控制信號轉換裝置的製作方法
2023-04-27 16:45:01 1
專利名稱：控制信號轉換裝置的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種控制信號轉換裝置。
背景技術：
在反應堆保護系統、控制系統及監測系統中，例如在KRG系統(集中控制模擬量機櫃)中，經常需要對信號進行低通濾波、微分、相位超前或相位滯後校正等函數變化處理，以產生相應控制信號完成控制功能，或者產生保護信號完成安全功能，因此就需要一種裝置來實現所述函數變化，以產生控制信號。
實用新型內容有鑑於此，本實用新型的主要目的在於提供一種控制信號轉換裝置，以實現對輸入信號進行函數變化以產生控制信號。
本實用新型提供的控制信號轉換裝置，包括 輸入匹配單元，用於將輸入信號轉換為特定範圍的信號輸出給函數變換單元； 函數變換單元，用於對接收的信號進行函數變換輸出所需信號給輸出單元； 輸出單元，用於對接收的函數變換單元的信號進行輸出。
其中，所述輸入匹配單元包括放大器，其正向輸入用於接入輸入信號；連接在放大器正向輸入和輸入端用於實現放大增益的迴路。
其中，所述函數變換單元包括以下之一或任意組合低通濾波單元，用於將信號進行變換輸出；微分單元，用於將信號進行變換輸出； 相位調整單元將信號進行變換輸出；其中，Y為輸出信號，X為輸入信號；T為時間常數。
其中，所述低通濾波單元包括高輸入阻抗放大器，其正向輸入端連接在接收輸入信號的串聯的可調電阻和可調電容之間；連接在高輸入阻抗放大器反向輸入端與其輸出端用於實現放大增益的迴路。
其中，所述微分單元包括高輸入阻抗放大器，其反向輸入端連接在接收輸入信號串聯的可調電阻和可調電容一端；連接在高輸入阻抗放大器反向輸入端與輸出端用於實現放大增益的包含可調電阻的迴路；放大器，其反向輸入端與高輸入阻抗放大器輸出端相連；連接在放大器反向輸入端與其輸出端用於實現放大增益的迴路。
其中，所述相位調整單元包括高輸入阻抗放大器，其正向輸入端連接在接收輸入信號的串聯的可調電阻和可調電容之間；連接在高輸入阻抗放大器反向輸入端與其輸出端用於實現放大增益的包含可調電阻的迴路；連接在高輸入阻抗放大器反向輸入端的可調電容。
其中，所述高輸入阻抗放大器包括依次相連的場效應管和放大器。
其中，輸出單元包括放大器，其正向輸入端用於接入函數變換單元的輸出信號；接在放大器反向輸入端與其輸出端用於實現放大增益的迴路。
其中，進一步包括連接在輸出單元的限幅單元，用於限定輸出信號值處於設定範圍內。
由上可以看出，本實用新型提供的控制信號轉換裝置，可以實現將輸入信號進行低通濾波、微分、相位超前或相位滯後校正等函數處理，以產生相應控制信號完成控制功能，或者產生保護信號完成安全功能。
圖1是控制信號轉換裝置原理圖； 圖2是輸入匹配單元電路圖； 圖3是低通濾波單元電路圖； 圖4是低通濾波單元傳遞函數電路示意圖； 圖5是微分單元電路圖； 圖6是微分單元傳遞函數電路示意圖； 圖7是相位調整單元電路圖； 圖8是相位調整單元傳遞函數電路示意圖； 圖9是輸出單元電路圖； 圖10是限幅單元電路圖。
具體實施方式
本實用新型控制信號轉換裝置可以完成相位超前或相位滯後校正、微分作用、低通濾波等功能。該插件實現傳遞的函數有下述幾種形似 低通濾波函數 微分作用函數 相位超前或相位滯後校正函數 其中上述公式中的(1+(T2+T3)P)/((1+T1P)(1+T3P))是接近於1的瞬態項，這是因為T2與T3之間的最小比值不低於200；T3為瞬態時間常數，為0.047S；Y表示為輸出信號；X表示為輸入信號；每個時間常數T均為由開關設置的t和由電位器設置的t』之和。
以下結合附圖對本實用新型進行詳細說明。
