonové z e s í l e n í ) ř í d í za ропюс! akčního členu (servomotoru)) poloh.i r e g u -
т -3
^Sifii
wjv, e •
'.'a r o z d í l od p r o s t é odchylky n e l j e poměrnou o d c h y l ku v y t v á ř e t +,ak z c e l a snadno, takže obvykle nevystavíme s p a s i v n í m obvodem0 J e p r o t o výhodné s p o j i t s r o v n á v a c í člen a z e s i l o v a č poměrné ' ú c h y l k y do jednoho : e l k u , k t e r ý budeme n a d á l e nazývat Ш Л М ^ Е odchylky 3 Mořic odchylky за t e i y r e a l i s o v a t vztah —* / - \
r\
K.de D j e v ý s t u p n í poměrná odchylka v % srovnává o.i v e l i č i n y U j e V3tupni s i g n a l , v y j a d ř u j í c í .nějakým způsobem v e l i k o s t regulovaná v e l i č i n y J e 3 r o v n á v a c í nodnota zadaná ručné o p e r a t n r"ttíii, 0 ^' iVo uvažovaný způsob p o u ž i t í s e p ř e d k l á d á , žo v s t u p ní s i g n á l У i v ý s t ; p n í odcnyika D budou vyjádřeny formou analogového n a p a t í * .r-:učnř zadané v e l i č i n a U muže b ý t potom vyjádřena d v o j í c zpVsobem :
3
Г
i^r-
I
С. úkolu
Ze S I I ' V H :
^dcir/I^v
Počet liaefl
List Clilo
213/2116/61/71
t
г
1 2
1 •в
% v 3
'si
<
v ho in т. '^'VodecTi ín-чрг. r e g u l o v a t e l n ý m zdrojem p ř e s hodný ného n a p a t í r •••? V j t v á ř í analogové n a p ě t í , ia-lrné n a s t a v e n é h o d n o t * : Měřič odchylky potom r e a l i s u j e v z t a h ( 1 . 1 ) podobn^ jako analogový p o č í t a č . r u č n í a nastavením s e n^ní рМзю n é s t e r ý ;;ara2ietr přístroje.
-3
Ve dru hex p ř í p a d e není raozne r o z l i s o v a t " ) P r n o ; . i " ! _'С;,','1ku oří;ar> Docle vztahu v l . l ) . J o r ^ v i a e з: tečy ;-.--re "cnoz ^
o
и
=
*
;
и
Vidíme t e d y , že musíme pro uvažovaný případ uVn.it z e s í l e n í v parametr ) obvodu nepřímo -jadrně s nastavenou nod юtou У . Odečtení j e d n o t k y j e s n a d n é .
< 7
Vsimn ne s i , že pro У = 0 z t r á c í výraz ( 1 . 1 ) i (lo2 , í smysl, hovněž v p r a x i пешв r e p l a c e p ř i nulové re^rulované v e ~ í č i r 5 vyznaní. J e p r o t o vhodné oínezi t nějakým způsobem г^гзаг J \ • J v á Ž í n e - l i , že proudový z e s i l o v a l d o d á v a j í c í 3 i *^ná 1 J • -v s d e л a í i ck у ; • г e o í n аше гс з з a ny, - ze el a i o s t ačuj;ící v ^ L i t У v .úezíc.o 0.1 Joiax až JTVÍX* Ve v-odné m v néž omezit rozsa:; v ý s t u p n í o d e v / i ^ y li. e j =-100* a naooak ого У = J шах = 10 У + 900%, což nfQifí p r a k о
t i c k ý 7.>.;:.,4д. J e z c e l a d o s t a č u j í c í , z v o l í ле-ii rozsah ú ~ + уУг až • 10O*. P r a c u j e - l i re^rul^ční obvod d o b ř e , j e v e l i č i n a J velmi b l í z k á hodnoté U , t a k ž e j e naopak vhodné a pro p e ^ l a č n í obvod výhodné s i e d o v s t odchylku D v užším r o z s a h u , nap* e +• 10%.
č
úkolu 7
Z e s i l o v a č odchylky
P
213/2116/61/71
Ltct Ctek
ř
3?
Rozbor chvb měřice odchylky Vyjádří:ae-li odchylku -/ ve formě r;a::*t< uV, zubíme 7Z*.?h v 1.1^ Dřepsat пя t v í r i
4
:
iódřenéai :;a:;étíe -e к-"Ti s t a n t a a k=10V p r o ~oz3-4h o i c h y i e * - 100* vrozáah A) а к = 1O0V < •": °
: r r^z3*an odchylek • 10% (го z за:. 3 ) . 'Jv-ižu.leme nyní r»n'il tfový obvod, litery r e a l i s u i j e v z t a h ( 1 . 3 ) p ř í m o ; t j . .--.': rve :: - vede o d e č t e n í J-íJ 9 D^to£ d-^^í t a t o hodnotu o /vrazesi J . '.ří solení .\>г stan tou lze. pokud to dovolí :
o ' l rozkmit v ý s t u p n í h o n a p » t i operačr.ícn z e s i l o v a č ů , p r o v á l e t v prv^a i druhá z, obvodu. Předpokláde.i»ne, že ode c i t a c í obvod aá -jrwbu 5&, " i ' l í c í o brv od c y b u C b b . Lze • otoL; psát •J-.J
^D=[k(u-ao)(i+58)J-^- u*5b
?r! r -e~ž j v a ž u j e a e , <$J-. bude tedy
6u,
'^.8
-S.)
že <$a < 5 b « c ) b + á\, • : ^*-"
* 5. - 6,
• T
(1.5)
•Je te- : y r e l a t i v n í chyba t.onoto ^ é ř i č e odchylky n e z á v i s lá r.i n a p H í e h U í <J t s d y s t e j n á pro r o z s a h A i Во vy
Ve skutečnosti závisí no -i noty Sr
i <£ poněkud na signá
lech J a U , bude tedy ci у ba п.ч ;itliv*j.sírL rozaahu D poněkud vétáí. Při vyvine;;. být toto zvýšení v«-;lké.
'j:;po Vidění obvodu nemusí v.;ak
i k. o t
Zesiloval
odcnylicy
Pevet li«cft
21V 2116/61/71
list řltu.
Vztar; ( 1 . 2 ) a-;že.ie p r e p s - . t
o.*sl^u
Л.
• O "• £ £
J J
kie
- *J
= <
D
U
O
•? U' j e r»effe*rná v e l i č i n a o -л rvicu
v
° 3 (J-..
nastavova-
ICV.
, že ~>-iti-Mt4CÍ
к l a lHi-Пе
в Г:
jolcnu
:Í1^V-I.UCÍ
'•bvoi т4 cr.v'Pu сГЙ >
M-} ž еше ; о to :r. о за t»
о
[ — . Í ď.. -<5,; - Í 1 • e l a t i v n í chyba S u
á-j. =
ли;
Í
= ď.
-.1.3)
О
Z^vi. яг
te
•Vba "o-.oto
-,-::ri ^e ^ i c ^ v i ^
- ::-i&i.i.e; • i
т>
+ 1Д-, p ř e n e s e
Or.
:
;e t e i y c.byb«iC$\. rw
z e 3 Í i e n á . Rovn4ž p r i
vy.;tuj
technické r e - i l i s o í
. >U,^ в
v
j
;I;H2J
•ibli
/eini^k;.
. .:: : :; .
c h y b a , k t e r á s e г;ч vý-jtupu p r o j e v í I O X ^ e í l e n é . Ve - s k u t e č n o s t i z á v i o í í p r o t e n t o i.říobř. s i ^ á l e c n U а U^, t a k ž e s k u t e č n é z á v i s l o s t i :-ií. .'nectérw vyjq.-ířijjí /.'"•-ikticicy z . H * t * n o u
t y t o z.: ednoďaó ené s.'.ute*no-?t.
