Пропорциональный регулятор Советский патент 1982 года по МПК G05D23/19 

I

Изобретение относится к автоматике и предназначено в сочетании с различными датчиками сопротивления, например терморезисторами для пропорционального регулирования преимущественно температуры за счет изменения напряжения нагрузке.

Известен пропорциональный регулятор, содержащий источник питания пульсирующего напряжения, подключенный к нему измерительный делитель напряжения и формирователь импульсов на однопереходном транзисторе 0 .

Такой регулятор обладает узким диапазоном регулирования и недостаточной надежностью работы при управлении индуктивной нагрузкой.

Ближайшим по своей технической сущности является пропорциональный регулятор, содержащий последовательно соединенные источник пульсирующего напряжения, измерительный делитель напряжения, первый формирователь угла отсечки на однопереходном

транзисторе и первый тиристорный коммутатор, а также блок управления силовым тиристором 2 .

Известный регулятор обладает узким диапазоном регулирования выходного напряжения в зависимости от сопротивления датчика температуры.

Цель изобретения - расширение диапазона регулирования.

Для достижения, этой цели регулятор

10 содержит последовательно соединенные интегратор, второй формирователь угла отсечки на однопереходном транзисторе и второй тиристорный коммутатор, к выходу которого подключен вход бло15ка управления силовым тиристором, причем вход интегратора связан с выходом первого тиристорного коммутатора.На фиг. 1 представлена блок-схема .

20 пропорционального регулятора; на фиг. 2 - его принципиальная схема.

