自動(dòng)化裝置-第3節(jié)(3-6)課件

第三講第三節(jié)

ICE調(diào)節(jié)器

屬于模擬類型儀表，ICE使用模擬電路實(shí)現(xiàn)各種調(diào)節(jié)規(guī)律，包括PI、PD、PID等。此外，實(shí)現(xiàn)其他的輔助功能，如顯示、操作等。

一、ICE的整體原理－方框圖

二、輸入電路三、PD電路四、PI電路五、輸出電路六、手動(dòng)操作電路七、指示電路八、整機(jī)特性指標(biāo)分析本節(jié)重點(diǎn)內(nèi)容一.基本定義二線制、軟手動(dòng)、硬手動(dòng)、保持特性、無平衡無擾動(dòng)切換、閉環(huán)跟蹤誤差(定義、來源、反映的問題）。二.基本構(gòu)成原理輸入電路、PD電路、PI電路的原理電路（讀圖、各元件的作用）。三.電路原理分析計(jì)算1.輸入電路（掌握為什么采用偏差、差動(dòng)輸入、電平移動(dòng)電路，利用疊加原理推導(dǎo)電路的輸入輸出關(guān)系式）2.PD電路和PI電路（t=0、t>0、t>>0時(shí)電路的變化過程和工作特性）3.雙向無平衡無擾動(dòng)切換（掌握自動(dòng)→手動(dòng)、手動(dòng)→自動(dòng)無平衡無擾動(dòng)切換的原因）本節(jié)重點(diǎn)內(nèi)容ICE調(diào)節(jié)器的基本工作原理ICE調(diào)節(jié)器將1－5VDC的測(cè)量信號(hào)和1－5VDC的給定信號(hào)，送入“輸入電路”，進(jìn)行偏差運(yùn)算－減；然后，將偏差信號(hào)先后送入“PD電路”和“PI電路”，根據(jù)實(shí)際需要可以實(shí)現(xiàn)各種運(yùn)算，如PD、PI、PID

；最后，送入“輸出電路”，獲得4－20mADC的輸出信號(hào)。與其他各類儀表的接口情況凡是輸出信號(hào)是1－5VDC的變送器和轉(zhuǎn)換器作為ICE的輸入源；凡是可以接收4－20mADC的執(zhí)行器和儀表作為ICE的負(fù)載；最終，實(shí)現(xiàn)對(duì)溫度、液位、壓力和流量等工藝參數(shù)的自動(dòng)控制。一.方框圖一.方框圖軟手動(dòng)電路硬手動(dòng)電路PI電路輸入電路Ui1-5VDCUs1-5VDCUo1Uo2Uo3測(cè)量指示電路測(cè)量指示紅針指示1-5mADC給定指示電路給定指示黑針指示1-5mADC軟M硬HA自輸出電路輸出指示4-20mARLPD電路1～5V的測(cè)量信號(hào)U

i一方面送入測(cè)量指示電路轉(zhuǎn)換成1～5mA的直流電流送到表頭上用紅針指示，一方面送入輸入電路中。

1～5V的給定信號(hào)Us一方面送入給定指示電路轉(zhuǎn)換成1～5mA的直流電流送到表頭上用黑針指示，一方面送入輸入電路中。表頭上指示測(cè)量信號(hào)和給定信號(hào)用滿刻度0～100%，稱為全刻度指示調(diào)節(jié)器。

測(cè)量信號(hào)Ui和給定信號(hào)Us送到輸入電路中進(jìn)行比較相減，將其偏差信號(hào)放大2倍，后轉(zhuǎn)換成輸出電壓Uo1Uo1送到PD電路中進(jìn)行PD運(yùn)算后轉(zhuǎn)換成輸出電壓Uo2Uo2送到PI電路中進(jìn)行PI運(yùn)算后轉(zhuǎn)換成輸出電壓Uo3Uo3送到輸出電路中進(jìn)行電壓電流轉(zhuǎn)換，獲得4～20mA的直流電流輸出。

為了適應(yīng)控制系統(tǒng)的投運(yùn)、停車及故障處理各種要求，調(diào)節(jié)器除了具有自動(dòng)操作功能之外還具有手動(dòng)操作功能。