& bj-iou
výpo-ft;
ч^.
-,
složil i
г] с
.\ Í V ,
ti
<• * . r i 4 V
- I t-v.
/ь p ř í s t r o j e
by t e d y
••••^. ;=-/ v í t á n u
( l o 5 < . AvAíik. : r i
l o s ч * e;
i
-"í.'
, '
-
•
•-í 'hct
i ..
•
.л
*í.i.
. •. v t v o ř e n i
оо;;д: rrté
o 1 c : : y i ^ y a n a l o g o v o u d é l i čitou v y c h á z í v ý s l e d n é *eáení
m-Mče odchylky d o s t i f
-.
složitéjší
Л ^ , . ,-. »
i' * "
•}<*
' »
tupni
:>"-*
Г;Ч
•••* • U
ize h :::.yĎ
ovft...
: .v
/
i "a.
^ 1í:-t3vu,:e
.-'i.OU
> :e:, Ít-'DU
, ' r í Uie
-•••
/ iс
při :u-
Г O /<-••
p
v.-:-;r.n . n * ) s i u : : o u
:'í r r o , ; e
;
případu,
^»-
; i p : n á l 'J c o v b u í , ? £
I '
obvodové
opratí
Vr-.
-»'
byl^
:osii
'.čelné pou^e
obesit ;
:*:
sní-
t '•: tin I P.* • - M
. V», ' . e ž
1 e v z tunu
Pfi
l i
; Г' t "'
;' I , L -,
Mžení
jiÍTií • 4ř»,;mé;^i
/ -. • (
ru
p r o v o z n í a c nu otre-;ní
:':ÍÍ\D,;*
n]. o-.l i vo.:;t
.--,
Я v
iL^hlivý,
- j - . "•. i
.*• T i O t l i v j ' c h
civ-ijí p u H v ^ ' ; '
iioa-
príst;/o~
я./^tár,-
•Io:
">^ . '••''.•->'.•+•-'< j' -.-л г.; oie.-.L ivo.'--. t ;•,:'•;' •
r-sOiťň
.".radnic:* , . ř ; •" r o.-".
;?vano oce
přísní •:');j
.'.гош* t o h o
•V ^ГгП.ти
• /•>;
& -,o
-'ÍIJ.-
-tro/ú
t
n
s t . r o .'.с
V)u t ě l y i p r ž a d Q V í y пч fp
'-i—
Je
pr vp.
ti.c v í c e ,
''-»;»ov4
r-t».-ru 1.4oe.
<.
;.4Г*ше ti" i
c e i ý s y s t4;a ř í z e n í j} * to
: 11 ťi:: i ť-'-.\"í s p í p e
•,ij5'i'.st
v:,-oi-itr:í
iii-.I^Iiií* f i t
O Z ! l . O V i .':
'•ř-í-o..
t <
КЛ i., l
у л//,« г .г
výkonu
J
';
J
r
ér.o :-e--iíí ^o-
.•.:oovo.-:t v v '>íi-du..p viíl,c
> ••-. bi
i o.*)--. > v v o r u c : , v
.--» г«л '
e к?» / v
et
'>£-
«nyíL
'pOíCi П řcov^n ;'•!--< i a v е к , яЬу 7ivot^
/ednoho .;?'í:-'trjje
:;-la
kul
Zes i 1: • v a č od c: .ylk \
Počet listu 3 7 list tlilo X X
Ш/2116/61/71
Pro uvažovaný zplsob použití je dostačující poměrně Ткн1& Нгкч pásma přenosu obvodu. Naopak je někdy žádoucí ол*пл 1osanované vysoké *asové konstanty měřiče ichylky ,'^tl sčit filtrem pro 50Hz, nebol rušivé vlivy jsou zesilo vaný přístroje»až lOOx a při nenulové výstupní hladině mu če lojít к jednostranné limitaci rušivého napětí a tím irastickému zvýšení cnyb přístroje. Je zapotřebí zvolit . ;i-.-'n^ vysoký vstupní odpor, nebot výstupní nap-ti U • •.л :ov-í'riO zesilovače se používá i к jiným účelům. Totéž .«ti ..го výstupní proud, protože za měřičem odchylky mo'*••- \ásledovst výkonová obvody (magnetický zesilovač apod.). Jhrňme si nyní dříve uvedené požadavky, které by ^él
•roj splňovat:
v. ^ný
zapotřebí realizovat měřič odchylky, který měří .KU Ujj n n > j p ^ t í
nodnotv U . r » d \ v
0
J
-
.•
• T
• T
U
U od z j J i n é
-
-J
o
J ť*^iito
parametry:
••r-'..',.-^:. v s t u p n í
veličiny U
- o z - a . . za iáváné v e l i č i n y Lf -O.'.SJ'.
iíiéřenych o d c h y l e k
0 ,1 Jma .v
Hz
Jma .•:
t; 10\>% •. A) i + 10% , 3 }
'ол.^п výstupního n a p é t í С
+ 10V p r o ш а х . o d c h y l k u
-'i^-'nost
lepší
j a k + 5% ( 3 ) a + 1%(A)
lepší
j a k • 5% (В) а • 1%(A)
Haje
itabi ' i t a "Htjpm ^'vstupní
J laje
odpor
ilOkO
proud
Разшо p ř e n o s u • t - e d n í doba rovozu
* 1 0 mA 0 f 100Hz
bezporuchc 2*10 0 0 0 hod
č . úkol li
.3esiloaač odchylky
Počet listu
РТЛ/2116У61/71
1.4
List Ctilo
H
li
Obdobné z a h r a n i č n í výrobky Pro srovnání uva žovanách parametrů s: uvedeme některé obdobné zahraniční výrobky. V d o s a ž i t e l n é l i t e r a t u ř e byly nalezeny pouze p ř í s t r o j e pr<" ruční za l á v a n í . л
et p i l o g a t e 3MPB 1
Vole
[3]
Blokové stavebnice francouzského výzkumnéno 3 t ř e Изка v J a c l a y obsahuje kromé řady d a l š í c h p ř í s t r o j ů i podsestavu SÍJPB-1 určenou к ruční ши ř í z e n í jaderných reaktorů * ^odsestava obsahuje l i n e á r n í b o k 3CRLIR-1, Který po p ř i p o j e n í dvou elektronických zesilovačů 8AC-2 pracuje jako proudový z e s i l o v a č :^ - . ' xichylky зоисавn é . Dále obsahuje bLok blokování э mfatního ř í z e n í 3VCL 1, který umožňuje :aístní i laikové ř í z e n í U a přepínání rozsahů z e s i l o v a č e aalých proudů. 31ok rovněž z«jjišíuje k o n t r o l n í funkce (kontrolu napájecích n a p ě t í a kontrolu zda fJD n e p ř e k r o č i l o povolenou hodnotu) pro z a j i š t ě n í spolenlivoftti re/^ulace. Hozsan v я tup nich d ř e n ý c h proudů 10"*^ až 1С"' rozsah oichyiky • 10%, •i)
Reactor Power Error Meter, typ Ub?*
(N 592) [ Л
r
Jc*ný p ř í s t r o j anglické firmy KKGO obsahuj* proudo vý d a t e k t o r neutronu, předxesilovč a porovnávací z e s i l o vač, potřebné zdroje ní ;kého n .p. t i , Kontrolní o^vodvo P o u ž i t í elektronkových :aod u bč.;í h zesilovačů z a j i á b j e vysokou s t a b i l i t u í d a j e . V stupni měřený ro*eah výkonů j e 0,1 až 12№, výstupní rozsahy odchylky 100%, 10% a !%• s t a b i l i t a l e p š í jak 0,1%.
Vfpi'hS'.A
Vydiii'
J# Vávra
1).»,.
