Симисторный переключатель Советский патент 1987 года по МПК H03K17/725 

Изобретение относится к автоматике и коммутационной технике, а именно в устройствах управления технологическим оборудованием в случаях, когда требуется бесконтактная коммутация нагрузки.

Целью изобретения является расширение функциональных возможностей симисторно- го переключателя, достигаемого за счет обеспечения плавного включения нагрузки, автоматического доведения рассчитанной на нагрузке мощности до заданной, поддержания ее постоянной в процессе работы.

На чертеже приведена структурная схема предлагаемого устройства.

Симисторный переключатель содержит формирователь 1, вход которого соединен с шиной 2 переменного тока, а выход подключен к первому входу элемента И 3, второй вход которого соединен с единичным выходом F S- rpiirrcpa 4, симистор о, первый э,1ектрод которого через нелинейную нагрузку 6 соедипен с первым В15|водом источника 7 переменного тока, второй вывод которого через датчик 8 тока подключен к первому выводу усилителя 9 и второму электроду симистора 5, управляюший электрод которого соединен с вторым выводом усилителя 9, элемент И 10, компаратор 11, инверсный вход которого соединен с выходом дагчика 8 тока. Выход элемента И 3 соединен с вторым входом элемента И 10, первым в.()м элемента И 2, входом генератора 1Я импульсов и входом инвертора 14, выход которого подключен к второму входу (записи) второго счетчика 15, выход которого подключен к входу усилителя 9, третий (счетный) вход - к выходу генератора 13, а четвертый (установки в нуль) вход - к QjHue 16 «Сброс . R-BXO- ду RS-триггера 4 и третьему R-входу первого счетчика 17, первый (прямого счета) вход которого соединен с выходом второго элемента И 10, второй (обратного счета) вход - с выходом т|)етьег() эле- лента И 12, а выход нодк.чючен к пер- во.му (информационному) входу второго счетчика 15 и первому входу б. кжа 18 сран- нения ко.аов. второй вход которой соеди1 ен с выходом первого регистра 19. Первый выход блока 18 сравнения кодов соедине с вторым входом третьего элемента И 12, а второй выход --- с третьим входом второго элемента И 10, первый вход которого соединен с выходом 20 контроля и выходом компаратора 11, неинвертируюший вход которого соединен с выходом ЦАП 21, вход которого соединен с выходом второго регистра 22, при этом входы первого 19 и второго 22 регистров соединены с первой 23 и второй 24 информационными п.гина.ми соответственно, а ервый (установки) S-вход RS-триггера 4 - с 1ниной 25 «Пуск.

Симисторный переключатель работает следующим образом.

0

5

0

5

0

5

0

5

0

5

Предварительно в первый регистр 19 по первой информационной щине 23 от внешнего устройства управления заносится двоичный код, определяющий необходимую мощность, рассеиваемую на нагрузке 6, во второй регистр 22 по второй информационной шине 24 заносится двоичный код допустимо-- го тока нагрузки 6, который посредством ЦАП 21 задает опорный уровень на втором (неинвертирующем) входе компаратора 11.

Перед началом работы по щине 16 «Сброс от внещнего устройства управления поступает импульс, устанавливающий выходы триггера 4 и счетчиков 15 и 17 в состояние логического «О. Синусоидальное напряжение сети, поступающее по шине 2 на формирователь 1, преобразуется в короткие по. южительпые ИМПУЛЬСЫ, совпадающие с началом каждого .i i;cpiif;,.a ccTii, Э и импульсы ностунают на первый вход элемента И 3. На второй вход элемента И 3 поступает уровень :1О1Л1чсского «О с npsiMo- го выхода триггера 4, Поэтому на выходе элемента И 3 постоян из сох|)аняется viio- вень логического «О, cooi иетственно отсутствуют импульсы на .;vie генератора 13, на выходе счетчика 15 - 11у.1евой уровень, и си.мистор 5 закрыт. Па BTOpcrvi входе э..е- мента И 10 и на первг -.- входе э, та И 12 уровень .lOi H iecKOi o «О, поступающий с выхода элеме та И 3. соответственно на выходах ути.ч э.че.ментов носто- яньП)1Й уровень логичсск()ч; «О. Кроме того, на первый вход второго элемента И 10 с выхода компаратора 1 i ;1осту:гает уровещэ логической «1, так как ток в нагрузке отсутствует, и на пс-|1вый (пнвер1 ирую- Н1ИЙ) вход компарато 1а с . 1атчика 8 тока поступает нулевой ). на троти ; вход элемер1та П 10 с второго выхода блока 18 сравнения кодой поступает уровень логической «1. На BTOpoii EXO/I з;:еме1-гга И 12 с первого выхода блока 18 сривне тия кодов подается уровень логичео1 О -о «О.