手動(dòng)操作分成軟手動(dòng)（MAN）和硬手動(dòng)（H）兩種，當(dāng)開關(guān)打在軟手動(dòng)或硬手動(dòng)操作時(shí)，將分別由軟手動(dòng)操作電路和硬手動(dòng)操作電路控制著輸出信號(hào)Io的大小。二.輸入電路二.輸入電路（一）作用及原理電路

1.作用對(duì)測(cè)量信號(hào)和給定信號(hào)相減并放大2倍，2(Ui-Us)基準(zhǔn)電平移動(dòng)，0V→10VUo1A5UiRcm1Ucm1UsR32R33R34R35Rcm2Ucm2R39UBR51R52R53－△＋

2.原理電路A5—理想IC，應(yīng)滿足：差模輸入阻抗＝∞，偏置電流Ib1、Ib2≈0，共模增益＝0

差模增益＝∞R32、R33——Ui的輸入電阻

R34、R35——Us的輸入電阻

R39、R51——反饋電阻

R52、R53——輸出電阻Rcm1、Rcm2——導(dǎo)線的電阻Ucm1、Ucm2——導(dǎo)線電阻上產(chǎn)生的壓降

UB——基準(zhǔn)電壓

UO1——輸出電壓（二）采用差動(dòng)輸入，電平移動(dòng)電路？1.差動(dòng)輸入電路獲得偏差——調(diào)節(jié)器輸入信號(hào)應(yīng)該是偏差信號(hào)Ui－Us差動(dòng)輸入電路——獲得測(cè)量信號(hào)和給定信號(hào)比較后產(chǎn)生的偏差信號(hào)。形式上將測(cè)量信號(hào)和給定信號(hào)兩個(gè)信號(hào)連成并聯(lián)比較的方式。UiUsR32R33R34R35－＋差模輸入阻抗→∞A5εUiUsR=R32+R33R=R34+R35－＋等效電路輸入電勢(shì)ε如果只看Ui和Us輸入放大器的情況根據(jù)疊加原理2.采用差動(dòng)輸入電路消除誤差

—消除導(dǎo)線電阻壓降Ucm1和Ucm2的影響

二線制變送器

A5Uo1ICEUiUs24V＋－Rcm2Ii4-20mADC250ΩRcm1采用＋24V集中供電，所有儀表并聯(lián)在

＋24V電源兩端。采用二線制變送器：信號(hào)線和電源線公用二根導(dǎo)線的變送器。

i=03Ui來自于二線制變送器的輸出電流。Ui=4~20mA×250Ω=1~5VUS來自調(diào)節(jié)器本身或者是調(diào)節(jié)器的外部。US=1~5VDC;

Ui、US兩個(gè)信號(hào)反極性串聯(lián)比較，得到的偏差信號(hào)Ui－Us作為調(diào)節(jié)器的輸入信號(hào)。雖然獲得了偏差信號(hào)，但是二線制變送器輸出電流在流經(jīng)250Ω電阻產(chǎn)生的測(cè)量電壓信號(hào)的同時(shí)。還要流經(jīng)導(dǎo)線，導(dǎo)線有內(nèi)阻Rcm，就產(chǎn)生導(dǎo)線電阻壓降Ucm和測(cè)量信號(hào)疊加在一齊作為調(diào)節(jié)器的輸入信號(hào)。

實(shí)際的偏差信號(hào)變成Ui+Ucm－Us，引入了誤差，是不希望。造成這個(gè)誤差信號(hào)的原因?

