Импульсный регулятор Советский патент 1982 года по МПК G05D23/19 G05B11/16 

(5) ИМПУЛЬСНЫЙ РЕГУЛЯТОР

Изобретение относится к автомати ке и предназначено для автоматического регулирования, преимущественно температуры газообразных и жидких сред, .а в сочетании с другими датчиками может быть использовано для регулирования других неэлектрически иэлектрических величин. Известен регулятор с пороговым устройством на однопереходном транзисторе с RC-цепочкой в цепи эмитте ра транзистора ll . Известный регулятор не обеспечивает требуемое качество регулирован Ближайшим по своей технической сущности является импульсный регуля тор, содержащий датчик, источник по тоянного напряжения, первый, второй и третий пороговые элементы, входы которых соединены со средними точками соответственно первой, второй и третьей RC-цепей, а выходы - с соответствующими входами трехфазного. триггера на тиристорах,выходы которого связаны с входами соответ ствующих симисторов и через разделительные диоды - с входами соответст-. вующих пороговых элементов 2 , Известный регулятор обладает ограниченными надежностью, чувствительностью и областью применения. Цель изобретения - повышение надежности, чувствительности и расширение области применения. Достигается это тем, что в него введены четвертые:пороговый элемент, разделительный диод и RC-цепъ, средняя точка которой- соединена с входом четвертого порогового элемента и через четвертый разделительный диод с входом первого порогового элемента, причем третья и четвертая RC-цепи включены параллельно датчику, первая RC-цепь - параллельно источнику питания, а выводы второй RC-цепи соединены с положительным полюсом источника постоянного напряжения. 392 8 регулятор введены конденсатор, пятый разделительный диод, переключатель, сигнализатор, вход которого подключен к выходу первого элемента через переключатель, а выход через пятый разделительный диод - к входу второго порогового элемента и через конденсатор - к выходу трехфазного триггера на тиристорах. Регулятор содержит регенератор импульсов, причем пороговые элементы выполнены на однопереходных транзисторах, базы которых подключены к вы:ходу генератора импульсов. На чертеже дана схема импульсного регулятора. Регулятор содержит датчик 1, напр мер, температуры, содержащий термо е -зистор 2, образующий делитель напряжения с резисторами 3 и 4, первый, второй, третий, четвертый пороговые элементы 5-8, выполненные, например, в виде однопереходных транзисторов 9-12, первую 13 и Ц, вторую 15 и 16, третью 17 и 18, четвертую -19 и 20 RC-цепи. RC-цепь содержит резисторы 13, 15, 17 и 19 и конденсаторы И, 16, 18 и 20, генератор импул сов 21, составленный транзистором 22 и RC-цепью 23 и 24, трехфазный три1- гер 25, образуемый тиристорами 26-28 с резисторами 29-31, коммутирующими с конденсаторами 32 - З и общим резистором 35, сигнализатор 36, выполненный на тиристоре 37, резисторе 38 и симисторе 39 разделительные диоды 40- j, задатчик температуры - потенциометр 45, симисторы 46 и 47, исполнительный электродвигатель 48 и фаздсдвигающий Конденсатор 49, переключатель 50, исполнительный аппарат, подключаемый к выходной клемме 51 и источник 52 постоянного напряжения, образованный трансформатором 53. выпрямительным мостом 54, конденсатором 55 фильтра, баластным резистором 56 и стабилитроном 57. базовые резисторы 58-61 соответствую щихтранзисторов пороговых элементов потенциометры 62-65. служащие для ко ректировки порогов срабатывания тра зисторов. Конденсатор 66 ,предназначенный для защиты схемы регулятора от помех, резисторы , служащие для термостабилизации порогов срабатывания однопереходных транзисторов, переменный резистор 71, регулирующий зону нечувствительности регулятора за счет уменьшения порога срабатывания транзистора 5-. Резистор 72, компенсирующий разбросы величин сопротивления и коэффициента температурного сопротивления терморезистора. Работает импульсный регулятор следующим образом. ... При подаче напряжения питания отпирается транзистор 10, на котором выполнен второй пороговый элемент, посколькуего эмиттер подключен к полюсу источнику питания через конденсатор 16 второй RC-цепи 15 и 16 и последний пропускает импульс тока через себя,транзистор 10 и управляю-щий электрод-катод тиристора 27 триггера 25- При этом конденсатор 1б заря)| ается до напряжения источника питания, а