Den Svævende Kugle, Dokumentation [pdf - sorenr.dk

Den svævende kugle
3.4 Regulering
store.
Vud =
1
−
· Vinddt
R5 · R6 · C1
Ingeniørhøjskolen ˚Arhus 2005
Gruppe 3
Integrationshastigheden er defineret af produktet af faktorerne R5, R6 og C1. P˚a trimmeren R6 indstilles
faktoren fra -4 til -20 gange. Jo større faktoren bliver jo hurtigere vil kuglen falde p˚a plads i den korrekte
position.
Andet subtraktionsled
Kompensationskredsløbets spænding trækkes fra integratorleddets udgangsspænding og danner svaret til
reguleringssløjfens proportionalled. Leddets funktion er bygget op p˚a samme m˚ade som første subtraktionsled.
Proportionalled
Proportionalleddet er i al sin enkelhed en inverterende forstærker med den matematiske forskrift:
R16 + R17
Vud = −
R15
Operationsforstærkeren forstærker fra -0,5 til -3 gange.
3.4.4 Første indgangstrin (integratoren)
3.4.5 Komparator (andet indgangstrin) og sløjfeforstærkning
Reguleringssvaret og spændingen fra brugerpanelet subtraheres i komparatoren. Kredsløbet bygges op
omkring en subtraherende operationsforstærker, der rent matematisk beskrives ved:
VU2A = R7 + R3
R3
·
R2
R1 + R2
− R7
R3
Begge signaler forstærkes inden de trækkes fra hinanden, men da alle modstande er valgt til 47,5 kΩ
vil forstærkningen p˚a begge indgange være én og kredsløbets funktion vil alene være en subtraktion.
Resultatet af subtraktionen forstærkes i hht. reguleringssløjfens opbygning. Dette realiseres med en inverterende
forstærker (U2B), hvorp˚a der er monteret to 100 kΩ modstande og en 100 kΩ trimmer til
justering af forstærkningen. Justeringen foreg˚ar i omr˚adet fra -0,5 til -3 ganges forstærkning. Betydningen
af forstærkningen Kf kan undersøges i SimuLink med en rodkurve, der viser hvordan poler og nulpunkter
bevæger sig som funktion af forstærkningen. I praksis er forstærkningen dog indstillet ved at undersøge
peak-to-peak spændingen 31 p˚a følerens output n˚ar kuglen svæver, og justere forstærkningen s˚a den er s˚a
stabil som mulig. Justeringen er foretaget i b˚ade 5 og 15 mm for at kontrollere at kuglen er stabil i begge
yderpunkter. Nedjusteres forstærkningen, ved en afstand p˚a 5 mm, kan der opn˚as en meget stor stabilitet,
men systemet vil ikke være i stand til at fastholde kuglen ved 15 mm. Under justeringen er integratorleddet
koblet fra.
60
31 Ved hjælp af et Digital Storage Oscilloskop, der udlæser peak-to-peak spændingen direkte