是由于24V集中供電是測(cè)量信號(hào)和電源負(fù)端公用一根導(dǎo)線。

分析：發(fā)現(xiàn)導(dǎo)線電阻產(chǎn)生的壓降Ucm是作用在放大器的兩個(gè)輸入端之間，是個(gè)差模信號(hào)。而理想IC對(duì)差模信號(hào)有放大作用，對(duì)共模信號(hào)有抑制作用。倘若我們?cè)O(shè)法將Ucm由差模信號(hào)轉(zhuǎn)換成共模信號(hào)，利用理想放大器對(duì)共模信號(hào)的抑制作用就可以消除Ucm的影響。二線制變送器

A5Uo1ICEUiUs24V＋－Rcm2Ii4-20mADC250ΩRcm1

通過采用差動(dòng)輸入的形式，Ucm1轉(zhuǎn)變?yōu)橐源笮∠嗟取⒎较蛳嗤男问?，作用在放大器反相輸入端?duì)地和同相輸入端對(duì)地之間的信號(hào)，成為了共模信號(hào)，因此被抑止。Ucm2同樣。

Ui－Us是作用在放大器的同相輸入端和反相輸入端之間，是個(gè)差模信號(hào)。因此可以被放大。(3)為何采用電平移動(dòng)?——滿足運(yùn)算放大器共模輸入電壓范圍的要求.

電平移動(dòng)：將以零電平為基準(zhǔn)的信號(hào)轉(zhuǎn)換成以參考電位為基準(zhǔn)的信號(hào)。共模輸入電壓范圍的定義：在保證放大器正常工作的情況下，放大器的UT或UF的電壓范圍。

ICE輸入電路：放大器選μpc157A，電源電壓=＋24V，共模輸入電壓范圍=2~19.5V，要求2≤UF=

UT<19.5V提出問題？把以基準(zhǔn)＝？的測(cè)量信號(hào)1~5V送入放大器，才能保證它的共模輸入電壓范圍UF＝UT＝2~19.5V，放大器才能正常工作呢？

將以0V為基準(zhǔn)的測(cè)量信號(hào)1~5V送入IC，其輸入電壓范圍不滿足2~19.5V，因此IC不能正常工作。R32>>Rcm1∴Rcm1忽略不計(jì)R33>>Rcm1∴Rcm1忽略不計(jì)

R35>>Rcm2∴Rcm2忽略不計(jì)

R34>>Rcm2∴Rcm2忽略不計(jì)R52=R53

R32R35R33UBR51UiUcm1Ucm2UFUo1/2UBUcm1UsUcm2UTR34R39計(jì)算UF和UT的對(duì)地電位利用疊加原理來求IC的同相端電位和反相端電位?！遀cm1=Ucm2=0～1(V)∵Us=Ui=1～5(V)

若UB=0(V)

則UF=UT≈0.33～2.33(V)

若UB=10(V)

則UF=UT≈3.7～5.7(V)結(jié)論：

沒有電平移動(dòng)，UB=0V當(dāng)Ui=1～5V變化時(shí)，IC的反相端和同相端電位均為0.33～2.33V，顯然不在共模輸入電壓范圍2～19V之內(nèi)，∴IC不能正常工作。

若有電平移動(dòng),UB=10V當(dāng)Ui=1～5V變化時(shí)，IC的反相端和同相端電位均為3.7～5.7V，顯然在共模輸入電壓范圍2-19V之內(nèi)， ∴放大器可以正常工作。上述分析表明：

必須進(jìn)行電平移動(dòng)，把基準(zhǔn)電平由0V抬高至10V。否則IC不能正常工作。

3.傳遞函數(shù)推導(dǎo)電路網(wǎng)絡(luò)的傳遞函數(shù)時(shí)，采用變換阻抗是一種比較簡單的辦法。電阻電容

U(S)I(S)U(S)I(S)RI（S）U（S）1CSI(S)U(S)=R=1/CS1CSR為變換阻抗的串聯(lián)1CS

為變換阻抗的并聯(lián)R

推導(dǎo)輸入電路的傳遞函數(shù)時(shí)，利用阻容的變換阻抗，根據(jù)疊加原理先求

UF(S)=?UT(S)=?由于 UF(S)=UT(S)推導(dǎo)出 Uo1(S)原理圖p18——等效電路圖——計(jì)算過程p19反作用：Uo1(S)＝2[Ui(s)-Us(s)]由傳遞函數(shù)可見，輸入電路對(duì)偏差信號(hào)放大2倍。當(dāng)Ui=1V，Us=5V時(shí)，最大偏差為－4V；當(dāng)Ui=5V，Us=1V時(shí)，最大偏差為+4V，參考電平10V，最大偏差±4V，放大倍數(shù)等于2。Uo1=-2(Ui－Us)Uo1＝±8V。相對(duì)于參考電平10V