N.í гиги|с
Č . iikoli.
Zesiloval odchylky
Počet listu
213/2116/61/71
Lt*c flslo
3T ТУ
3
э
С) uinfiT
and D e v i a t i o n Jnar^nel t y p e 8012
[5]
v
T3 3
<
с -С
•3
H i ^ l e n i R e a c t o r c o n t r o l D i v i s i o n finny E l l i o t B r o t h e r s n a b í z í l i n e á r n í a odchyL-:ový blok ve f o r i * uceleného ~ e i o t r a n z i b o r o v é h o p ř í s t r o j e , k t e r ý je зоЗпо ioiiat v r o v s d s n í l i n e r a n í o i nebo l i n e á r n í m a o-ir.ny'l kov^c o "*^чаи,;е rovněž p o t ř e b n é z d r o j e n a p é t í a kor.t . Ody • . o z s f i ; aéřených v s t u p n í c : . proudů je 10" Л až 1С"-'•. PHV: yl-.-iylek • 100% a • i O*. Chyba odchvlk;- + ~ , ni '- '" í o-> 1% na r o z s a n u odchylky 0 V^ecnny uvedené p ř í s t r o j e ; -^..^i •• •. fri ?•-: п..в _ .ip".')vité hodnoty na p r i n c i o u odp-Mtá .:;•:.-, •"..•;-»:• 1 . 6 ) . Jda j e o p ř e a n o ^ . i 9 s t a b i l i t ě r,- - ; г•-.'.;.-»n-i chybí i n f o r m a c e , zda j.-ou chyby vzta.oo'. : pii, - i výstupu p ř í s t r o j e .
а £
vatu
~ .1 ;aju j e v i d o t , že „ r í U r o . i e umožňují ai->M t ;>~írao odchylky výkonu ( t e d y m * o l i v jen n a p a t í ) a s i g n a i i s u j í a u t o m a t i c k y n* k t e r é p o r u č n ý . V uvažované s t a v e b n i c o v é ' aoupravé j 8 p ř i p r a v o v á n jak proudový z e a i l o v - č , tak i kon t r o l n í blok jako samostatné r í s t r o j e , nebot S P oba ve s t a v e b n i c i ri-íkoiiíírát opaku,jí. Další podobné o M e t r o J e nebyly v d o s a ž i t e l n é l i t e r a t u ř e nelezeny.
č.
úkolu
Zesiloval odchylky
Počet h$tů
213/2116/61/71
Li,
ZL
Lut Шо 1 4
MOŽNOSTI ŘEŠENÍ
•eni-ii
J
vyjádřen^
analogovým n a p ě t lni, musí s e
podle srovnávací v e l i č i n y měnit některý parametr j e . VSinmeme-li s i v z t a h u
(1.6)
metrem j e z e s í l e n í ,
s e musí m a n i t nepřímo
aieré
s ve i . í i s t í -J • ~3ylo by j i s t ř j !-: :aínít
zesílení
zjistíme,
přístro
Že t í m t o p a r a unémě
;aožné n a l é z t г ч ! и způsobu
a n a l o g o v é h o obvodu ( v s t u p 1 v ý s t u p
'e - m a l - í ^ n w ) . ov em г п ч ^ п - osiezu : í o í s k u t e č n o s t í noTi-rn.'• p ř í s n ý požadavek rv* : ř e s n o s t в d t e b i l i t u Jk-dzuje s e , zesílení
že p r o
,ie zde přístroje
ioíjHŽ^ní laalých chyb j e výnodné m ě n i t
bu5 z^4nou í č l i c í h o oo:néru odporového
nebo znanou z e s í l e n í
děliče
zp ' ť~ov•izebníhc zaoo /lení o p e r a č n í h o
z e s i l o v a č e . 0b£ m o ž n o s t i
jsoii^o^ti
podobné,
r
.eboí za
o dp o r o v VIL d л 1 i í eno nu 3 í г o v n '* ž a. -. s 1 •? do v a t o p a n č n í z ея i 1 o vač. Véloinéme s i r r o t o z - i ^ o j e n í orer-i'V.iho d l e o b r . Z.„
toto zapojení
e.
Л*
-2 i
e-.
j e п .-*р\! ové z e s í l e n í ко mb i п е с
Vypr*.
,T
4ť\ti "»->
R
'2
Platí-li А( 71^^ »
O
ze
O
A
"4
•:
г
и
ор'»гч *r;í'io
odLvru
;e3Íl^vqČ«
ггюо
епус
1М
,ир
* J , • JL • - I
а-,
—
ztán
и
о
Л je paralelní
vil
я ~л Л
R,
<\" к
ř
lze
zesiloviče
«1
v4Jér
R.
predcnozí vzt^r. pi-ер,;;-«t ом tvar O
'•
h. I
SV
T,IMU-
č. úkolu
ú es i 1 o v ač o d с h.vl к v Počet li>tfi
21V2116/61/71
List
fttio
5T" 15
P o u 5 i j e m e - i i &isto odporu R^ proměnný o d p o r , t a k ž e R,=R ^0 {U\ udává o-lohu j e z d c e proměnného o d p o r u , j e t o bezrozaér0 , 1 nž I s ' a z v r . l í m e - l í e~ = a U vel i č i ria J> na o
R2 - ň- RD l z e předchozí v z t a h p ř e p a s t na t v a r •
R
(2.Я
U )
•T'
o
r-oovnánie.li t e n t o v z t a h se vztahem ( 1 . 6 ) , vidíme že pro *— :J i v--tupni n a p ě t í J má zápornou p o l a r i t u ) j e v ý s t u p :\1 o"ip - t í в л rovno poměrné odcuvlce U~, poměr R /R = к •>
'
'
W
O
p
e ^ - i s t a n t a , k t e r o u l z e měnit r o z s a h měření U p . Lze t e d y t e n t o - o v i j p o u ž í t к r e a l ! s a c í poměrné o d c h y l k y . '/.rl^něae s i j e š t ě nyní, j a / é j;sou kladeny požadavky -о op«;-iční z e s i l o v a č . Chceme-ii v z t a h C?.3) r e a l i s o v a t ;= chybou aenší než 1%, musí být * Ц Л > 100 R . N'a rozsahu 3 ( K v h n = Ю ) a J = 0 , 1 bude Д /R, = 100, t e d y Я<Я / 1 0 0 . '
u
к
O
x
'
0
ttusí být potom A Q > 10 0ЭД. Vlivem Г<2 a R. j e á t ě k l e s n e š , ovšem p ř í d o s t a t e č n é velkém R: nemusí být t o t o zvýšení velké. JROU tedy požadavky k l a i e n é na op r a č n í z e s i l o v a č d o s t i vysoké. Použijeme p r o t o pro naúe ú č e l y i n t e g r o v a n ý operaci)-' z e s i l o v a č typové rady ШЛ f k t e r ý má n a v í c i velmi :ая.1у te p l o t n í d r i f t . Rovnéž s p o l e h l i v o s t t a k o v é h o t o obvodu bude zřejmá d o a t i vysoká 0 V p r a x i v.;ak způsobuje ot>bu nejen zjednodušení pro H o < A u Л » a l e rovnéž od chýlíc odnoru ve v n ě j š í č á s t i o p e ra --ního z e s i l o v a č e od požadovaných h o d n o t . Pokusme s e tedy u r č i t cvikovou chybu výstupního n a p a t í z e s i l o v a č e . *;ro '-?kutečnou hodnotu odporu R. lze p s á t R *
ÍL
l
) *
(2.4) 'ГР'ч
U^ť . .
T
Vvdlr
S i l » Г« f (l|C
С. úkolu
Zesilovač odchylky
Počet H«a 3 7
213/2116/61/71
Lift «elo
Rovněž l z e provést n á s l e d u j í c í A
ipravu
ji
-Л = - ( i + k) R - АЛ o u
kde к =
(2.5)
V*
А Л- R u o
Potom l z e pro zapojení d l e obr. 2 psát к
[
* ° •
e
a+ó.)
