Многопозиционный регулятор Советский патент 1981 года по МПК H01H47/00 

(54) МНОГОПОЗИЦИОННЫЙ РЕГУЛЯТОР

Изобретение относится к электротехнике и предназначено для многопозиционного регулирования температуры давления, тока, напряжения и других величин. Известно реле с пороговым устройством на однопереходных транзисторах с 1{С-контурами в цепи эмиттера транзистора 1 . Недостатком данного устройства является то, что оно не обладает многопозиционной регулировочной характеристикой, что не позволяет обеспечить требуемого качества регулирования. Наиболее близким по своей технической сущности к предлагаемому яв ляется позиционный регулятор, содержащий два пороговых элемента, выполненных, например, в виде однопереход ных транзисторов с RC-контурами в цепи эмиттеров, первый из которых подключен к точке соединения датчика сопротивления и резисторов, а вто рой ас-контур подключен к источнику постоянного тока, к которому подключены тиристоры с исполнительными аппаратами в аноде р. Недостатком данного устройства , является то, что оно не обеспечивает требуемого качества регулирования при управлении различными технологи ческими процессами. Так при управлении сравнительно малоинерционными объектами, например вентиляторами при двупозиционномих включении, возникают, большие перепады температур, а высокая частота переключений электроприводов и электроаппаратуры резко снижает.надежность работы известных устройств. Цель изобретения - повышение качества регулирования. Указанная цель достигается тем, что известный многопозиционный регулятор снабжен дополнительным третьим и четвертым однопереходными транзисторами с ис-контурами в цепях эмиттеров, разделительными диодами, резисторными делителями напряжения, резисторами, конденсаторами, КС-цепочкой и потенциометрами, первый из которых подсоединен через первый резисторный делитель к выводам источника питания, подвижный контакт этого потенциометра подключен к датчику сопротивления, второй вывод которого связан с эмиттером третьего однопереходного транзистора через два первых последовательно

включенных разделительных диода, точка соединения которых подсоединена к эмиттеру второго транзистора,, эмиттеры первого, второго и третьего однопереходных транзисторов подключены через конденсаторы своих ЯС-контуров ко второй базе четвертого однопереходного транзистора, RC-контур которого подключен к источнику питания, первая база первого однопереходного транзистора подключена через вторые разделительные диоды и первые конденсаторы к трем управляю14ЯМ переходам второго, Tpetbero и четверто го тиристоров, которые подсоединень к анодам вышеуказанных тиристоров через первые резисторы, первые базы второго и третьего однопереходных транзисторов подключены через вторые резисторы иТретьи разделительные диоды к конденсатору общего SC-контура, через четвертые разделительные диоды - к управляющему электроду первого тиристора, первые базы первого, второго и третьего однопереходных транзисторов подключены через третьи резисторы к трем вторым потенциометрам, подключенным через четвертые резисторы к выходным клеммам источника питания, точки соединения двух первых указанных резисторов и потенциометров подключены совместно через пятые резисторы и пятые разделитель-: ные диоды к средним,, точкам трех вторых резисторных делителей, включенных между плюсовым выводом источника питания и анодами второго, третьего и четвертого тиристоров, вторая база третьего однопереходного транзистора через шестой р езистор, шестые разделительные диоды и вторые конденсаторы подключены к трем управляющим электродам первого, второго и третьего тиристоров, а точка соединения резистора и конденсатора общего RC-контура подключена через седьмые разделительные диоды к анодам второго, третьего и четвертого тиристоров, которые через седьмые резисторы подключены к катодам соответствующих шестых разделительных диодов.

На чертеже представлена схема четырехпозиционного регулятора порядок ее работы не меняется при увеличении и уменьшении числа позиций регулирования.

Схема содержит датчик сопротивления, например терморезистор 1, образующий с резисторами 2 и 3 делитель напряжения, подключенный к потенциометру 4, который через резисторы 5 и б соединен с источником постоянного тока {клеммы 7 и 8) , однопереходные транзисторы 9-12 - с ЯС-контурами 13 и 14; 15 и 16, 17 18, 19 и 20 в цепях эмиттеров транзисторов тиристоры 21-14, образующие с исполнительными реле 25-28 г

коммутирующими конденсаторами 29-32 и резистором 33 многопозиционный триггерJ разделительные диоды 34-53, SC-контур 54 и 55, конденсаторы 5661, резисторы 62-67 обратной связи и резисторы 68-73 делителей напряжения.