，正向跳至18V，負(fù)向跳至2V。能最大限度地反映偏差信號(hào)。24V18V10V基準(zhǔn)電平2V0V+4V×2－4V×2第四講A6R74R73＋△－Uo1C1810KR549.1KR551KR56R6239Ω無源PD電路比例電路－a倍放大器三.PD電路Uo2R55、R54——微分增益電阻

R56+R62——微分電阻

C18——微分電容

R74+R73——比例電阻

（一）PD電路原理

1.工作原理⑴把輸入信號(hào)Uo1進(jìn)行比例微分運(yùn)算，然后進(jìn)行比例放大，轉(zhuǎn)換成輸出電壓Uo2⑵無參考電平移動(dòng)PD電路無源PD電路P電路R54、R55組成的分壓電路C18(R56+R62)組成的RC微分電路A6R74+R73組成的同相輸入比例電路2.原理電路分析輸入信號(hào)U01經(jīng)R54和R55分壓后，在R54上的壓降為分壓比n=10在R55上的壓降為(1)無源PD電路分析PD電路定性分析當(dāng)輸入信號(hào)Uo1為階躍變化信號(hào)時(shí)，

t=t0時(shí)，由于電容兩端的電壓不能突變，C18相當(dāng)于短路。輸入信號(hào)Uo1全部送到IC的同相端，故UT=Uo1t>t0時(shí)，R54上的電壓經(jīng)C18、(R12+R13)形成一個(gè)回路對(duì)C18充電，使C18兩端的電壓Uc18按指數(shù)規(guī)律逐漸增大，逐漸接近R54兩端的電壓，而同相端的電壓UT按指數(shù)規(guī)律不斷減小。t=∞時(shí)，R54上的電壓全部充到C18上，C18相當(dāng)于開路，此時(shí)A6的同相端電壓n＝10同相端電壓經(jīng)同相輸入比例放大電路進(jìn)行放大，之后輸出Uo2，比例放大電路的放大系數(shù)是αUo1、UT、Uo2的電路變化過程如圖所示:Uo1Uo1t=toUTUo1Uo1/nUo2αUo1αUo1/n0t0t0t若R74的滑動(dòng)觸頭在最上端，則α=1UF＝Uo2(2)P電路分析若R74的滑動(dòng)觸頭在最下端，則

∵R74=10K，R73=39Ω

（三）傳遞函數(shù)

R、C用變換阻抗表示UT(S)=UR55+U(R56+R62)A7R75R76C20R78R80S4－△＋C21Uo3UB

四.PI電路四.PI電路R75、R76——分壓電阻

R78+R80——積分電阻

C21——積分電容

C20——比例電容

S4——積分時(shí)間切換開關(guān)

S4打在х10檔表示分壓比m=10;S4打在х1檔表示分壓比m=1。積分時(shí)間的大小與m有關(guān)，S在不同的位置就有不同的m，從而也就有不同的積分時(shí)間（一）原理

1.工作原理

(1)把輸入信號(hào)Uo2進(jìn)行PI運(yùn)算后轉(zhuǎn)換成輸出電壓Uo3(2)無參考電平移動(dòng)

2.電路分析PI電路P電路I電路C20=C21U03=－U02R78+R80和C21組成積分運(yùn)算電路

定性分析：當(dāng)輸入信號(hào)U02為階躍變化信號(hào)時(shí),

在t=t0的瞬間，U03=－U02A7－△＋Uo21/C20S1/C21SUo3UB ∵C20=C21

＝10uF∴U03=－U02輸出和輸入的關(guān)系取決于反饋?zhàn)杩购洼斎胱杩怪取?∵UF＝UT＝UB ∴U03＝－Uc21U02＝Uc20

t>t0以后，R76上的壓降Uo2/m→R78+R80→C21→Uo3形成一個(gè)回路對(duì)C21充電?！遀o2是個(gè)常量 充電電流I1＝I2∵恒定電流對(duì)C21充電，故C21上的電壓線性增長。

