Импульсный регулятор Советский патент 1982 года по МПК G05D23/19 

(5) ИМПУЛЬСНЫЙ РЕГУЛЯТОР

1

Изобретение относится к автомати ,ке и предназначено для автоматического регулирования заданной темпера туры, влажности и других параметров; преобразованных в электрический сигнал.

Известен импульсный регулятор, содержащий симистор, через который к сети переменного тока подключен исполнительный аппарат, тиристс р,катодом соединенный с управляющим электродом симистора,датчик,выход которого соединен со входом первого RC-контура, конденсатор которого подключен к эмиттеру первого однопереходного транзистора, нижняя база которого соединена с управляощим электродом Лиристора J и второй однопереходный трвнзистор, образующий с тиристором и вторым RC-контуром одновибратор 1.

Однако известная схема характеризуется недостаточной надежностью работы из-за нестабильности длитель-.

ности импульса , а для ее питания требуется трансформатор. Кроме того, известная схема обладает недостаточной чувствительностью.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является импульсный регулятор,содержащий симистор, через который к сети переменного тока подключена нагрузка управляющий электрод которого подключен к нижней базе первого однопереходного транзистора,эмиттером соединенного черрз конденсатор с минусовой шиной источника питания постоянного напряжения, а к этому конденсатору через резистор подсоединен выход датчика, второй од- . нопереходный транзистор, RC-контур и диоды 2.

Однако известная схема сложна и недостаточно надежна в работе - в ней используется триггер на двух и более Тиристорах, что не исключает их одновременного включения. Известнэп схема характеризуется недостаточной чувйтвительностью, а длительность создаваемых ек) импульсов нестабильна.

Цель изобретения повышение надежности регулятора и стабильности работы

По(гтавленная цель достигается тем, что импульсный регулятор , содержащий симистор, через который к сети переменного тока подключена нагрузка, управляющий электрод которого через гасящий резистор соединен с анодом тиристора, подключенного управляющим электродом к одной базе

первого однопереходного транзистора, |ёмиттер которого соединен через накопительный конденсатор с минусовой шиной источника питания постоянного напряжения и через резистор - с выходом датчика, подключенного к источнику питания, второй однопереходный транзистор, параллельный RC-контур, входом подключенный к аноду тиристора, и разделительные диоды, снабжен последовательным RC-контуром, подключенным параллельно тиристору, причем точка соединения конденсатора с резистором последовательного RC-контура через первый разделительный диод подключена к эмиттеру второго однопереходного тра11зистора, который через второй разделительный диод подключен к выходу параллельного RC-контура.

Кроме того, конденсатор последовательного RC-контура соединен с минусовой клеммой источника питания через разрядный резистор, а точка соединения этого резистора с конденсатором последовательного RC-контура подключена к первой базе первого однопереходного транзистора.

На чертеже приведена:схема пред,лагаемого регулятора.

Регулятор содержит пороговые элементы, выполненные , например, в виде первого и второго однопереходных транзисторов 1 и 2, резистор 3, накопительный конденсатор , последовательный RC-контур 5 и 6, датчик входного сигнала, составленный, например, терморезистором образую щим с резистором 8 делитель напряжения, тиристор 9, симистор 10, чаре который к сети переменного тока (клеммы 11 и 12) подсоединена нагруз КЗ 13 (магнитный пускатель, клапан, нагревательный элемент и другие) ,

диоды Н , первый и второй разделительные диоды 15 и 16, параллельный RC-KOHTyp 17 и 18, коммутирующий конденсатор 19, задатчик параметра

регулирования - потенциометр 20, резистор 21, разрядный резистор 22, гасящий резистор 23 и резисторы , потенциометр 27, помехозащищенный конденсатор 28 и источник питания

постоянного напряжения, образованный, например, балластным конденсатором 29, стабилитроном 30, диодом 31 и конденсатором 32 фильтра.

Регулятор работает следующим образом.