*~ u + tf,)J
2
o
t\.
o
a po
Део
\
c
(2.6)
„
úpravě
=
Rrt (1+cf K l + k M U - i , ) Q ...i — e0 R. 1 •&
R _£
~ e1
^
íl+ď > í l + k ) - ( l + č 0
i 1>(S
2
(2.7) Výraz l z e j e š t ě zjednodušit zanedbáním velmi mál»4 v e l i č i n y druhého řádu <í к a rovněž zanedbáním výrazu ď-, « 1 эс?л<< 1 o
i.
<_
ve jmenovatelích zlomku. Získá :ae tedy výraz R
° o
'1
К V
o
Г)
R, L
к - <5. ) - e 1
f o í <5 ? —*— R
* к - <S-
o (2o8)
Tento vztah aužeme j i ž p o u ž í t pro vypočet chyb obvodUc Z j i s t í m e t a k , ž e napr. chyba ($, ее přenese na rozsahu В na výstup lOx z e s í l e n á . Jsou tedy kladeny na nastavovací odpor R, přísné požadavky. Chceme-li nastavovat v e l i č i n u U* plynu l e , musíme p o u ž í t přesný pot^nciometr A r i p o t , a to z rozmě rových důvodu typ 16o Je ovšem n e j v y š š í vyráběné hodnota Aripotu 16 20kO, takže by byl při UQ = 0,1 vstupní odpor měřiče odchylky pouze 2k£, což je hodnota p ř í l i š nízká« V.nr
č.
úkolu
Zesi1ovač ode bylky
ТГ Li«t гыо X? Počet litcft
2X3/21X6/61/71
P ř i p o j m e p r o t o před uvažovaný oovod d a l 5 í o p e r a č n í z e s i l o v a č , p r a c u j í c í jako impedanční t r a n s f o r m á t o r . Získáme tak z a p o j e n í typu 1 .
— o—
Obvod tygu 1 Celkové zapojení obvode je na o b r . ' j . Srovnávací v e l i č i n u J* nastavujeme proměnným odporem R^, odoorem R7 p ř e p í náae r o z s a h y . %Tap*tí U a odpor R^ s l o u ž í к o l e č í t á n í j e d n i c k y . Jako impedanční t r a n s f o r m á t ó r ^ z a p o j e n í o p e r a č n í h o z e s i l o v a č e , neboí n a p ě t í U j e záporné p o l a r i t y a chceme, aby t i a d n é odchylce odp-wídalo £ladné n a p ě t í U . . Odpor R^ n a h r b í m e v praktickém p r o v e d e n i kombinací odporu a p o t e n c i o m e t r u , kterým budene n u l o v a t měřič odchylkyo Z e s í l e n í prvního s t u p n ě v o i í a e 1, taKŽe ř<-, = R 2
*3
V
Polrusae se nyní u r č i t -hybu tóno to z a p o j e n í . Podobným postupem jako v p ř e d e n o z í s И s t á v c i bylo n a l e z e n o (odvoze ní zde pro s t r u č n o s t neuvádíme; pre z a p o j e n í d l e o b r . 3 , f *
—
• r
«
Rn *vR,1 ^
5
* á 7* k 2-* 5 J-' J :: ^-
;í
i í -8,
•<$, -<J
7 * '.? "A ^ n V ~ mi
,
<£de <5\x aa žz o<£. 7 jsou chyby p ř í s l u š n ý c h odporu R]L až R 7 , ď n
chyb* n ^ p é t í U n , k 1 = R 2 / A
Л
je
k2=R7/Au. Д
R e l a t i v n í chyba u*D vztažená na plnou výchylku U~ -10V bude Dmax LOV
(2ol0)
. úkolu
Zesilovač odchylky
Počet ltst& 3 7 Lt« «»lo 1 8
213/2116/61/71
Zaměříme зе na c i t l i v ě j š í
rozsah 3 . P r o t e n t o p ř í p a d
je
U
k n R 7 / R 6 = 1 0 0 V # M Í 3 t o R 5 l z f t P 3 á t R 5 = : J o * B p » k d e К,"10 £ a U^ udává n a s t a v e n í j e z d c e odporu 1Ц, j e to bezrozměrná v e l i č i n a . Můžeme t e d y p o l o ž i t -JR«/R,-=p .1O0V, kde p=U/U'-lV •л nabývá na r o z s a h u В nodnot p= 0,9 až 1,1 Bude potom [pro n e j h o r š í p ř í p a d R , - » ©o )
S^D = 10 [ k1 - £«. • ^- ( 5'20 - ><§-. + á \ + á \ - io (ď n . j b ) + i o ( p - i ) ( k 2
*á7)
u.ll)
i1:- vztahu ( 2 . 1 1 ) nyní dosadíme v e l i K o r i j e d n o t l i v ý c h c h y b . :\-o p o u ž i t ý z d r o j J n a podle údajů [ б ] , [ ? ] , a [ 8 ] l z e p s á t (5\
5^
až (§
<£ 0 , 1 %
-? 5 é' 0^ , lT«'ia.1 <S * (1%)
- Oj ^ 0 , 1 *
5 n *o,i%
кi,
á^ ->.0 , 3^ 4 . 1i r0k'- 5 0 , 9 i- 4 t 5 . l 8 ^
Výpočtem dostaneme pro n e j h o r š í p ř í p a d chybu až 7,1% za p ř e d p o k l a d u , že 6 ^ ^ 0 , 1 % , t e d y že byl-» n a s t a v e n o z e s í l e n í m ^ r i í e odchylky p o d l e v e l i k o s t i celkového odporu Aripotu,, Tento zpusob výpočtu j e vSak p ř í l i š p e s i m i s t i c k ý o Z m e n í - l i s e t o t i ž n a s t a v e n í U*o a současně U, zuiění se ve vztahu ( 2 0 l l ) pouze cS^, p a &2. Pro druhý mezní p ; í p a d t a * vypočteme $ U^é 5,1%. P r o t o ž e má t a t o chyba a t t . i n é znaménko j a k o chy ba vypočtená v předchozím, l z e nul ovacím p o t e n c l o m e t r e * posunout h l a d i n u U^ a tím výslednou chybu s n í ž i t . Pro u r č e n í t e p l r t n í z á v i s l o s t í použijeme o p é t v z t a h ( 2 . 1 1 ) . Pouze pro o p e r a č n í z e s i l o v a č n e l z e p o u ž í t k o e f i c i e n t k , k t e r ý v y j a d ř u j e chybu z e s í l e n í » P r o výpočet předpokládáme к = 0 a v l i v t e p l o t n í h o d r i f t u operačního z e s i l o v a č e určíme p o d l e v z t a h u ( v i z např* [ 2 ] ) -U
rD
2 -r > Д- •
iH
o
(2.12)
úkolu
Zesilova 1 - Mohyl^y
Po.>r ttare
21V 2116/61/71
У
I IM f b l o
kde U a 1 j e napětovy i proudový i r i f t ria vstupu operačního z e s i l o v a č e . Pro p o u ž i t á s o u č á s t k y j e :
5 X až S4 * 50.1(T 6 / O C
5 5 * 150.I0" 6// OС
-6,0, Se a^^o.icr^c sn ^
10 i n ~ ® / ° r
Výpočtem určíme :лго různá p a ď
.У-'
u . = u ^k -^ 20 /uV//O i
=1
у
О ^V'
t e p l o t n í z á v i s l o s t 'J n 57 až 54mV/£
Z p ř e d c h o z í c h úvah tedy v i d í m e , že ná celková ^riyba JV t ř i ^/
A.