тиристор 27 открывается и удерживается в открытом положении за счет постоянного тока, протекающего по анодной цепи через резистор 30. Одновременно через второй разделительный диод 41 конденсатор 16 подключается к аноду открывающегося тиристора 27, и конденсатор 16 поддерживается в заряженном состоянии в течении открытого состояния тиристора 27. Когда контролируемая температура в зоне установки терморезистора выше заданной, сопротивление терморезистора невелико и падение напряжения на нем будет ниже порогов отпирания транзисторов 11 и 12. А так как первая RC-цепь 13 и 14 подключена непосредственно к источнику питания, конденсатор 14 заряжается до напряжения, при котором переход эмиттер-база транзистора 9 смещается в прямом направлении, В эти моменты включается транзистор 9,, и резистор 15 разряжается на резистор 58, вызывая отпирание тиристора 28. Включается симистор 47 и начинается вращение исполнительного электродвигателя 48 в сторону уменьшения поступления теплоносителя к объекту регулирования. При этом за счет коммутирующих конденсаторов 33 и 34 и резистора 35 запирается тиристор 27. Одновременно с открытием тиристора 28 отпирается первый разделительный диод 40 и через него резистор 15 подключается к аноду тиристора 28, пЬддерживающего конденсатор 14 в разряженном состоянии, так как при выЮ1ючении тиристора 27, второй.разделительный диод 41 запирается, начинается.разряд конденсатора 16 на резистор 15, и ( как только он разрядится на величину напряжения, равную порсгу отпира ния транзистора 19. последний отпир ется, вызывая включение тиристора 2 Снова выключается тиристор 28, си. мистор и исполнительный электро-двигатель . Их периодическое вклю чение и отключение происходит до те пор, пока температура в зоне датчи.ка 1 не снизится до такой величины когда сопротивление терморезистора возрастет и падение напряжения на нем достигнет порога отпирани я тран зистора 12. Когда.температура объекта регули рования уменьшается дозаданного значения, сопротивление терморезистора 2 увеличивается и возрастает падение напряжения на нем до величины, .превышающей напряжение отпира ния транзистора 12, но ниже напряже ния отпирания транзистора 11 на величину, определяющую минимальную зону нечувствительности регулятора. Поэтому конденсатор 20 начинает периодически заряжаться через резис:тор 19 до напряжения на терморезисторе 2 и затем разряжается через переход эмиттер-база транзистора 12 на резистор 61. Транзистор 12 через четвертый разделительный диод 3 разряжает конденсатор 14 и не позво ляет ему зарядиться через резистор 1 до напряжения отпирания транзистора 9. В этом случае включен тирис-тор 27, а исполнительный электродви гатель 8 неподвижен. Для надежной работы регулятора постоянная времени четвертой НС-цепи 19 и 20 выбира ется не менее, чем на порядок меньшей величины, чем постоянная времен первой. НС-цепи 13 и It, а порог . срабатывания транзистора 9 устанавливается ниже, чем порог отпирания транзистора 12. В случае уменьшения регулируемой температуры ниже заданной падение напряжения на.терморезисторе 2 превысит напряжение срабатывания транзистора 11, следовательно, конденса тор 18 будет заряжаться через резистор 17 до напряжения отпирания . транзистора 11,затем - разряжаться на резистор 60, вызывая отпирание тиристора 26 и включение симистора 46. Включится исполнительный электродвигатель 48, обеспечивающий увеличение подачи тепла к объекту регулирования. При помощи коммутиру щих конденсаторов 32 и 33 резисто ра 35 тиристор 27 закрывается. При этом периодически отпираясь транзистор 12 будет осуществлять через четвертый разделительный диод 43, соединяющий эмиттеры транзисторов 12 и 9 разряд конденсатора 14, блокируя отпирание транзистора 9. Одновременно через третий разделительный диод 42 при срабатывании тиристора 26 конденсатор 18 поддерживается в разряженном состоянии. Начинается разряд конденсатора 16 на резистор 15, после чего отпирается транзистор 10, пропускающий через себя зарядный импульс конденсатора 16. Отпирается тиристор 17 и отключается тиристор 26. Осуществляется периодическое включение исполнительного электродвигателя до техпор, пока температура объекта регулирования не достигнет заданного значения. Если исполнительный орган при вращении электродвигателя 48 в сторону уменьшения поступления теплоносителя к объекту регулирования достигнет крайнего положения и переключатся переключатели 50, импульсы с резистора 60.