A7－△＋R78+R80C21Uo3Uo2/mI2I1UF=UT=UB圖2-43比例電路和積分電路的疊加Uo2tUo2tUo2toto其輸出曲線為43.傳遞函數(shù)R、C—用變換阻抗表示流入F這一點(diǎn)兩股電流等于流出F的一股電流A7△Uo2(S)1/C20S1/C21SUo3(S)R75R76R78R90Fm第五講

五.輸出電路（一）作用及原理電路1.作用⑴把輸入U(xiǎn)o3轉(zhuǎn)換成輸出Io⑵有參考電平移動(dòng)，以10V為基準(zhǔn)1～5V電壓信號(hào)→以0V為基準(zhǔn)的4～20mA電流五.輸出電路

A8R9340KR9640KR9510K24VUFUTR9910KR100－△＋RL輸出指示表V13I’oIfIoUfUo3UB輸出電路原理圖V14R1012.原理電路分析R93、R96—輸入電阻 R100—限流電阻R95

、R99—反饋電阻 RL—負(fù)載電阻

（二）工作原理輸出電路完成電壓/電流的轉(zhuǎn)換功能，轉(zhuǎn)換關(guān)系可用疊加原理求出。R96R95UB24VUFR93R99Uo3UBUfUT由于

（三）傳遞函數(shù)輸出電路的傳遞函數(shù)

六.手動(dòng)操作電路（一）作用調(diào)節(jié)器有故障控制系統(tǒng)有故障系統(tǒng)開車投運(yùn)時(shí)均需要手動(dòng)操作六.手動(dòng)操作電路（二）手動(dòng)操作手動(dòng)操作軟手動(dòng)操作硬手動(dòng)操作用積分電路實(shí)現(xiàn)用比例電路實(shí)現(xiàn)保持電路1.保持電路

A7－△＋Uo2R75R76C20R78R80AMHC21RH2Uo3R91RH1RHVHS5AMH－Um＋UmRm1Rm1Rm2Rm2S5-1S5-2S5-3S5-4手動(dòng)操作電路圖S6S6→A自動(dòng)（比例積分電路）S6→S5→M閉合軟手動(dòng)電路S6→H硬手動(dòng)電路S6→S5→M甩空保持電路開關(guān)S6打在“M”時(shí)，S5-1——S5-4懸空，處于保持電路；→A7F端處于懸空狀態(tài)，UF＝0V（相對(duì)于10V基準(zhǔn)）→UC21＝Uo3當(dāng)運(yùn)放開環(huán)增益較大，輸入阻抗較大，偏置電流較小，C21漏電流較小，S6絕緣電阻較大時(shí)，→C21無充電和放電回路?！鶸C21保持不變→Uo3保持不變→Io保持不變當(dāng)切換開關(guān)由“A”切換到“M”時(shí)，不按動(dòng)軟手操扳鍵S51-S54.C21保持切換前一瞬間的電壓恒定不變，輸出電壓Uo3也就保持不變。保持特性定義：理想狀態(tài)下，調(diào)節(jié)器的輸出信號(hào)長期保持不變的特性稱為保持特性。

那么C21上的電壓究竟會(huì)不會(huì)象我們分析的那樣，保持穩(wěn)定不變，以使輸出形成保持特性呢？原因會(huì)使C21上的電壓發(fā)生變化Rc≠∞C21要通過自己本身的漏電阻(Rc)放電rid≠∞C21要通過IC的差模輸入阻抗(rid)放電Ib≠0IC的靜態(tài)偏流(Ib)要對(duì)C21充電或放電Vos≠0IC的失調(diào)電壓(Vos)要對(duì)C21充電或放電2.軟手動(dòng)軟手動(dòng)電路——實(shí)現(xiàn)軟手動(dòng)操作軟手動(dòng)含義：輸出信號(hào)和軟手動(dòng)操作電壓對(duì)時(shí)間的積分成正比。