-егулятор работает следующим обра зом.Когда температура в зоне контроля

O ниже установленной по шкале температур потенциометром 4, сопротивление терморезистора 1 велико и, следовательно, падение напряжения на резисторах 2 и 3 будет меньше напряжения

с отпирания подключенных к этим резисторам транзисторов 9 и 10. Поэтому конденсатор 18 заряжается через резистор 17 под действием напряжения источника питания (клеммы 7 и 8) до напряжения отпирания транзистора 11,

и на резисторе 74 формируется импульс поступающий через резистор 75 и разделительный диод 38 на управляющий электрод тиристора 21. Так как через резистор 54 до напряжения источника

S питания заряжен конденсатор 55, то этим напряжением диоды 40 и 41 заперты и импульс, поступающий через резистор 75 на управляющий электрод тиристора 21, не шунтируется. Одно0 временно этот же импульс поступает через резистор 76, к анодам разделительных диодов 42-44, катоды которых через конденсаторы 59-61 соединены с управляющими электродами тиристоров 21-23. Тиристор 21 отпираясь, включает реле 25, своими контактами (на чертеже не показаны переключающее исполнительные органы, например вентиляторы, подающие охлажденный воздух к объекту регулирова ния, на наименьшую производительность При некотором повышении регулируемой температуры относительно уставки и падение напряжения на резисторах 2 и 3 достигает напряжения отпирания транзистора 10. Поэтому конденсатор 16 через резистор 15 начинает периодически заряжаться до напряжения отпирания транзистора 10 и разряжаются через его эмиттер-ба0 ЗУ на резистор 77 . При этом пока периодически отпирается транзистор 10 на него через диод 35 разряжается конденсатйр 18, не позволяя формировать на резисторе 74 управляющие импульсы. ПостоJ янная времени SC-контура 17 и 18 более чем на порядок превышает постоянную .времени RC-контура 15 и 16, а порог срабатывания транзистора 10 устанавли вается потенциометром 78 выше порога срабатывания транзистора 11, выставляемого при помощи потенциометра 79. Еще выше, примерно на удвоенную зону нечувствительности одной позиции регулятора, порог отпирания транзистора 9, устанавливаемый потенциометром 80. Поэтому когда на это значение повышается напряжение на тер морезисторе 1, через резистор 13 заряжается конденсатор 14, который через транзистор 9 разряжается на резистор 81. Импульсы, сформированные на резисторе 81, поступают на аноды разделительных диодов 45-47, образующих с многостабильным триггером разд дительными диодами 42-50, конденсаторами 56-71 и резисторами 62-67 реверсивный распределитель импульсов

Чтобы повысить входное сопротивление пороговых транзисторов 9-11 и обеспечить увеличение постоянных времени ЦС-контуров 13-14, 15-16 и 17-18 не за счет увеличения емкостей конденсаторов, а за счет увеличения сопротивления их резисторов служит генератор,, выполненный на транзисторе 12. Частота импульсов тока, выделяемых на резисторе 82 при периодическом разряде конденсатора 20 через транзистор 12, значительно превышает частоту импульсов, проходящих через транзисторы 9 и 11. С резистора 82 импульсы напряжения подаются в цепь эмиттеров транзисторов 9-11. Это исключает разряд конденсаторов 14, 16 и 18 на эмиттер-базы транзисторов 9-11 в зоне их отпирания и более чем на порядок увеличивает входное сопротивление транзисторов (до нескольких мм и, следовательно, входное .сопротивление усилительной схемы. В зависимости от температуры объекта регулирования на выходе одного из пороговых транзисторов 9 или 11 формируется или не формируется импульс, поступающий на аноды диодов 45-47 и 42-44, образующих прямой и обратный входы реверсивного распределителя импульсов. Если регулируемая темпе-paTiipa выше уставки, импульсы формируются на резисторе 81 и поступают на прямой вход реверсивного распределителя импульсов. Если температура объекта регулирования находится в пределах заданной температуры, то срабатывает транзистор 10 и на оба входа распределителя импульсы не поступают. При температуре в зоне установки терморезистора ниже нормы импульсы формируются на резисторе 74 и поступают на обратный вход распределителя. Реверсивный распределитель импульсов, выполненный на тиристорах 21-24, работает следующим образом.