如圖1示出了控制信號轉換裝置示意圖，包括輸入匹配單元、函數變換單元和輸出單元，其中函數變換單元可包括低通濾波單元、微分單元、相位調整單元。輸入信號經過輸入匹配單元輸出後，將信號施加到低通濾波單元、微分單元或相位調整單元進行函數變化，然後輸出到輸出單元輸出。
如圖2示出了輸入匹配單元，包括放大器A1，放大器A1作為電壓跟隨器的放大器，將輸入信號放大1倍輸出。其中，網絡R3-R4-C1和R16-C6不參予電路工作，主要在連接了外部監視器時，通過監視器檢查該輸入匹配單元。
如圖3示出了低通濾波單元，其中，場效應電晶體(FET)Q1與相連接的放大器A2組成1個高輸入阻抗的放大器。所述輸入阻抗可以是由開關Cm1在圖示的10個等值擋內設置的從0～R1的值，並且在每擋之間可由電位計P10進行連續調整。
開關Cm3用於控制在時間常數R1·C20或R1·C21之間進行轉換。兩個時間常數間的比值可設置為10。
放大器A2的偏移電壓可通過電位計P1進行補償。
由此形成的電路傳遞函數可表示為圖4，其中，R1-C電路是輸入信號Ve的分壓器；Vs是電容器C兩端產生的電壓，傳遞函數Vs/Ve是 其中，R1·C為時間常數T1時，則可表示為 如圖5示出了微分單元，其中，示出的電阻器R2與R1電阻器一樣，由開關Cm2在等值10檔內可以從0變到最大值，並且由電位計P11在每擋間可以連續調整。
放大器A3作為增益為1的反向器，用於恢復信號變化的方向。
由此形成的電路的傳遞函數可表示為圖6。其中，輸入信號由電路R1-C兩端產生及由電阻器R2兩端產生。傳遞函數Vs/Ve是 R2·C是時間常數T2，R1·C為時間常數T1時，可表示為 如圖7示出了相位調整單元，用於完成相位超前或相位滯後的校正，基本與圖5相似，此處不再贅述。由此形成的電路的傳遞函數可如圖8所示其中，在任何時間內，Vs』＝Ve』。其中， 其中，R1·C1是時間常數T1，R2·C2是時間常數T2，R3·C3是時間常數T3時，則可表示為 當R3為零時，傳遞函數可表示為 當電阻器R3非0時，傳遞函數可表示為 對於T1和T2，可選擇的最小時間常數是1s，有關的電阻器R2的最小值是1MΩ，R3是47kΩ，這樣T2和T3時間常數之間的最小比值大約為210。在該情況下，傳遞函數方程式的(1+(T2+T3)P)/((1+T2P)(1+T3P))項保持接近於1，電路傳遞函數可被看作是等於理論上的傳遞函數，可視為 如圖9示出了輸出單元，在放大器A4輸出端可獲得增益為1的輸入信號。其中，電阻器R20用於通過特性化插件或者接到公共0v供濾波和校正功能，或者接到+3V偏壓供微分作用。+3V偏壓由電位計P12輸出並由穩壓二極體D20穩壓。穩壓二極體D1-D2和電阻器R23保護放大器以防通過輸出可能反饋的過電壓。放大器偏移電壓可通過電位計P3補償。
圖10還示出了連接在輸出部分的限幅單元，當輸出信號低於由電位計P5整定的高限閾值並高於由電位計P4整定的低限閾值時，放大器A5-1的正向輸入比它的反向輸入值大，A5-1的輸出是正的，二極體D5被截止。放大器A5～2的正向輸入比它的反向輸入值小時，A5-2的輸出是負的，二極體D4也被截止，限幅單元不工作。
當輸出信號趨向變為大於由電位計P5整定的高限閾值時，A5-1放大器的正向輸入與它的反向輸入相比變成負的。它的輸出是負的，二極體D5導通並產生1個負信號傳到輸出線路放大器A4的正向輸入端。它引起輸出信號減少，於是輸出信號被限制到由電位計P5整定的限值上。
當輸出信號趨向變為低於由電位計P4整定的低限閉值時，A5-2放大器的正向輸入與其反向輸入相比變成正的。它的輸出是正的，二極體D4導通並產生1個正信號傳到放大器A4的正向輸入端，這樣引起輸出信號增大，於是輸出信號被限制到由電位計P4整定的限值上。