Регулятор содержит источник 1 пульсирующего напряжения, измеритель3Эный делитель 2 напряжения, формирователи 3 и 4 угла отсечки, тиристорные коммутаторы 5 и 6, интегратор 7 силовой тиристор 8 и блок 9 управления силовым тиристором. Принципиальная электрическая схема регулятора включает в себя источ ник пульсирующего выпрямленного напряжения, составленный трансформатором 10, выпрямительным мостом 11, стабилитронами 12 и 13 и резисторами 1 и 15, измерительный делитель напряжения, образованный потенциомет ром 16, к ПОДВИЖНОМУ выводу которого подключена цепочка, состоящая из резисторов 17 и 18 и датчика 19 сопротивления, например терморезистора, первый формирователь угла отсечки, вклю чающий а себя однопереходный транзистор 20 с RC-контуром 21 и 22 в цепи эмиттера первый тиристорный коммутатор, составленный тиристором 23 с включенными в катодную цепь резистором 2 и конденсатором 25 интегратор, -образаванный диодом 26 и RC-контуром 27, 28 и 29 второй формирователь угла отсечки на транзи торе 30 с RC-контуром 31 и 32 в цепи эмиттера, второй тиристорный коммутатор, образованный тч ристором 33, силовой тиристор (симистор) 3, через который к сети переменного ток подключена нагрузка 35 и блок управления силовым тиристором, составленный импульснь1м трансформатором 36, конденсатором 37, диодом 38 и резистором 39 резистор kO, диод и резистор 2, Работает регулятор следующим обра зом. 8 случае если контролируемая температура в зоне установки термодатми ка 19 (фиг. 2) выше заданной, сопротивление терморезистора 19 меньше, чем при заданной температуре, и, следовательно, падение напряжения на нем ниже порога отпирания одн переходного транзистора 20. Транзистор 20 заперт, и заперты тиристоры 23 и 33 коммутаторов и закрыт силовой симистор 3. Когда, температура в Зине терморезистора 19 уменьшается, сопротивление датчика 19 возрастает и, следовательно, увеличивается за счет перераспределения напряжения между датчиком и резисторами 17 и 18, с которым датчик образует делитель напряжения, падение напряжения на терморезисторе 19. При 0 равенстве уемпературы в зоне датчика 19 уставке температуры регулятора, задаваемой, потенциометром 16, падение напряжения, на терморезисторе 19 примерно достигает напряжения отпирания однопереходного транзистора 20. До падения напряжения на терморезисторе 19 через резистор 21 заряжается конденсатор 22. Литание однопереходного транзистора 20 по базам осуществляется однопЬлупериодным выпрямленным напряжением, падающим на стабилитроне 12 и резисторе 15, питание же потенциометра 16 и делителя напряжения, составленного резисторами 17, t8 и терморезистором 19, осуществляется непосредственно от стабилитрона 12. Постоянная времени RC-контура 17, 18, 21 и 22 и порог отпирания транзистора 20 первого формирователя угла отсечки устанавливаются.такими, чтобы при незнамитет ьном превышении падения напряжения на терморезисторе 19 над порогом отпирания транзистора 20 начинал периодически отпираться в конце каждого периода напряжения питания транзистор 20. При отпирании транзистора 20 на резисторе if О каждый период с частотой сети питания выделяются .импульсы разряда конденсатора 22,которые посту пают через диод 41 или дифференцирующий конденсатор на управляющий электрод тиристора 23 первого коммутатора. Анод этого тиристора подключен к. ста билитрону 12, а в катодную цепь тиристора 23 включен резистор 24 с параллельно подсоединенным конденсатор ом 25. С приходом каждого импульса тиристор 23 отпирается, а в провалах между однополупериодными импульсами трапецеидальной формы закрывается. При этом конденсатор 25 шунтирует резистор 24 8 момент прохождения импульсов управления через диод 41 и промежуток, управляющий электрод-кат од тирис,тора 3 и тем самым обеспечивает требуемую амплитуду импульса для надежного отпирания тиристора 23. В случае незначительного превышения падения напряжения на датчике 19 по отношению к порогу отпирания транзистора 20 тиристор 23 .отпирается в конце импульсов напряжения питания его анодной цепи, а на резисторе 24 выделяются импульсы, представляющие собой окончания трапеций стабилизированного выпрямленного однополупериодного напряжения. Эти импульсы напряжения через резисторы 27v 28 и диод 26 интегрируются конденсатором 29 интегратора, К конденсатору 29 подключен RC-контур 31 и 32 . второго формирователяу ла отсечки. К конденсатору 32 RC-контура подсбедивена через резистор 2 эмиттербаза однопереходного транзистора 30. К резистору k2 подключен управляющий электрод-катод второго тиристора 33 коммутатора.. Порог срабатывания тран зистора 30 и постоянная времени RCконтура 31 и 32 установлены с таким расчетом, чтобы при равенстве температуры в зоне датчика 19 температуре (установленной задатчиком 16 регулятора, и отпирании транзистора 20 открытие транзистора 30 и выделение на резисторе k2 импульсов осуществля лось в конце каждого полупериода напряжения питания транзистора 30, верхняя база которого подключена через потенциометр 43 к стабилитрону 1 В начале каждого полупериода двухполупериодного выпрямленного тока через ограничительный резистор 39 и диоды 38 и kk блока управления силсвым симистором заряжается конден ;сатор 37 напряжения, выпрямленным I мостом 11. При отпирании тиристора 3 конденсатор 37 разряжается через пер вичную обмотку импульсного трансформатора 36 на анодную цепь тирис-:тора, иво вторичной обмотке импульс ного трансформатора формируются им-, пульсы управления требуемой амплиту.дЫ и длительности. Эти импульсы подаются на управляющий электрод силового симистора З. В случае незначительного снижения температуры в зоне установк1 датчика по отношению к уставке температуры регулятора симистор З открывается в конце.каждого полупериода, и напряжение на нагрузке 35 невелико. Когда происходит дальнейшее снижение темдературы в зоне терморезистора 19, растет падение напряжения на нем, следовательно, под действием этого напряжения ускоряется процесс заряда конденсатора 22 и несколько раньше отпирается в течение каждого полупериода напряжения питания тиристора 23 и растет напряжение на конденсаторе 29 интегратора. Под действием напряжения на кондёнсато,. ре 29 быстрее заряжается конденса. тор 32 и раньше отпирают каждый ,полупериод тиристор 33 и симистор ЗА. Возрастает напряжение на нагрузке 35. При определенном минимальном значении сопротивления резисторов 27 и 28 напряжение на нагрузке 35 может изменяться при уменьшении температуры в зоне датчика относительно значения температуры, задан ной задатчиком регулятора, на 1°С от нуля до максимального значения. При максимальном значении сопротивления этих резисторов диапазон уменьшения температуры, обеспечивающий изменение выходного напряжения от минимального до максимального значения, возрастает до 8 и более С. На выходе блока управления силовым тиристором формируются импульсы уп- . равления, подаваемые на вход симистора З такой амплитуды и длительности . чтобы обеспечить надежное его отпирание в случае применения индуктивной нагрузки. Значение температуры регулирования задается при помощи потенциометра 16,Резистором 17 компенсируется разброс величины сопротивления терморезистора ту,а резистором 45.компен- сируется разброс коэффициента температурного сопротивления. Применение этих подстроечных резисторов позволяет настраивать регулятор при исполь зовании в его схеме терморезисторов со значительными отклонениями от номинала сопротивления и коэффициента температурного сопротивления на стандартную шкалу задатчика температуры. Пороги срабатывания транзисторов 20 и 30 устанавливаются при помощи потенциометров 46 и 43. Диод 44 шунтирует первичную обмотку импульсного трансформатора 36 в момент заряда конденсатора 37 и тем самым исключает форми|эсвание на выходе трансформатора ложных импульсов. Диод 38 исключает влияние конденсатора 37 на источник пульсирующего напряжения. Поскольку однопереходные транзисторы, используемые в схеме регулятора, характеризуются высокой стаби51ьностью порога срабатывания при колебаниях в широких пределах напряжения питания и температуры окружающей среды, регулятор обладает высокой точностью работы. Схема регулятора характеризуется простотой и бескрнтактностью, что делает ее высоконадежной в работе. Предлагаемое устройства характеризуется высокой чувствительностью,

его входное сопротивление может достигать десятков килоом. Пропорциональный регулятор может найти применение и с другими датчиками сопротивления, например фоторезистррами,,датчиками s давления, напряжения,и т.п., в этом случае устройство обеспечи1т регулирование освещенности, давления, напряжения и других величин

Формула изобретения

Пропорциональный регулятор, содержащий ,последовательно соединенные ис- 1$ ,точник пульсирующего напряжения, измерительный делитель напряжения, первый формирователь угла отсечки на однопереходном транзисторе и первый тиристорный коммутатор, а также блок 20 управления силовым тиристором, о тличающийся тем, что, с целью расширения диапазона регулирования, регулятор содержит последовательно соединенные интегратор, второй формирователь угла отсечки на однопереходном транзисторе и второй тиристорный коммутатор, к выходу которого подключен вход блока управлния -силовым тиристором, причем вход интегратора связан с выходом первого тиристорногсэ коммутатора.

Источники информации, принятые BU внимание при экспертизе

1. Тиристоры, Технический справочник, Под ред. В.А.Лабунцова и др. Изд. 2-е. М., Энергия, 1971, с. 23123, рис. 9-24.

2. Лекоргийе Ж. Управляемые элект рические вентили и их применение, М,, Энергия, 1971, с,22, рис,2 105 (прбтотип).

Фиг.1