ásti
- chybu n a s t a v e n í S». k t e r á j e způsobena zejména chybou ď , tedv odchylkou skutečná hodnoty odporu A r i p o t u od noinoty n a s t a v e n é na s t u p n i c i . 3udeme j i u r č o v a t i a ě ř i t pro p = 1 ( t a k ž e U~ = OV) jako n e j h o r š í p ř í p a d změny 0*D p ř i zmčně n a s t a v e n í ' J ' ; Tuto chybu i z e 3 n í ž i t p o u ž i t í m p ř e s n č j š í n o n a s t a v o v a c í h o prvku ( n a p ř . odporo vé d e k á d y ' . Dá se z c e l a o d s t r a n i t vhodnou obsluhou ( v y n u l o v á n í * měřiče odchylky po každé zračně U / \ - chybu výchylky d y , v z n i k a j í c í p ř i změno p , ziAs benou t ě l y n e p ř e s n o s t í . ; e s í l e n í j e d n o t l i v ý c h * á s t í a ^ ř i . ^ odchylky. Jr-^írce j i jako chybu J D p ř i ziuéne p piv, n e j h o r š í naotaV:«ní U* a vynulovány p r í a t r o j . Chyba з е nedá o d s t r a n i t o b s l u h o u , Lze j i omezil oouze p ř i výrobě pečlivým nastavením z e s í l e n í obvodu. - t e p l o t n í d r i f t u* n , způsobený teple t n i z á v i s l o s t í j e d n o t l i v ý c h součáatek měřiče o d c h y l k y , ftodnota s e poněkud mění s p a J* • r
o
'•íelzfj bohužel p o t l a č i t jednoduchým z p ů s o b e * . Za předpokladu n a s t a v e n í z e s í l e n í p o d l e celkového odporu Aripotu nalezneme t e d y pro uvažovanou v a r i a n t u <5M
4?%
v ^ *: i%
иrD
37 •
54MV/°C
ukul.
Z e s i l o v a č odchylky
Počet lucfi
215/2116/61/71
LIK
ешо
^r
Obvod_tvgu 2 uvažme nyní p o u ž i t í druiié j i ž zmíněné m o c n o s t i : Odporovv d é l í č s připojeným ^persčníis z e s i l o v a č e m . Celkové schema obvodu j e na o b r . 4 . Pro v ý s t u o n í n a p a t í t o h o t o obvodu l z e n a l é z t :
a
U
{
D
TT
U 11
1
*3 Kde
£
-с-А,,Я
R
ru
Pr-.tože cnceme mít pro n a s t a v o v á n í j£ l i n e á r n í - t u p n i e í , použijeme jako n a s t a v o v a c í prvek o i p o r R, . Odporem řL přepínáme r o z s a h y . Aby nezpůsoboval proud t e k o u c í ргеч R~ chybu v odporovém d ě l i č i , ausel*- by být R, a tím i R_ p ř í l i š v e l k é , t a k ž e by зе značné z v ý š i l v l i v i na t e p l o t n í d r i f t U . Zvolíme r a d ě j i p r o t o t u t o ú p r a v u : J e - l i R1 = Ul R D , použijeme R- = 2RL)a R, = 2RDc Dostaneme DO tom У • 1 o
X
ГС
1
h 'I
T»
O
j
takže R, J
D
=
- UÍL,
X R-.
R4 - U
n
U
R,-
'(U^T)2RD"
Un
Í R.
(2.16)
:. ukok
z e s i l o v a č odchylky Počet liatb
213/2116/61/71
Li«t
Шо
ř
Stačí tedy odečíst od U' jedničku, čili jednoduše posunout stupnici Aripotu. Vstupní odpor obvodu v tomto zapojení vychází opět příliš malý (2 až 20k0). Použití impedančního transformátoru je možné, obvod má však potom v*tší složitost a tím i větší chyby než zapojení typu A - b Použití Aripotu o vyšší ohmické hodnotě z řady 35 až 36 je nežádoucí У " О *7 _ měrových důvodu, Sešení ručního zadávání .vnak т~. a *ý .rir-otem i-> K v l . e -iOŽná, probiémyvváak zdalek;a neDVly vyvezeny :> -пели»; aenáí chyb -u ( Ó \ , ^ 2 , 1 % , c? v ^ 0 , 7 % U„ n £. 50mV/ o, •D
'2bvod_t^gu > Próza t i oi jsme n a s t a v o v a l i ď ve VG tupni:*; obvodu oper.i ního z e s i l o v a č e . Podusme зе navrhnout z a p o j e n í , и něhož se n a s t a v u j e ve zpětnovazebním obvodu, Chceme-eli a í t l i n e á r J 0 ní s t u p n i c i , nemažeme n a s t a v o v a t \J\ z p ^ t n o v a z e b í a odporem. Použijeme p r o t o p o t e n c í o m e t r z i p o j e n ý na výstupu o p e r a č n í h o z e s i l o v a č e . P r o t o ž e зе rn.-ní .',* ; í l e r u z e s i l o v a č e spolu з U' o prr- všechny s i g n á l y p*-ive:lená n.^ v s t u p , musíme o d e č í s t j e d n i č ku až na výstupu tohoto s t u p n i . P ř i p o j í m e ledy лаХН o p e r a č ní z e s i l o v a č , k : e r ý po uží jeme .чпи^п-:' к přepínání r-ozsah^. > U o v é zapojení ns o b r . 5 . J e z a p o t ř e b í z v o l i t R, =2Iú , cnceme-li v y s l e d o v a t odchylka + i0<"<*,, nobot --zkmit vystup;.iho nip-Hí MAA 502 j e pouze + 10V\ Musíme z v o i i t potenci-.metr R, o a a i é h o d n o t í , aby proud t e k o u c í p ř e e R? n e z p * s o b : l velkou с hybu с J e vnodné p ř í ' o j i t na vystup prvéh- -;tupně emitorový oledovaČ, aby орегч TIÍ z e s i l o v a č nebyl p ř e t ě ž o v á n , :*ide ováe* vét-M odb*r z napájecího z d r o j e » P * í l i á n é zvyšování Hn j e nežádoucí vzhledex к tep i t n i mu Iri:4u«,
i m > ť 3 i . l v K . a l <-"'«'•" " mtv -
ukoL.
Zesilovač odchylk.
Počet
Lttc čl»lo
!lV 2116/61/71
Pro
:::.vbv o n v o i u Н е о1 г . 5
c?U n = L1 Lrv.T
ТГ
Utt6
"2Г
byl odvozen v z t a h
* t, + z • £.< - S, * o . i í , + <£, )
f,
- 10<S„ - 10k~ u
- l)
>37
(C,*p - 1) - c$V, (2p - 1)
(2ol7) <de
;> U
a - ;n I
л.
Vypoř tem pro no-i not.v uvedené n:* o! p ř e s n o s t i 1С í<J_ ^ 0 , 1 ' i )
teplotní -zriá a^8t4V-rií yd
'.odnot -6 /,0,-. yv.i.^ /
t--;/jVÓ
l ''•'*' t > C ^
.li
rD
^ďvi^l->řt .rfííe
^
tyto
TWJI n Г)'
-. -, i ..i-ián,y iír- : j,jní
.-• .'-J:"Í.
ГP Ш O t. Лi
i 1 .:.' *l:'OiíÍU
n i č / : ! ..),::Oiy
I B , VÍK že '>urle<5N л.
.< \ . ::.:-)\
rWiV -»cí
ÍCP
v^lí 'inv
"J1
•iU
: ; , ^ и Л Cii
j
-
i'.'
1 5 0 . ,
-ipr-ru
'
'
Konstan-
....
:.• 'U.;.
ftV
nižší
m; епроучпои Zenurovou
7,ч['1чп*. 1
rioínoty
'•*&
VV-
tríle
p í c e vy:sáí,*2. 15%. ^ r o t o ž e U
o t . - ? b í vno !ri" n a v r h n o u t • :,»!
