专利名称：一种硬件闭环放大电路的制作方法
技术领域：
本发明属于实时自动控制系统技术领域，尤其是涉及一种硬件闭环放大电路。
背景技术：
在电气自动控制系统中，要想让外部控制系统跟随给定值， 一般是通过将 外部反馈读入计算机，然后再将给定值与反馈值进行比较，经计算给出控制信 号，控制执行机构。但通过计算机控制，需要进行通讯、采样、运算等多个环 节，控制延时较多，使控制的实时性大打折扣，这在实时性要求很高的系统中，是很不利的。目前，国内外的控制系统绝大多数采用的是计算机、工控机或PLC 进行电气自动控制，均在不同程度上存在上述问题，罕见有用于高实时控制的 硬件闭环电路。发明内容为了解决上述现有技术中存在的不足，本发明的目的是提供一种硬件闭环 电路。为实现上述发明目的，本发明采用如下技术方案所述的硬件闭环放大电路，其由反馈信号输入电路、反馈信号放大电路、 比较电路和硬件比例积分电路(硬件PI电路)组成，反馈信号输入电路，对输 入的外部信号(反馈信号)进行处理，如果输入信号是电流信号，将电流信号转 换为电压信号，如果是电压信号，可不做处理，并可对输入信号进行偏置处理； 反馈信号放大电路，对所述的反馈信号输入电路的输出信号放大；比较电路， 将所述的反馈信号放大电路的输出信号与给定的控制信号进行比较，输出差值 信号；硬件PI电路，对所述的比较电路输出的差值信号放大，控制执行机构。所述的硬件闭环放大电路，其反馈信号输入电路包括将外部输入的电流 信号转换为电压信号的电阻，设置在与外部传感器连接的第一输入端子与地之间；以及调整输入信号电压的偏置电阻。所述的硬件闭环放大电路，其反馈信号放大电路包括第一放大器，放大器 的输入端与第一输入端子连接，输入端与输出端之间设置有跳线和滑线变阻器， 调节输入信号的放大倍数，输出端与比较电路的输入端连接。所述的硬件闭环放大电路，其比较电路包括第二放大器，输入端与上述第 一放大器的输出端、输入给定的控制信号的第二输入端子连接，输出端与硬件 PI电路的输入端连接。所述的硬件闭环放大电路，其反馈信号放大电路应使输出信号跟随给定信 号，给定和输出有差值，比较电路的输出端才会有控制量输出。所述的硬件闭环放大电路，其硬件PI电路包括第三放大器，输入端与上述 的第二放大器的输出端连接，输入端与输出端之间跨接有串联的电阻与滑线变 阻器、串联的电容与跳线，输出端通过输出端子连接执行机构。由于采用如上所述的技术方案，本发明具有如下优越性-本发明硬件闭环放大电路，利用硬件，而不通过计算机控制，则不需要进 行通讯、采样、运算等多个环节，减少控制延时步骤，能够使系统快速的调节， 实现高实时性控制。
图l是本发明的系统框图；图2是本发明的一实施方式涉及的硬件闭环放大电路的结构图。
具体实施方式
如图1所示本发明硬件闭环放大电路，其由反馈信号输入电路、反馈信 号放大电路、比较电路和硬件比例积分电路(硬件PI电路)组成，反馈信号输 入电路，对输入的外部信号(反馈信号)进行处理，如果输入信号是电流信号， 将电流信号转换为电压信号，如果是电压信号，可不做处理，并可对输入信号 进行偏置处理；反馈信号放大电路，对所述的反馈信号输入电路的输出信号放 大；比较电路，将所述的反馈信号放大电路的输出信号与给定的控制信号进行比较，输出差值信号；硬件PI电路，对所述的比较电路输出的差值信号放大， 控制执行机构。如图2所示，所述的硬件闭环放大电路，其反馈信号输入电路包括将电流信号转换为电压信号的电阻:并联电阻R3A和R3B，设置在第一输入端子Pl-33 与地之间；偏置电阻电阻R1、滑线变阻器W1及电阻R2， +15￥电源串接电阻 Rl，滑线变阻器Wl及电阻R2，电阻R2与-15V电源连接，滑线变阻器Wl的中 间抽头经电阻R4接到反馈信号放大电路的放大器IC2的输入端。所述的硬件闭环放大电路，其反馈信号放大电路包括第一放大器IC2，放 大器IC2的输入端(2脚)通过电阻R5与第一输入端子P1-33连接，2脚与输 出端(6脚)之间跨接电容C2、串联的电阻R8B与滑线变阻器W3，电阻R8A与 跳线Jl串联后与电阻R8B并联，滑线变阻器W3的中间抽头接放大器IC2的6 脚，6脚还可通过输出端子P1-41连接工控机的模拟量输入板，用于计算机内 部的运算或人机界面的显示。所述的硬件闭环放大电路，其比较电路包括第二放大器IC3，输入端(2脚) 与上述第一放大器IC2的6脚通过电阻R9连接，还通过电阻R9A接输入给定的 控制信号的第二输入端子Pl-31，放大器IC3的2脚和6脚之间跨接并联的电 阻R10和电容C3。所述的硬件闭环放大电路，其反馈信号放大电路应使输出信号跟随给定信 号，给定和输出有差值，比较电路的输出端才会有控制量输出。