При ностунлении по ип.не 25 «Пуск- импульса от 11нен1него устройства унргл .лекия на первый вход триггера 4 110с.:1ед1111Й устанавливается в едпн114 1ос состоя.чие. Уровень логической « ;- с г; (; (з выхода подается на второй пход э.чемента 1-1 3 и разрешает прохождение импульсов формирователя 1 iia вход генератора 13 импульсов, вход инвертора 14, BTopo i nxo.i э,-;е- мента И 10 и первый вход улсмент.э С выхода инвертора 14 первый имггу, :: мирователя 1 поступает на второ; (вход записи) второ1 о сметчика 15 и пе)едним (f)poiri OM 1 ерс ;.чсь вается i . чик 15 код с выхода счетчика 7. ный нулю. Этот же своим ним фронтом -еператор 13 пульсов, который выр;.б;ггыиает импу; поступающие на третий 1-;ход та) вход счетчика 15 и :-;а;)олняю1иг;е

Период импульсов генератора 13 выбирается таким образом, чтобы импульс переполнения счетчика 15 появлялся в конце полупериода сетевого напряжения.

Импульс переполнения второго счетчика 15 подается на вход усилителя 9 запускающих импульсов, который открывает си- мистор 5. Угол отсечки симистора 5 получается близким к 180° и мощность, рассеиваемая на нагрузке 6, мала.

Одновременно первый импульс формирователя 1 через элемент И 10 поступает на первый вход (прямого счета) счетчика 17 и своим задним фронтом увеличивает его состояние на единицу. Выходной код счетчика 15 поступает на первый вход (А) цифрового компаратора 18, на второй вход (В) которого поступает код заданной мощности на нш-рузке с выхода регистра 19. Пока код А MeHbuje кода В, на перво.м выходе блока 18 сравнения кодов сохраняется уровень логического «О, а на втором выходе - уровень логической «1, открывающий второй элемент И 10. Второй импульс формирователя 1 передним фронтом переписывает в счетчик 15 код с выхода счетчика 17, и, следовательно, увеличивает код второго с четчика 15 на единицу. По заднему фронту второго лмпульса формирователя 1 уве. 1ичиЕ5ается па единицу код, записываемый в счетчик 17. Имг1у.,чьс переполнения счетчика 15 появляется раныпе, и угол отсечки симистора 5 уменьшается, т.е. напряжение на нагрузке 6 увеличивается, и, следовательно, возрастает рассеиваемая на нагрузке 6 .мощность.

Процесс ц)отекает таким образом до тех пор, пока выходной код счетчика 17 не срав щвается с кодом регистра 19. В этот момент на втором выходе блока 18 сравнения кодов появляется уровень логического «О, закрывающий элемент И 10 и запре цающий прохс,1/кдение импульсов формирователя 1 на первый вход счетчика 17. На выходе нервш-о счетчика 17 сохраняется постоянный код. который в начале каждого ио;|унер.ио:;а сетевого напряжения переписывается ь счетчик 15, вследствие чего импу. 1ьс перегтолнения счетчика 1,5 появляется в одинаковые моменты времени относительно нач.ула полупериода сетевого напряжения, угол отсечки симистора 5 постоянен, т.е. моп1погть, рассеиваемая на нагрузке 6, coxpaiiHCTCR постоянной. Устройство выходит Ни заданный режим после включения.

Одновреме1 нс с нарастанием напряжения через нелинейную нагрузку 6 возрастает и ток нйгрузк. B(:.:;riii ia тока контролируется 8 тока, выходное напряжение которого, пропорциональное протекающему току, поступает па пер-вый (инвертирующий) вход комг1арато(5а ;.

На второй (неимр.ергирующ11Й) вхо.;, компаратора 1 1 с выхода Ц.АП 21 посту0

0

пает уровень напряжения, соответствующий заранее записанно.му в регистр 22 цифровому коду, определяющему допустимый ток. При увеличении тока в нагрузке сверх заданной величины срабатывает компаратор 1 1 на выходе которого появляется нулевой уровень, закрывающий элемент И 10 и занре- щающий прохождение импульсов формирователя 1 на первый вход счетчика 17. Код на выходе счетчика 17 сохраняется постоян- ны.м, поэтому и.мпульс переполнения счетчика 15 появляется в один и тот же момент, в результате чего угол отсечки симистора 5 сохраняется, и напряжение на нагрузке 6 также постоянно до тех пор, 5 пока сопротивление нелинейной нагрузки 6 не увеличивается. Тогда ток через нагрузку 6 уменьшается, и, если он станет меньше допустимого, то на выходе компаратора 1 1 появляется высокий уровень, откроется элемент И 10, код в счетчике 17 снова начнет увеличиваться, соответственно увеличивается код, записываемый в счетчик 15, импульс переполнения появляется раньше. всле..т.ствие чего угол отсечки симистора 5 снова уменьшается, и напряжение на нагрузке 6 возрастает.

При срабатывании компаратора 11 вследствие превышения заданного тока нулевой уровень с его выхода постунает на выход 20 контроля и далее во внешнее устройство управления, сигнализируя о режиме ограничения тока нагрузки.