-i- ._i, "
:ÍÍÍ.
г řesn- ••/t po Н е . ^ a t e ^ n é ;.••. :."•': ty 1
v /•'• t U
-л í
i
ni ž.ií Ъ:!| 1 Ч п ; г; :er\i.c) e n t
•^aí i a o v á n o t,epi.o tnf-
'"
П. i
až 4OmV/°( ^ .17
7
z: 1 •:):)f»rrj ze :;»еп;.
u A-l
.
/Лзкоте
li-
, ^0t >*:
•-- Д у'^
5 »_7
liodou,
n-i^t iv^n R,- a t e d v i R, .
п
о
rvi.^véní
t ó n o t o пг f í ^ e
VÍ.Oiriýor:
p ; 'O
"7h> níoíno
ru-xní
4
odchvl-
ZídaVání
'rile p'-'kr-i^ovqt^ Lze
** -'Aak опч:1по' ,'ř-vav'•:]•'••. * .'•*•• :*o •. t o u c í . M l o Ž i t o a t í obvodu ••o-:./ n./; riíi я t a v e n i .
úkol.
Zesilovač odchylky
Počet llatft
215/2116/61/71.
L i * a*io
УГ 21
Při výpočtu chyb byly uvažovány j e š t ě n ě k t e r é d a l š í skutečnosti , kteiv* nejsou pro s t r u č n o s t v t e x t u uvedenyo Nicméně je potřebné p v a ž o v a t t y t o výpočty za i n f o r m a t i v n í , pro některé o b t í ž e p ř i určování chyb. Např© pro rázné normá lová napétí У , p ř i různých Generových diodách se bude odpovíia j í c í m způsobem měnit p ř í s l u š n ý o Ipor pro o d e č í t á n í j e l nicky t tím i hodnota Л a v důsledku toho chyby <5N a Sу i U n . Přes t y t o s k u t e č n o s t i dávají provedené výpočty dobrou Představu o d o s a ž i t e l n , c h v l a s t n o s t e c h j e d n o t l i v ý c h v a r i a n t i o vlivu n e p ř e s n o s t i j e d n o t l i v ý c h součástek na celkovou chy bu с VýpoHy byly prováděny pro n e j h o r š í p ř í p a d , t a k ž e s k u t e č né indnoty budou zřejmě l e p š í 0 & I a j í - l i chyby j e d n o t l i v ý c h sou částek náhoiný c h a r a k t e r a ř í d í - l i зе 3ausovým rozbolením láaoiných v e l i č i n , je vhodnější používat t z v . 3 б'chybu ° cel*
|
w
l
^2
+
... • O
°
(2.19)
k t e r á vyhoví ; ro 99,7% p ř í p a d u . N'eřídí«li se však uvažované chyby Gausovým rozdělením nebo jsou nenáhodné ( t z v . systematick chyby), uiuže vést p o u ž i t í vztahu (2«19)'< i o s t i velkým omylům• Jyl:-» z j i á t é n a n e p l a t n o s t Gausova zákona r o z l o ž e n í chyb u Aripotu i odporu TH 1 6 2 E / 1 I O :hyby všech v a r i a n t l z e déle s n i ž o v a t zejména p ř i z l e p š e n í vl i s t n o s t í přesných odporu. Podle informací [ l O ] l z e do budoucně očekávat velmi dobré v l a s t n o s t i u odporů řady TR 160 i WK 6 8 1 0
č. úkolu
Zesilovač odchylky
Počet Itart
215/2116/61/71
37
Lut еыо 2 4
ь с тз 3
о Э
с
III.
HBMJSACE
MĚŘICE
ODCHYIiCY
v
<
3,1
Provedeními
-i (Л
ш
V předchozím textu jsme si popsali tři varianty vhodné pro ruční parametrické zadávání. Při výběru ne jvhod nější z nich byla nejprve vypuštěna varianta -2-, nebol malý vstupní odpor (2k0) byl značně omeoi jícím činitelem při použití přístroje. Volba mezi zbývajícími dvěma varian tami byla provedena až po praktické- ověření jejich vla&tností.
u с • о
ti
о
3yl realisován vzorek s operačním zesilovačem MAA 501 pro první stupen а BIAA^'pro stupen druhý. Tento vzorek byl po příslušných úpravách použit pro ověření vlastností vaří anty 1 i 3o Použité napájecí napětí • 24V bylo upraveno dvojicí Zenerových diod na hodnotu přípustnou pro napájení operačních zesilovačů (16V). Pro zdroj normálového napětí byla po několika pokusech použita Zenerova Dioda KZZ 71, jejíž teplotní koeficient je Kompensován dvojicí diod KA50! U této dvojice bylo dosaženo stability pod 10"v°C o
> X 41
<3
Na výstupu měřiče odchylky byl použit emitorový sledovač (obr. 6 ) navržený tak, aby byl schopen dodávat do zéU že proud až 100mA a scučisně byl chráněn proti zkratu na výstupu. Realisovaný vzorek byl schopen dodávat proud až 135 mA při změně výstupního napětí pod 0,1%, s malými chla diči na tranzistorech T,aT2 vydržel pul hodinové zkraty proti zemi i napájecímu napytí + 24V bez většího ohřevu tranzistoru. Při zkratu jsou však přetěžovány ochranné odpory fí 25 a R 26, nebo? nebyly z rozměrových důvodu pou žity odpory pro vetší zátěž. Obdobný emitorový eledovač byl u varianty 3 použit i na výstupu prvního Ptupaě, který byl zatížen Aripotem o hodnotě 500 0„
3 J*
t.
Vfprac< v.»I
J . Vávra
T
Vydlf.l
I
Ní»1 rnzu|e
č. úkolu
Zeeilovač odchylky
Počr: l.«tc
213/2116/61/71
Li»c {lilo
yj 23
Pro měření chyb vzorku byl použit číslicový voltmetr Dynamco typ DM 2022S, pro měření UV někdy současně také číslicový voltmetr Metra ЧШ 50. Jako zdroj pro napětí U byl používán nejprve dosti přeený zdroj vlastní výroby (kompens^vaná Zenerova dioda a operační zesilovač MAA 501 se zpětnovazebl» odpore» tvořeným odporovou dekádou Metra)o Později byl použit DC Standard 740B fy Hewlett Packarde. Byla proměřena řs la parametru u obou varianto Pro srovnání zde uvádíae pouze některé. Chyby byly měřeny pclie definic uvedených v odst С
Varianta
i-. # С. #
-1-
-3 -
Vstupní odpor
200k0
200k0
Chyba nastavení (5Л В)
0,8 %
2,4 %
Chyba výchylky
ív(A)
0,4 %
0,4 %
(B)
0,4 %
0,6 %
,B) 0 , 8 %
0,6 %
Krátkodobá stabilita (8ho Odbor ze zdroje +24V
52 mA
120 mA
-24V
22 mA
120 Ш
Naměřené hodnoty v.v**zúji poraírn • dobrou shodu ь údaji získanými vypočten, holnoty pro nejhorší případ jsou zhruba dvakrát horší p r o t i s k u t e č n o s t i . Hodnoty byly namě řeny po provedení některých opatření (nulování operačních z e s i l o v a č ů , p e č l i v é nastavení souhlasu atupnice s odpore» Aripotu, nastavení z e s í l e n í podle použitého Aripotu u v a r i anty 1 . ) • Pro konečnou r e a l i s a c i bjte vybrána varianta 1 , zejména pro l e p á í hodnotu é„ a menší odběr ze zdroJe. *J t é t o v a r i anty byl-з věnována dále pozornost s n í ž e n í chyb a zejména zvýšení t e p l o t n í s t a b i l i t y , Měřením byl z j i š t ě n ne právě n e j l e p š í t e p l o t n í k o e f i c i e n t U rD =40 mV/°C-
V'/prm
vil
J.