軟手動(dòng)操作過程：開關(guān)S6置于“M”，軟手動(dòng)操作鍵S5按下任一檔，形成軟手動(dòng)電路。軟手動(dòng)電路實(shí)質(zhì)上是一個(gè)積分運(yùn)算電路。

A7－△＋－Um＋UmU03C21RMIRMIC21

軟手動(dòng)電路的輸出總是在保持電路的輸出的基礎(chǔ)上增加(或減少)一個(gè)變化量，由C21上充放電引起。

U03軟=U03?！馈鱑03

式中△t為S5接通的時(shí)間。常量軟手動(dòng)操作有四種狀態(tài):慢升、快升、慢降、快降慢升：S5-2接通，－UM→RM1→RM2→S5-2→C21→U03，給C21反向充電，使I0從4mA→20mA用100S?？焐篠5-1接通,

－UM→RM1→S5-1→C21→U03，給C21反向充電，使I0從4mA→20mA用6S慢降：S5-4接通,+UM→RM1→RM2→S5-4→C21→U03

，給C21正向充電，使I0從20mA→4mA用100S?？旖担篠5-3接通，

+UM→RM1→S5-4→C21→U03

，給C21正向充電，使輸出電流從20mA下降到4mA用6S。S5懸空時(shí)，即S5－1到S5－4全不接通，此時(shí)電路處于保持狀態(tài)。

小結(jié):

輸出信號(hào)有升有降，是因?yàn)閁M的極性決定的，+UM則降，－UM則升。輸出信號(hào)有快有慢，是因?yàn)槌潆婋娮铔Q定的，兩個(gè)充電電阻串聯(lián)(RM1+RM2)則為慢，一個(gè)充電電阻(RM1)則為快。3.硬手動(dòng)電路硬手動(dòng)電路——實(shí)現(xiàn)硬手動(dòng)操作硬手動(dòng)含義：輸出信號(hào)和硬手動(dòng)操作電壓成正比。硬手動(dòng)操作：當(dāng)開關(guān)S6打在“H”時(shí)，變成硬手動(dòng)操作電路。

A7－△＋U03C21RH1RH2UHC21和RH2并聯(lián)，C21=10μF，RH2=30KΩ，其時(shí)間常數(shù)τ=30KΩ×10μF=30×103×10×10-6=0.3S，非常小，故C21的影響可忽略不計(jì)。因此硬手動(dòng)電路可以看成一個(gè)純阻性的比例運(yùn)算電路。因?yàn)镽H1=RH2=30K，所以UH＝－1V，U03＝1V，Io＝4mAUH＝－5V，U03＝5V，Io＝20mA(二)切換

ICE調(diào)節(jié)器的切換特性如下:

無平衡無擾動(dòng)有平衡無擾動(dòng)

AMH

無平衡無擾動(dòng)無平衡無擾動(dòng)

有兩個(gè)信號(hào)相等的過程，就叫平衡。切換瞬間輸出信號(hào)有變化，就叫擾動(dòng)A→M

當(dāng)S6由A切換到M時(shí)，只要不按動(dòng)開關(guān)S5中的任何一個(gè)鍵，此時(shí)電路就處于保持狀態(tài)，電容C21上即沒有充電現(xiàn)象也沒有放電現(xiàn)象。

UC21將保持切換前一瞬間的電壓值不變，U03和UC21大小相等，保持不變，輸出電路把U03轉(zhuǎn)換成輸出電流I0也將維持不變。∴A→M是無平衡無擾動(dòng)切換。M→H

當(dāng)S6由M切換到H時(shí)，硬手操電壓Uh立即送到IC的反相輸入端，由于硬手操電壓Uh和軟手操電壓Um不相等。必然導(dǎo)致C21產(chǎn)生充電或放電現(xiàn)象，這要取決Um的正或負(fù)。C21的充電或放電→UC21發(fā)生變化→U03發(fā)生變化→IO也要發(fā)生變化?！郙→H是有擾動(dòng)切換。要想達(dá)到無擾動(dòng)就必須要有平衡，也就是說調(diào)節(jié)硬手操電阻RH的大小，使硬手動(dòng)輸出和軟手動(dòng)輸出相等時(shí)，再由M→H，上述兩個(gè)信號(hào)相等的過程就叫平衡。 ∴M→H是有平衡無擾動(dòng)切換。H→M