При подаче напряжения питания тиристоры 21-24 заперты и реле 25-28 отключены. Конденсатор 55, подключенный через резистор 54, заряжен, поскольку разделительные диоды 48-50 заперты потенциалами на анодах закрытых тиристоров 22-24. Через резисторы 62-67 заряжены конденсаторы 56-61 до потенциалов на закрытых тиристорах, обеспечивая запирание диодов 42-47. Поэтому при поступлении импульсов тока на любой из входов распределителя тиристоры 21-24 не откроются. Откроется же только тиристор 21 под действием импульса, вы--. 5 деляемого на резисторе 74 при температуре в зоне детчика ниже нормы или падающего на резисторе 77 при температуре регулирования, равной или выше нормы, проходящего через o резисторы 75 или 83 и разделительные диоды 38 или 39. Так как тиристоры 21-24 заперты, конденсатор 55 заряжен через резистор 54, и диоды 40 и 41 заперты. Следовательно импульсы, , поступающие через резисторы 75 и 83

в цепь управления-тиристора 21, не . шунтируются. Тиристор 21 отопрется и включится реле 25, осуществляющее управление подачей минимального количества теплоносителя к объекту 0 регулирования. Через резисторы 62-64 из всех конденсаторов 56-58,подключаемых к управляющим электродам тиристоров, разряжается до напряжения на аноде отпертого тиристора 21 конденсатор 56. Сопротивление резисто- ров 62-67 устанавливается такой величины, чтобы ток, протекающий через них под действием напряжения на анодах закрытых тиристоров 21-24, был Q меньше тока отпирания тиристоров. Второй импульс, генерируемый транзистором 9 и поступающих через диоды 45-47 на конденсаторы 56-58, проходит их всех диодов 45-47 лишь через 5 открытый диод 45 и разряженный конденсатор 56, и тиристор 22 отпирается. Включается реле 26, несколько увеличивающее скорость вращения вентиляторов. Одновременно за счет общего анодного резистора 33 и комму- 0.тирующих конденсаторов 29 и 30 тиристор 21 запирается, а реле 25 отключается. Через резисторы 63 и 65 разряжаются конденсаторы 57 и 59. Одновременно на любой из открытых тири5 сторон 22-24 через резистор 84 и соответствующий диод 48-50 разряжается конденсатор 55, и диоды 40 и 41 отпираются. При этом импульсы, поступающие на вход тиристора 21 с выходов транзисторов 10 и 11, шунтируются, не позволяя открываться тиристору 21. Третий импульс вызывает включение тиристора 23 и реле 27 и отключение тиристора 22 и реле 26 и т. д. При включении тиристора 24 и

5 реле 28 вентиляторы переключаются на максимальную производительность. С анодов тиристоров 22-24 подается смещение и на конденсаторы 59-61 через диоды 42...44, связанные с базой транзистора 11 формирующего отключающие импульсы. Если открыт, например, тиристор 23, то разряжен через резистор 66 конденсатор60. Поэтому когда температура в зоне контроля такова, что срабатывает транистор 11, отпирается диод 43 и вклюается тиристор 22 и реле 26, а тиистор 23 и реле 27 отключаются. Очеедной отключающий импульс вызовет тпирание тиристора 21 и запирание иристора 22.

Аноды тиристоров 22-24 соединены плюсовой клеммой 7 источника питания через делители напряжения, образованные резисторами 68-73, средние очки которых через разделительные иода 51-53, резисторы 85-86 и диоды 36-37 соединены с точками соединений потенциометров 80 и 78 и с резистоами 87 и 88. Соотношения сопротивлений резисторных делителей 68-73 напряжения выбраны таким образом, что потенциалы точек соединения резисторов 87 и 88 и потенциометров 80 и 78 выше средних точек делителей напряжения, а наименьший потенциал имеет точка соединения резисторов 72 и 73. Несколько выше потенциал точки соединения резисторов 70 и 71 и еще выше потенциал средней точки резисторов 68 и 69. При отпирании любого из тиристоров 22-24 через резисторы 85-86 и разделительные диоды 36-37, 51-53 шунтируются постоянные резисторы 87 и 88 и, следовательно, уменьшается падение напряжения . на резисторах 87 и 88, и снижается пррог срабатывания транзисторов 10 и 11.Причем, при каждом переключении тиристоров слева направо падение напряжения на резисторах 87 л 88 уменьшается на одну треть (в общем случае на п -1 раза, где п число позиций) от разности падения напряжения на них при отпертых тиристорах 21 или 24. В качестве делителя напряжения могут быть применены потенциометры.