поступая на вход тиристора 37 сигнализатора 36. Тиристор 37 отпирается, открывая симистор 39При этом включается исполнительный, аппарат (на чертеже не показан), подсоединяемый к клемме 51 Исполнительный аппарат включает аварийную сигнализацию или какую-либо охладительную систему, например вентилятор . Когда открывается тиристор 37. отпирается пятый разделительный диод 44, и конденсатор 16 поддерживается в заряженном состоянии. Поэтому транзистор 19 не отпирается. Отключение тиристора 37 осуществляется лишь только при срабатывании тиристора 26, т.е. снижении температуры объекта регулирования на величину зоны нечувствительности регулятора, после чего начинается периодическое включение исполнительного электродвигателя 48, увеличивающего подачу теплоносителя к объекту регулирования, и работа регулятора повто ряется. Для повышения чувствительности и точности работы регулятора, а также расширения диапазонов регулирования периода и длительности импульсов включения электродвигателя без увеличения емкости конденсаторов RC-цепей в регулятор введен генератор импульсов 21 на одноперёходном транзисторе 22 с RC-цепью 23 и 2 в цепи эмиттера. Импульсы, геиерируе мые последним с частотой, значительно превышающей частоту переключений тиристоров триггера, подаются в цепи без транзисторов 9-12, Что позволяет резко уменьшить ток утечки транзисторов в зоне напряжения их переключений и тем самым стабилизировать пороги срабатывания транзисторов - при увеличении постоянной времен RC-цепей, установленных на входах пороговых элементов. Предлагаемый импульсный регулятор обладает высокой точностью и стаби/ib -ностью работы. Его схема простаИ бесконтактна, что делает ее высоконадежной в работе. Устройство характеризуется высокой чувствительностью его входное сопротивление может достигать сотен килоом. Импульсный режим работы регулятора обеспечивает устойчивое регулирование даже при значительной инерционности объекта регулирования. Изменение длительности импульсов в широких пределах. обеспечиваемое регулятором, позволяет применять исполнительные электро двигатели с редукторами, имеющими различное передаточное отношение. Регулятор может найти применение в сочетании с различными датчиками сопротивления, например фоторезисто рами, гигристорами, датчиками давления, напряжения и т.п., в этом случае устройство обеспечит регулирование освещенности, влажности, давления, напряжения и других величин. Формула изобретения 1. Импульсный регулятор, содержа щий датчик, источник постоянного напряжения, первый, второй и третий пороговые элементы, входи которых 92 18 соединены со средними точками соответственно первой, второй и третьей RC-цепей, а .выходы с соответствующими входами трехфазного триггера на тиристорах, выходы .которого связаны с входами соответствующих симисторов и через разделительные диоды с входами соответствующих пороговых элементов, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности регулятора, в него введены четвертый пороговый элемент, разделительный диод и RC-цепь, средняя точка которой соединена с входом четвертого порогового элемента и через четвертый разделительный диод - с входом первого порогового элемента, причем третья и четвертая RC-цепи включены параллельно датчику, первая RC-цепь - параллельно источнику питания, а выводы второй RC-цепи соединены с положительным полюсом источника постоянного напряжения. 2. Регулятор по п. 1, о т л ич а ю щи и с я тем, что,с целью повышения чувствительности, он содержит генератор импульсов, а пороговые элементы выполнены на однрпервходных транзисторах, базы которых подключены к выходу генератора импульсов. 3. Регулятор по п. 1, о т л и ч аю щ и -и с я тем, что, с целью расширения области применения, в регулятор введены конденсатор, пятый разделительный диод, переключатель и сигнализатор, вход которого подключен к выходу первого элемента через переключатель, а выход через пятый разделительный диод - к входу второго порогового элемента и через конденсатор - к выходу трехфазного триггера на тиристорах. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Недопужко И.Г. и др. Однопереходные тpaнзиctopы. М., Энергия, 197t, С.93. 2.Авторское свидетельство СССР W , кл. G 05В 11/16, 0.02.75 (прототип).