所述的硬件闭环放大电路，其硬件PI电路包括第三放大器IC4，输入端(2 脚)与上述的第二放大器IC3的6脚通过电阻Rll连接，放大器IC4的2脚和 6脚之间跨接串联的电阻R12和滑线变阻器W4、串联的电容C4和跳线J2，滑 线变阻器W4的中间抽头接放大器IC4的6脚，6脚通过输出端子P1-25连接执 行机构。本电路用到的放大器IC2、 IC3、 IC4采用OP07，而且均是3脚接地，4脚 接-15V电源，7脚接+15V电源。下面结合附图清楚说明本发明的工作原理本电路可以接受外部传感器输出的电压或电流信号，外部信号通过输入端子Pl-33输入，如果输入的是电流信号Ii，则可通过并联电阻R3A和R3B，将 电流信号转换成电压信号，如果是电压信号Ui，可以不做处理。如果输入信号 需要进行偏置，则可以通过调节滑线变阻器W1来实现。通过调节跳线J1的通 断，和调节滑线变阻器W3的阻值，可以调节输入信号的放大倍数Aun，跳线J1 处于断开状态时，Aull=- (R8B+ RW3) / R5，跳线Jl处于接通状态时，Aull=-(R8B〃R8A+ RW3) / R5，可以在放大器IC2的6脚输出标准的0 10V。输入 端子P1-31输入给定的控制信号，通过与放大器IC2的6脚的输出信号的比较， 在放大器IC3的6脚输出差值信号。放大器IC2这一级放大电路保证输出信号 跟随给定，给定和输出有差值，放大器IC3的输出端才会有控制量输出。差值 信号，即放大器IC3的输出信号接着输入放大器IC4中，通过调节滑线变阻器 W4，使这个差值信号放大很多倍，如几十倍，使系统的调节可以非常迅速，控 制执行机构。我们还可以通过调节跳线J2的通断，使信号实现硬件PI调节， 防止系统震荡。差值信号，即放大器IC3的输出信号接着输入放大器IC4中， 通过调节滑线变阻器W4，使这个差值信号放大很多倍，如几十倍，使系统的调 节可以非常迅速，控制执行机构，作用于被控对象，被控对象的信号被外部传 感器采集，做为反馈信号。放大器IC2这一级放大电路保证输出信号跟随给定，给定和输出有差值， 放大器IC3的输出端才会有控制量输出，经放大后，控制执行机构，被控对象 的被控量等于给定值，则给定和输出的差值为零，放大器IC3的输出端无输出， 执行机构停止动作。
权利要求
1. 一种硬件闭环放大电路，其特征在于其由反馈信号输入电路、反馈信号放大电路、比较电路和硬件比例积分电路(硬件PI电路)组成，反馈信号输入电路，对输入的外部信号(反馈信号)进行处理，如果输入信号是电流信号，将电流信号转换为电压信号，如果是电压信号，可不做处理，并可对输入信号进行偏置处理；反馈信号放大电路，对所述的反馈信号输入电路的输出信号放大；比较电路，将所述的反馈信号放大电路的输出信号与给定的控制信号进行比较，输出差值信号；硬件PI电路，对所述的比较电路输出的差值信号放大，控制执行机构。
2、 如权利要求l所述的硬件闭环放大电路，其特征在于其反馈信号输入电 路包括将外部输入的电流信号转换为电压信号的电阻，设置在与外部传感器连 接的第,入端子与地之间；以及调整输入信号电压的偏置电阻。
3、 如权利要求l所述的硬件闭环放大电路，其特征在于其反馈信号放大电 路包括第一放大器，放大器的输入端与第一输入端子连接，输入端与输出端之间 设置有跳线和滑线变阻器，调节输入信号的放大倍数，输出端与比较电路的输入 端连接。
4、 如权利要求l所述的硬件闭环放大电路，其特征在于其比较电路包括第 二放大器，输入端与上述第邻大器的输出端、输入给定的控制信号的第二输入 端子连接，输出端与硬件PI电路的输入端连接。
5、 如权利要求1所述的硬件闭环放大电路，其特征在于其反馈信号放大 电路应使输出信号跟随给定信号，给定和输出有差值，比较电路的输出端才会有 控制量输出。
6、 如权利要求1所述的硬件闭环放大电路，其特征在于其硬件PI电路包 括第三放大器，输入端与上述的第二放大器的输出端连接，输入端与输出端之间跨接有串联的电阻与滑线变阻器、串联的电容与跳线，输出端通过输出端子连接 执行机构。
全文摘要
本发明公开一种硬件闭环放大电路，其由反馈信号输入电路、反馈信号放大电路、比较电路和硬件PI电路组成，反馈信号输入电路，对输入的外部信号进行处理，如果输入信号是电流信号，将电流信号转换为电压信号，如果是电压信号，可不做处理，并可对输入信号进行偏置处理；反馈信号放大电路，对所述的反馈信号输入电路的输出信号放大；比较电路，将所述的反馈信号放大电路的输出信号与给定的控制信号进行比较，输出差值信号；硬件PI电路，对所述的比较电路输出的差值信号放大，控制执行机构，能够实现高实时性控制。
文档编号G05B1/02GK101256391SQ200810049470
公开日2008年9月3日 申请日期2008年3月26日 优先权日2008年3月26日
发明者王成阁, 袁志国 申请人:中色科技股份有限公司