當電位計P6和P7設定最大高限值和最小低限值時，高限和低限閾值可通過電位計P5和P4進行調整。限幅閾值可由穩壓二極體D11來穩壓。穩壓二極體D3和電阻器R29保護放大器A5-1和A5-2以防通過輸出可能反饋的過電壓。
如上詳細描述了本實用新型，控制信號轉換裝置，可見，本實用新型可實現對輸入信號進行低通濾波、微分、相位超前或相位滯後校正等處理，生成控制信號以提供給相應設備完成控制功能。
以上所述僅為本實用新型的較佳實施例而已，並不用以限制本實用新型，凡在本實用新型的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本實用新型的保護範圍之內。
權利要求1.一種控制信號轉換裝置，其特徵在於，包括
輸入匹配單元，用於將輸入信號轉換為特定範圍的信號輸出給函數變換單元；
函數變換單元，用於對接收的信號進行函數變換輸出所需信號給輸出單元；
輸出單元，用於對接收的函數變換單元的信號進行輸出。
2.根據權利要求1所述的控制信號轉換裝置，其特徵在於，所述輸入匹配單元包括
放大器，其正向輸入用於接入輸入信號；
連接在放大器正向輸入和輸入端用於實現放大增益的迴路。
3.根據權利要求1所述的控制信號轉換裝置，其特徵在於，所述函數變換單元包括以下之一或任意組合
低通濾波單元，用於將信號進行變換輸出；
微分單元，用於將信號進行變換輸出；
相位調整單元將信號進行變換輸出；
其中，Y為輸出信號，X為輸入信號；T為時間常數。
4.根據權利要求3所述的控制信號轉換裝置，其特徵在於，所述低通濾波單元包括
高輸入阻抗放大器，其正向輸入端連接在接收輸入信號的串聯的可調電阻和可調電容之間；
連接在高輸入阻抗放大器反向輸入端與其輸出端用於實現放大增益的迴路。
5.根據權利要求3述的控制信號轉換裝置，其特徵在於，所述微分單元包括
高輸入阻抗放大器，其反向輸入端連接在接收輸入信號串聯的可調電阻和可調電容一端；
連接在高輸入阻抗放大器反向輸入端與輸出端用於實現放大增益的包含可調電阻的迴路；
放大器，其反向輸入端與高輸入阻抗放大器輸出端相連；
連接在放大器反向輸入端與其輸出端用於實現放大增益的迴路。
6.根據權利要求3所述的控制信號轉換裝置，其特徵在於，所述相位調整單元包括
高輸入阻抗放大器，其正向輸入端連接在接收輸入信號的串聯的可調電阻和可調電容之間；
連接在高輸入阻抗放大器反向輸入端與其輸出端用於實現放大增益的包含可調電阻的迴路；
連接在高輸入阻抗放大器反向輸入端的可調電容。
7.根據權利要求4、5或6所述的控制信號轉換裝置，其特徵在於，所述高輸入阻抗放大器包括
依次相連的場效應管和放大器。
8.根據權利要求1所述的控制信號轉換裝置，其特徵在於，輸出單元包括
放大器，其正向輸入端用於接入函數變換單元的輸出信號；
接在放大器反向輸入端與其輸出端用於實現放大增益的迴路。
9.根據權利要求7所述的控制信號轉換裝置，其特徵在於，進一步包括
連接在輸出單元的限幅單元，用於限定輸出信號值處於設定範圍內。
專利摘要本實用新型提供了一種控制信號轉換裝置，包括輸入匹配單元，用於將輸入信號轉換為特定範圍的信號輸出給函數變換單元；函數變換單元，用於對接收的信號進行函數變換輸出所需信號給輸出單元；輸出單元，用於對接收的函數變換單元的信號進行輸出。使用本實用新型，可以實現對輸入信號進行函數變化以產生控制信號。
文檔編號H03B5/36GK201054563SQ20072015478
公開日2008年4月30日 申請日期2007年5月17日 優先權日2007年5月17日
發明者李久銳 申請人:中科華核電技術研究院有限公司北京分公司