當(dāng)S6由H切換到M時(shí)，只要不按動(dòng)開關(guān)S5中的任何一個(gè)鍵，則電路處于保持狀態(tài)。電容C21上既無充電也無放電。UC21將保持不變→U03不變→I0變。

∴H→M是無平衡無擾動(dòng)切換。M→AS6原來在M時(shí)，由于電容C20一端接U02，另一端經(jīng)R20接在電平UB上。∴U02=UC20，由于電容C20充滿了電，相當(dāng)于開路。流經(jīng)C20的電流為零，因此在由M→A這一瞬間，反相端電位UF沒有變化。∴C21上既無充電也無放電→U03不變→I0不變?！郙→A是無平衡無擾動(dòng)切換。自動(dòng)手動(dòng)切換方式切換原因方式切換原因方式AMHAMH無平衡無擾動(dòng)無平衡無擾動(dòng)無平衡無擾動(dòng)無平衡有擾動(dòng)保持電路C21無充放電C21有充放電S5沒按下C21無充放電C20預(yù)先充滿電，相當(dāng)于開路，C21無充放電PIIP

七.指示電路

指示電路包括測(cè)量信號(hào)指示電路和給定信號(hào)指示電路，兩者完全相同。（一）作用及原理電路

1.作用

1～5V測(cè)量信號(hào)→1～5mA電流信號(hào)電平移動(dòng)0V→10V2.原理電路

A2－△＋Ui測(cè)量校正S2R8R9R133VV4R4R21R29R28R23R18IoIfU0R15R14I’oUB=10V＋－當(dāng)測(cè)量校驗(yàn)開關(guān)S2處于“校驗(yàn)”位置時(shí)，輸入信號(hào)是3V的標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)。經(jīng)A2轉(zhuǎn)換成3mADC，在電流表上指示出標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)的大小。倘若在校驗(yàn)位置時(shí)，電流表不指示3mA，第一要檢查校驗(yàn)信號(hào)是否準(zhǔn)確，第二要檢查電流表的機(jī)械零點(diǎn)是否準(zhǔn)確。

當(dāng)測(cè)量校驗(yàn)開關(guān)處于“測(cè)量”位置時(shí)，輸入信號(hào)是1～5V的測(cè)量信號(hào)，經(jīng)IC轉(zhuǎn)換成1～5mADC，在電流表上指示出測(cè)量信號(hào)的大小。

（二）工作原理 UFR29R23UTR21R28UBUiU0UB測(cè)量等效電路第六講

八.整機(jī)特性

對(duì)ICE調(diào)節(jié)器的各個(gè)組成部分進(jìn)行分析之后，把它們組合在一起就構(gòu)成一臺(tái)整機(jī)儀表。下面首先推導(dǎo)整機(jī)的傳遞函數(shù)，然后進(jìn)行誤差分析。八.整機(jī)特性

（一）傳遞函數(shù)整機(jī)傳遞函數(shù)的框圖是－2Ui(S)-US(S)U01(S)U02(S)U03(S)I0(S)整機(jī)傳遞函數(shù)為：把輸出電流I0轉(zhuǎn)換成輸出電壓U0，負(fù)載電阻為250，故方程兩邊同乘250。（二）誤差分析這里只討論閉環(huán)跟蹤誤差

閉環(huán)跟蹤誤差的定義當(dāng)調(diào)節(jié)器接成一個(gè)自閉環(huán)系統(tǒng)時(shí)，測(cè)量信號(hào)Ui跟蹤給定信號(hào)US的靜態(tài)跟蹤誤差。九.誤差分析自閉環(huán)系統(tǒng)是指調(diào)節(jié)器的輸出信號(hào)（I0×250Ω）又作為輸入信號(hào)連接到調(diào)節(jié)器的輸入端，構(gòu)成一個(gè)負(fù)反饋系統(tǒng)。為了跟蹤及時(shí)，必須將正/反作用開關(guān)置于“反”作用，微分時(shí)間TD=0，積分時(shí)間TI=TImin，調(diào)節(jié)器UiUs250Ω