Осуществляемая обратная связь с выхода регулятора на его вход обеспечивает снижение напряжения срабат.ывания транзисторов 9 и 10 при переключении тиристоров слева направо, что создает требуемый дифференциал при переключении исполнительных реле регулятора. Благодаря этому каждбму определенному значению регулируемой температуры по отношению к установке температуры по шкале регулятора соответствует включение определенного тиристора и исполнительного реле. При помощи переменного рёзист-ора 85 величина дифференциала может изменяться в широких пределах. Значение температуры регулирования задается при помощи потенциометра 4, Резистором 3 компенсируется разброс величины сопротивления терморезистора 1, а при помощи переменного резистора 6 настраиваетс я измерительная часть схемы регулятора на шкалу температур за счет разброса коэффициента температурного сопротивления терморезистора. Конденсаторы 89 и 90 предназначены для защиты регулятора от помех.

Предлагаемый многопозиционный регулятор характеризуется простотой е ВЫСОКОЙ надежностью, чувствитель- . ностью и точностью работы, что находит ему практическое применение не только с терморезисторными.датчиками сопротивления в качестве ptгулятора температуры различных сред но и в сочетании с датчиками влажности, освещенности, давления и т. п. в регуляторах соответствующих параметров .

Формула изобретения

Многопозиционный регулятор, содержащий два пороговых элемента,

0 выполненных в виде однопереходных транзисторов с RC-контурами, подключенными к точке соединения датчика сопротивления, и резисторов, общий RC-контур подключенный к выводам

5 источника постоянного тока, к которым через общий резистор и тиристоры подключены исполнительные элементы, шунтированные коммутирующими конденсаторами, отличающийся

п,тем, что, с целью повышения качества регулирования, оно снабжено дополнительным третьим и четвертым однопереходными транзисторами с SCконтурами в цепях эмиттеров, разде, лительными диодами, резисторными да лителями напряжения, резисторами, конденсаторами, КС-цепочкой и потенциометрами, первый из которых подсоединен через первый резисторный делитель к выводам источника питания,

0 подвижный контакт этого потенциометра подключен к датчику сопротивления, второй вывод которого связан с эмиттером третьего однопереходного транзистора через два первых последовательно включенных разделительных диода, точка соединения которых подсоединена к эмиттеру второго транзистора, эмиттеры третьего , второго и первого однопереходных транзистоQ ров подключены через конденсаторы своих RC-контуров к второй базе четвертого однопереходного-транзистора, RC-контур которого подключен к, источнику питания, первая база первого однопереходного транзистора подключена через вторые разделительные диоды ji первые конденсаторы к трем управляющим переходам второго, жретьего и четвертого тиристоров, которые подсоединены к анодам вышеуказанных тиристоров через первые резисторы, первые базы второго и третьего однопереходных транзисторов подключены через вторые резисторы и третьи разделительные диоды к кондёнса5 тору общего 5С-контура, через четвертые разделительные диоды - к управляющему электроду первого тиристора, первые базы первого, второго и третьего однопереходных транзисторов подключены через третьи резисторы к трем вторым потенциометрам, подключенным через четвертые резисторы к выходным клеммам источника питания, точки соединения двух первых указанных резисторов и потенциометров подключены совместно через пятые резисторы и пятые разделительные диоды к средним точкам трех вторых резисторных делителей, включенных между полюсовым выводом источника питания и анодами второго, третьего и четвертого тиристоров, вторая база третьего однопереходного транзистора через шестой резистор, шестые разделительные диоды и вторые конденсаторы подключена к трем управлящим электродами первого, второго и третьего тиристоров, а точка соединения рези стора и конденсатора общего ЯС-контура подключена через седьмые разделительные диоды к анодами второго, третьего и четвертого тиристоров, которые через седьмые резисторы подключены к катодам соответствующих шестых разделительных диодов. Источники информации, . принятые во внимание при экспертизе

5 2. Авторское свидетельство СССР по заявке № 2092566/21, кл. Н 01 Н 47/00, 1976.