V4vT*C»
Vvdét.í
I
Ní ш I -. г » т. i • I e
С. úkolu
Zesilovač odchylky 213/2116/61/71
Počet l i * * Lift CUlo
s-
3yla proto provedena podrobná analýza teplotní závislosti a byl určen teplotní koeficient prakticky každé součástky o Tento rozbor ukázal, že na výsledné hodnotě U - ее podílejí ve značné iuíře teplotní z á v i s e t i odporů. V době realisace byl výběr odporu řady TR 160 dosti malý a ne vždy byl к dis posici typ I I se zaručovanou nižší teplotní závislostí v poža dované ohmické hod ->tě0 Po provedeném výběru odporů byl zjištěn průměrný teplot ní koeficient měřiče odchylky 16 aV/°C (7 až 50°cK Další rozbor ukázal, že se na této hodnoť* uplatňuj* zejména použitý potencioaetr Aripot; typ 16B 10 L2 10/00 1C0 Z měření více «cusu tohoto typu Aripotu vyplynulo, že všechny měřené kusy :aají aadný teplota koeficient asi 150 +• 140.10"6/°Co Byla snaha koepensovat tento vliv opačným teplotu m koeficientem normálového napétí, při vhodná upraveném proudu Zenerovou diodou. Po úpravě bylo dosaženo výsledaého průměrného teplot ního koeficientu UpD pod 3 mV/°C0 Poznamenejme, že эх tyto práce vyžádaly doby mst 14 dnů, takže pro výrobu by nebyl podobný postup výhodný. Déle bylo zjištěno, že měřič odchylky má sklony ke kmitáni při určité kapacitní zátěži výstupu. Příčina byla nalezena / použitém emitorovém sledovací• 2 řad, iy možných způsobů stabilisace obvoau bylo zvoleno použití malé' kapacity mzl kolektorem a basí tranzistoru sledovače. Joučasně byla prověřena vhodnost použitých kompensačních obvodů u operačních zesilovačů*» Výsledné scheme zapojení je na obr, 6. Odpory R. a Rslouží к nastaveni zesílení měřiče odchylky. První operační zeeilovač se nuluje odpory ^ a R ^ , d r u h ^ Q9 n u l u J e 8 р о 1 ц s celým Fricem odchylky potenciometree R 17o Odpory R15 a R16 se «volí podle použité Zenerovy diodyo Odpor R 8 chrání výs tup prvního operačního zesilovače, I> a D? spolu 9 JL, vstup č druhéhoo ^4
I —
Č.
ňíoli
Zesilovač odchylky
213/2116/61/71
Počet 1(«A Li«t Čtalo
S"
3
3 3
с
Stupnice Arípotu 1^2 se posune o hodnotu R,^. Odpory R
5» Rll» ^ 3 a R20 s P ° l u s C l 9 Ž C 13 z a J i 5 ^ ^ stabilitu přístrojec Dosažené parametry jsou uvedeny v odst. 3*4»
3
3 с
< _J
л JJ
Provedení 2 Napájecí napětí + T4V je nevýhodné při používání integrovaných obvodu, používání Zenerových diod v každém přístroji je nežádoucí z hleíiska spolehlivosti o Byl pro to specifikován požadavek používat do budoucna u všech přístrojů napájecí napětí • 12V<>
Я
3
E
>
3
•A
Na základě zjištěných pravděpodobnostních charakteris tik pro U n y s tranzistoru KFY 34 a řCFY ló byl upraven emitorový slodovač. Při volb* odporů R~c - Н^б = 8 ^ ^У1° dosaženo výstupního proudu až 22 &A při chybě JD pod 0,1% a současně ochraně přístroje ^roti zkratům vůíi zemi a na pa jecíau napětí • L2V. Byly upraveny hodnoty některých od porů z hlediska rozkmitu výstupního n*.r> >tí operačního zesilovače. Při změně napájecího napatí se /.mění rovněž některé další součástky, tyto změny váak nejsou ;,ro vlastní funkci přÍ3troje podstatné. Přeípokládá se rovněž náhrada kompensované Zenerovy diody vlastní výroby diodou IN 3156. 3ude zřejmě nutné pro druhý otupen vybírat operační zesilo vač z hlediska rozkmitu výstupního napětí, prvý stupen je navržen tak, aby zde vyhověly i operační zesilovače oři výběru vyřazené.
č. ukok
Zesilovač odchylky
213/2116/61/71
Počet U«fi
ТГ
I.ltt fialo
-28"
V současné době se realisuje vzorek měřiče odchylky, umístěný v třímodulové jednotce stavebnice САЖС. Na vzor ku jsou již provedeny všechny výše uvedené dpravy. Změření vlastností tmkto upravené varianty bude provedeno po dokon čení vzorku, redpokládá зе, že základní parametry zastanou zachoványo
7 у
Zajištění spolehlivosti Prolosažení vysoké spolehlivosti navrhovaného přístro je o.yla učiněna tato opatření: - 3.yly použity nejmodernější součástky naší výroby, LI nichž lze předpokládat vysokou spolehlivost. Pokud byly známy číselné charakteristiky spolehlivosti vyráběných součástek, byly zvoleny součástky в nízkou intensitou poruch. - Bylo použito jednoducae' obvodové řešení s malým počtem součástek, Sada součástem svojí oorucnou (změnou parametrů miao stanovené seze) nezpůsobí bezprostředně poruchu přístro Je. - Jsou užívány výhradně křemítaové polovodičové součástky, odpory pro dostatečně velké vratové z á t ě ž e a :aaiá napájecí n a p ě t í , takže všechny součástky budou jen málo zatěžovány, Zatížení všech součástek bylo kontrolováno, obvykle j e v í c e než desetinásobně n í ž á í než j e povolená mez. - Zásadně nebyly použity e l e k t r o l y t i c k é kondenzátory, tromechanické prvky jen v minimální nutné a í ř e .
elek
- -3yla navržena v d k á v z i á l e n o a t mezi r, o j částkami na t i š t ě ném s p o j i , aby nemohlo docházet к poškození součástek : M pájení.
Č. úkolu
Zesilovač odchylky
21У 2116761/71
Počet listu
37
29 1
U navrhovaných přístrojů Ъу bylo žádoucí vyjadřovat spolehlivost kvantitativnía způsobem Jako Jeden z parametru přístrojeс Bohužel není solné při malém počtu vyrobených kusu zjiálovat střední dobu bezporuchového života spolehlivostni zkouákou, nebol napřo*předpokládané hodnotě II » 10 000 hod. by bylo nutné při Jednom pří s t r o j i založeném do zkoušky v o l i t dobu trvání této zkoušky alespoň 50 000 hod íasi 3,5 roku) - viz Zbývá sde tedy pouze možnost početního odhadu spolehlivosti přístroje na základě znalosti spolehlivoetních charakteristik Jednotlivých použitých součás tek. Bohužel nejsou známy intensity poruch součástek z hlediska spolehlivosti právě nejdůležitějších (potenci ose try, přepínače apod.). Rovn/ž není dosta tečně znáš «působ použití přístroje v provozu (např. u Aripotu Je životnost oas zena prakticky počtem otáček 10 ) . Bylo by tedy početní určení atřední doby оажрогиchového života do značné míry otázkou fantasieo Předběžný odhad za použití hrubé informativních údajů všeobecného charakteru ukazuje, že požadavek na střední dobu bezporuchového života M * 10 000 hod. Je splnitelný. Do budoucna es počítá s dal Si mi pracemi pro zajiš tění spolehlivosti navrhovaného přístroje, ovšem v soula du s přibývajícími Informacemi o spolehlivosti součástek a se zkušenostmi získanými z provozu příst no Je и spotře bitele. 0 zálohování uvnitř přístroje se neuvažuje, v pří padě potřeby budou zálohovány celé přístroje.