При необходимости изменить в процессе работы мощность, рассеиваемую на нагрузке 6, в регистр 19 записывается новое значение кода. В случае, если новый код больше записанного ранее, работа устройства продолжается аналогично режиму установки. В случае, если новый код меньше ранее записанного, на первом выходе блока 18 сравнения кодов устанавливается уровень логической «1, который открывает элемент П 12, па второй вход (обратного счета) счетчика 17 проходят импульсы формирователя 1. Код с выхода счетчика 17 уменьшается, соответственно уменьшается код, записываемый в счетчик 15, импульс переполнения последнего появляется позже, следовательно, угол отсечки симистора 5 увеличивается, а мощность, рассеивае.мая на нагрузке б, уменьщается.

5

0

5

0

5

Процесс протекает до равенств кода с Bi,i хода счетчика 17 и кода, записанного и первый регистр 19 . В момент совнадения кодов на первом выходе блока 18 сравнения кодов появляется нулевой уровень, элемент П 12 закрывается, импульсы формирователя 1 перестают поступать на вход счетчика 17, код выхода последнего постоянен, угол отсечки симистора 5 не изменяется, следовательно мониюсть рассеиваемая на нагрузке 6, то же сохраняется постоянной.

Таким образом, введение новых элементов и связей позволяет плавно включать нелинейную нагрузку, автоматически доводить рассеиваемую на нагрузке мощность до заданной, поддерживать ее постоянной, а также обеспечить автоматическую регулировку рассеиваемой на нагрузке мош,нос- ти в процессе работы, что расширяет функциональные возможности симисторного переключателя, позволяет использовать его в автоматизированных системах управления тех- нологическими процессами.

Формула изобретения

Симисторный переключатель, содержащий формирователь, вход которого соединен с П1ИНОЙ переменного тока, а выход подключен к первому входу первого элемен- га И, второй вход которого соединен с единичным выходом RS-триггера, симистор, первый электрод которого через нелинейную на- рузку соединен с первым выводом источника переменного тока, второй вывод которого через датчик тока подключен к пер- lio.viy выходу усилителя и второму электроду симистора, управляющий электрод которого соединен с вторым выводом усили- геля, второй элемент И, компаратор, пер- lii. i i вход которого соединен с выходом датчика тока, отличающийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей за смет обеспечения автоматической ре1 ули- ровки мощности, рассеиваемой на нагрузке.

5

,, 5

в него введены первый и второй счетчики, генератор импульсов, блок сравнения кодов, третий элемент И, инвертор, первый и второй регистры и цифроаналоговый преобразователь, причем, выход первого элемента И соединен с вторым входом второго элемента И, первым входом третьего элемента И, входом генератора импульсов и входом инвертора, выход которого подключен к второму входу второго счетчика, выход которого подключен к входу усилителя, третий вход - к выходу генератора, а четвертый вход - к п.1ине «Сброс, второму входу RS-триггера и третьему входу первого счетчика, первый вход которого соединен с выходом второго элемента И, второй вход - с выходом третьего элемента И, а выход подключен к первому входу второго счетчика и первому входу блока сравнения кодов, второй вход которого соединен с выходом первого регистра, первый выход блока сравнения кодов соединен с вторым входом третьего э, 1емен- та И, а второй выход -- с третьим входом второго элемента И, первый вход которого соединен с выходом контроля и выходом компаратора, второй вход которого соединен с выходом цифр()а| алогово1 о преобразователя, вход которого соединен с выходом второго регистра, при этсхм lixojij) первого и второго регистров соединены с первой и второй информационными тинами соответственно, а первый вход НЗ-трип е- ра - с тиной «Пуск.

Изобретение относится к автоматике и коммутационной технике и может быть использовано в устройствах управления технологическим оборудованием. Цель изобретения - расширение функциональных возможностей. Для этого в устройство введены два счетчика 15 и 17, генератор 13 импульсов, блок 18 сравнения кодов, элемент И 12, инвертор 14, два регистра 19 и 22, цифроаналоговый преобразователь 21. Устройство содержит формирователь 1, вход которого соединен с шиной 2 переменного тока, два элемента И 3 и 10, RS-триггер 5, симистор 5, управляющий электрод которого соединен с выводом усилителя 9, нелинейную нагрузку 6, источник 7 переменного тока, датчик 8 тока, компаратор 11. На чертеже также показаны шины подключения устройства: шина 16 «Сброс, две информационные шины 23 и 24, шина 25 «Пуск, выход 20 контроля. Введение в устройство новых элементов с новыми взаимосвязями позволяет плавно включать нелинейную нагрузку, автоматически доводить рассеиваемую на нагрузке мощность до заданной, поддерживать ее постоянной, а также обеспечить автоматическую регулировку рассеиваемой на нагрузке мощности в процессе работы, что и приводит к достижению поставленной цели. 1 ил. i (О со о со го CD СО