調(diào)節(jié)器的方框圖因此可表示為：＋2－Ki250 UsUi△1△2△3△4

每一部分電路會(huì)引入誤差，其原因是IC有失調(diào)電壓和失調(diào)電流，我們假設(shè)輸入電路引入的誤差為△1，PD電路引入的誤差為△2，PI電路引入的誤差為△3，輸出電路引入的誤差為△4?？梢园堰@些誤差都折算到最前面，用△S表示：于是上邊方框圖可化簡為：US＋Ui－△＋＋△S

從方框圖可見測(cè)量信號(hào)UI跟蹤給定信號(hào)US的誤差△和閉環(huán)跟蹤誤差△S近似的關(guān)系為：ICE調(diào)節(jié)器重點(diǎn)內(nèi)容ICE調(diào)節(jié)器重點(diǎn)內(nèi)容一.基本定義〈P42、P43、P44、P47〉兩線制、軟手動(dòng)、硬手動(dòng)、保持特性、無平衡無擾動(dòng)切換、閉環(huán)跟蹤誤差二.基本構(gòu)成〈P34、P36~P39〉輸入電路、PD電路、PI電路、輸出電路的原理（讀圖、各元件的作用）三.基本原理1.輸入電路（掌握為什么采用偏差、差動(dòng)、電平移動(dòng)電路，利用疊加原理推導(dǎo)電路的輸入輸出關(guān)系式）2.PI、PD電路和輸出電路〈P44〉掌握電路的定性分析，即：t=0,t>0,t>>0時(shí)電路的變化過程；其中各種指標(biāo)參數(shù)的定義。3.雙向無平衡無擾動(dòng)切換（掌握自動(dòng)→手動(dòng)、手動(dòng)→自動(dòng)無平無擾切換的原因）作業(yè)2P44.2-11，2－12測(cè)驗(yàn)：1.ICE調(diào)節(jié)器的輸入電路為何采用差動(dòng)輸入和電平移動(dòng)電路？2.ICE調(diào)節(jié)器實(shí)現(xiàn)自動(dòng)到軟手動(dòng)，硬手動(dòng)到自動(dòng)無平衡無擾動(dòng)切換的原因各是什么？3.一臺(tái)ICE調(diào)節(jié)器，PB=50％，TI=0.2min，TD=2min，KD=10，假設(shè)輸出信號(hào)的初始值為4mA，在t=0時(shí)加入0.4V的階躍信號(hào)，依次畫出P，PI,PD作用時(shí)的響應(yīng)曲線，試求:PI作用時(shí)，Io(t=0)?,Io(t=12s)=?；

PD作用時(shí)，Io(t=0)?,Io(t=2min)=?5.ICE調(diào)節(jié)器的PI電路原理圖如圖所示。試回答：（1）當(dāng)UO2=2V的階躍信號(hào)時(shí)，UO3(t=0)=?V。（2）在正常的工作范圍內(nèi)，C21上的電壓UC21和輸出電壓UO3大小相等，方向相反，對(duì)嗎？（3）本電路的比例增益與那些元件有關(guān)？C20C21UO2UO3ICE調(diào)節(jié)器實(shí)驗(yàn)介紹內(nèi)容1．比例帶校驗(yàn)

將調(diào)節(jié)器的各開關(guān)置于測(cè)量、正作用、外給定、軟手動(dòng)位置。積分時(shí)間TI=TImax，微分時(shí)間TD=0，測(cè)量信號(hào)關(guān)閉，用軟手操使輸出=4mA，自/軟/硬切換開關(guān)切換到“自動(dòng)”，測(cè)量信號(hào)階躍變化0.4V，調(diào)節(jié)比例帶旋鈕，使輸出信號(hào)變化到5.6mA，檢查比例帶刻度誤差△PB，△PB=(PB標(biāo)準(zhǔn)－)／PB標(biāo)準(zhǔn)×100%，要求△PB＜±25%。