С. úkolu
Zesilovač ^dchvlk
Počet Imt 37 lín 2Ыо 5Ф
213/2116/61/71
3.4
?°sežerié_£arB^tri_£i^_^M6 odchylky (varianta I] (Pí. я ti ; .o zapojení
dle obr с 6 )
Rozsah vstupních napěti lze upravit na Vstupní odpor Rozsah měřených r>dehylek Vý3 tupní napč tí Výstupní proud Výstupní odpor-rozsah A
O až -20V O až +20V 200k£ • 100%. ( A ) , + lOfr (A
• 10V pro oba rozsrji , aax 100 mk <0,06 0
rozsan В Odbor ze zdroje Л + 24V výstup nezatížen) J - 24V Závislost na kolísáníT+24V napájecího napětí ( 5)j-24V Odezva na skok napětí 1 rozsah A (O až 10V na výstupu) rozsah В Chyba nastavení Chyba výchylky Teplotní závislost
Krátkodobé s t a b i l i t a í 8 hod) Dlouhodobá s t a b i l i t a (100 hod)
,изес
^•50
/usec
rozsah L
*. дъ1%
rozsah В rozsan A rozsah В rozsah A rozsah В rozsah A rozsah В rozsah В
-с 0,4% /O, ^ 0 , 3 mV/ -* 3 mV/°C ^ 0,01* -^0,1% ^0,5%
PrietreJ > odolná proti skřetu výstupu. Do chyb není aahmuta chyb* ručkového eeWciho p ř i s t r o j * . Jeou uvexWny skutečné hodnot y nadřené Ypreené nastaveném vzorku. Protože se takovéto nesta vení při výrobe nepředpokládá, budou některé chyby J dalSích vzorku v ě t á í . Při r e a l i s a c l provedeni II bude proto zvolen postup odpovídající co nejlépe možnostem výroby*
С. ukoU.
Pcket liftů l !« «lilo
Z é v e г V t á t o p r á c i ' y l a věnována pozornost nalezení obvodu vhodného pro vytváření poměrné odchylky napětí J od ručně zadané hodnoty U . Předpokládá эе ruční zadávání přímo na panelu i zadávání d á l k o v é . Dálkové zadávání l z e r e a l i s o v a t jakýmkoliv proměnným odporem o celkové ohmické hodnotě 10 kO (Aripotem, odporovou dekádou a p o d . ) . Na p ř e s n o s t i nastavovacího prvku z á v i s í výsledná chyba p ř í s t r o j e . Pro dálkové ovládání je p o t ř e b né Ivouvodičojv.é.^vedení o malém cel ovém odporu з malými n.aíndukovanýmjTvlivy. Po zapojení iálkového ovládání j e potřebné p e č l i v é nastavení p ř í s t r o j e . Do budoucnosti ов p o č í t á s r e a l i s a c í měřiče odchyl ky vhodné pro auton itické zadávání U číslicovým s i g n á lemo Na t é t o v a r i a n t ě byly zahájeny některé p r á c e , 0 r e a l i s e d i dosažených výsledcích bude vydána -jamoetatná zpráva с
ТГ
Ло.
Z e s i l o w : oacnyiicy 213/Л16/61/71
P<4>f lt«tfi I •«
fHio
XL
11.
Seznam £ o u ž i t é _ I i t e n i t u r 7
1
jchultz
'• At :
Řízení -i teontrol.a jaderných reaktora э e l e k t r á r e n . 3NTL Prahe 1960
'.
Mirles 9 ,
:
'3 t e j n 09 mérné z e s i l o v a č e . SNTL Praha.
Systém „Multibloc" : Merlin Serin, France - f i r . !
L.
literatuře
Firma SKCC, England- f i r e ami l i t e r a t u r a .
5 ! Hill i o* Process AutoEoation L t d . , London, Firemní l i t e r a t u r a б i Operační zesilovač s vysokým ziskem Ukk 501-MAA 504. j
"7 !
Technické zpráva. Tesla Hožnov; íerven 1970. Destičkové odpory metalisované přesné "WC 681 24-68181. Stabilní metalisované odpory з nízkým TK 161-164. Technická zprava. Tesla Lanškroun.
8; Aripot 16; Aripot 35 a 36; Aripot 65, 62 9 40 Firemní i iter*-, tur*) .;;. iritsa 1969 « [9j ÍSN 36 7001 : Zkoušky spolehlivosti (bezporuchovosti) elektronických přístroje 10
Klasické součástky pro elektroniku. Sborník přednášek z II. celostátní konference, Pardubice 1968*
Uo POROVNÁVACÍ
ODCHYLKGVY 1
EUČlNA
l ÝKONNÝ
—•-—|И
ČLEN
ZES.IL OVAČ
OBVOD
•
\ /
PROUDOVÝ
AKČNÍ
ZESILOVAČ
ČLEN
i> ,
V DETEKTOR
ďu
/i
REGULAČNÍ
REAKTOR TYČE
NEUTRONŮ
0BR.1
OBR. 2
/?.
Я M-70k ) iB-ЮОк)
OBR J
OBR U
"D
(A-10k J ( B-lOOkJ
OBR. 5
С. ukoli
Zesilovač odchylky Počet listu
213/2116/61/71
ist eitio
*
Seznam použitých součástek (platí pro zapojení dle obr. 6) \ R
2
R
3 R 4
TR 162
3k3/D
TR 162 TR 162 TR 162
200k/F 200k/F 100k/F Ik5/B 100k/P
rt
5 TR 151 w 6 TR 162 * R 7 TR 162 ^ TR 152 K 9 TR 162 K
l o TR 162
p rt
R
II II II
Лб RL7
Нэ
II
2k2/D 220/В
rt
U
TR 635
1 4 TR 162
20
R
21
**23 R
TR 635
лp
R
**22
33k/D 82k/D
52/B lk/F
LI
24
**25 R
26
R
27
TK 750
Sfl.
D
C^
TK 622
l
220pF
D
2
c4
TK 750
Ml
D
3
4k7
D
TK
C8
TK
G
io
ж
c
ll ж С 12Ж С
13
Ж
TR 1 5 1 TR 152 TR 1 5 2 TR 1 5 2 TR 1 5 2 TR 636 TR 6 3 6 TR 6 3 6 TR 162
c2
G7
TR 1 6 2
* R 29
4k7
8k2/B I I 150/D 220 Q, lOk/F I I 100k/F I I lk5/3 12k/B 220/B 220/B 12k/B 120/В 120/B 390/В 390/В 5k6/D
KA 502
4 ZDX
220pF
WK 679 50
TR 6 3 6
ТС 276
276 622 692 692 750 750 750 750 750
TR 1 6 2
^ R 28
С
c 5 те c6 ж
TR 1 6 2
TR 1 6 2
^
52/B *12 Ar1Lpot 16 aiO L2 10/00 1С ll
15
22pF
KA 502 KA 5 0 1 KA 501 KZ 7 1 0 KZ 71C
22pF
ZD3
KZZ 71
Ш.
T
l
KFY 34
Ml
T
2
Ml
0Z
1
Ш.
0Z
2
Ml
m 18 MAA 502 MU 502
Poznámka: Hodnoty odporů označených hv^difikou se mění při naetavení přístroje. J V T pr
T
UX..—
T Vvdinl
T
I NJ
JO
О-.6
VUntk.
<2
*+24>
«
L
_
ilV
F,
Zuílixhl»: MoWlft' \l*hťk-
^-••iv.illi
v! ф
;
liíiium 1
s:
M
Sbl.
i i
SCHEMA ZE S/L. I " l ^ 1 | i i » I \34
ll'll'
37
ы
3 7-