В качестве датчика в регуляторе может быть использован терморезистор 7, образующий с резистором 8 делитель напряжения. При подаче напряжения питаний отпирается транзис ор 2 и через него, резистор 23, разделительный диод 16 и переход катод-управляющий электрод симистора 10 заряжается конденсатор 17 практически до напряжения источника питания постоянного напряжения. Когда, например, контролируемая температура в зоне установки датчика 7 ниже заданной и сопротивление его велико, следовательно, и падение напряжения на нем выше порога отпирания транзистора 7, Через резистор 3 заряжается конденсатор , и когда напряжение на этом конденсаторе достигнет напряжени;я отпирания транзистора 1, он отпирается, а конденсатор разряжается на резистор 21. Под действием импульса напряжения, падающего на резисторе 21, отпирается тиристор 9, и через переход катод-управляющий электрод симистора 10, резисторы 23 и 24 и тиристор 9 протекает постоянный ток. Под действием этого тока отпирается симистор 10, включая нагрузку 13,. например магнитный пускатель. Под действием постоянного тока, протекающего через промежуток катод-управляющий электрод симистора 10, резисторы 23 и 2 и тиристор 9, тиристор удерживается в открытом состоянии и после запирания транзистора 1, а конденсатор 19 заряжается. Пока тиристор 9 открыт, подключаемый параллельно ему через диод 1 конденсатор t поддерживается в разряженном состоянии. На резистор 18 начинает разряжаться конденсатор 17. Через определенный интервал времени, зада§аемый временем разряда конденсатора 17 через резистор 18 на величину напряжения, равную порогу отпирания транзистора 2, последний открывается, и конденсатор 17 подзаряжается до напряжения источника питания постоянного напряжения. За счет падения напряжения на ре зисторе 23 при подзаряде конденсато ра 1.7 через транзистор 2 и заряда, имеющегося на конденсаторе 19 тиристор 9 закрывается. Отключаются симистор 10 и нагрузка 13. До тех пор, Г1ока напряжение сигнала управления, т.е. напряжение на терморезисторе 7, будет превышать поро отпирания транзистора 1, конденсатор будет периодически через резистор 3 заряжаться, отпирая транзистор 1. При этом включаются тиристор 9,симистор 10 и нагрузка 13. Пока осуществляется заряд конденсатора Ц, определяющего время паузы между включениями исполнитель ного аппарата, под действием напряжения на аноде закрытого тиристора 9 через резистор 5 заряжается конденсатор 6. И когда напряжение на нем достигает напряжения отпирания транзистора 2, последний открывается и конденсатор 6 через диод 15 и резисторы 22 и 25 разряжается на транзистор 2. При этом осуществл ется через открывающийся транзистор подзаряд конденсатора 17, непре рывно разряжающегося на резистор 18 Поскольку постоянная времени RC-крн тура 5 и 6 на два порядка меньше постоянной времени ЯС-контура17 и 1 определяющего длительность включенного состояния исполнительного аппарата, конденсатор 17, пока заперт тиристор 9, практически поддер живается в заряженном состоянии. Ко да же отпирается тиристор 9, напряжение питания RC-контура 5 и 6 .резко уменьшается до падения напря.жения на открытом тиристоре, и тепе конденсатор 17 успевает разрядиться на резистор 18 на величину напряжения, равную порогу отпирания тра зистора 2, и последний открывается, снова отключая тиристор 9- Так как конденсатор 17 после открывания тиристора 9 за счет введения RC-ко тура 5 и 6 всегда заряжен, длительность включенного состояния исполнительного аппарата постоянна. Когда напряжение на датчике 7 меньше порога отпирания транзистора 1, транзистор 1 не отпирается,а конденсатор 17 находится в заряженном состоянии за счет периодического подзаряда при частых открываниях транзистора 2, когда на него разряжается конденсатор 6. Диоды 15 и 16 исключают непосредственное влияние RC-контуров 5,6 и 17,18 друг на дру га. Поддержание конденсатора 17 в заряженном состоянии с помощью RC-контура 5 и 6, подключенного параллельно аноду тиристора, позволяет также исключить должные срабатывав ния симистора и нагрузки при резком заряде конденсатора 17 через транзистор 2. При снижении заданной температуры по отношению к контролируемой врбмя паузы между включениями электродвигателя зависит от разности между задаваемой и фактической темпера турой, логарифмически уменьшаясь . при ее увеличении. Отрицательные импульсы, выделяемые на резисторе 22 при разряде конденсатора 6 на транзистор 2, поступают в цепь нижней базы транзистора 1, кратковременно снижая порог его срабатывания. Это позволяетрезко уменьшить ток утечки транзистора 1 в зоне напряжения его переключения и тем самым стабилизировать порог срабатывания транзистора при увеличении сопротивления датчика и постоянной времени RC-контура 3 и , т.е. увеличить чувствительность схемы и длительность паузы. Потенциометр 27 служит для корректировки порога срабатывания транзистора 1. При помощи резистора 18 регулируется длительность времени включенного состояния нагрузки. Конденсатор 28 предназначен для защиты схемы регулятора от помех. Значение температуры срабатывания задается при помощи потенциометра-задатчика 20. Резистором 8 компенсируется разброс величины сопротивления терморе зистбра, а резистором 26 - разброс его коэффициента температурного сопротивления. Поскольку однопереходные транзисторы, используемые в схеме устройства в качестве пороговых элементов, характеризуются высокой стабильностью порогов срабатывания при колебаниях в широких пределах напряжения питания и температуры окружающей среды, предлагаемое устройство обладает высокой точностью работы. Схема устройства проста и бесконтактна, что делает ее высоконадежной в работе. Устройство характеризуется высокой чувствительностью, его входное сопротивление может дос тигать сотен килоом. Импульсный режим рабЬты устройства обеспечивает устойчивое регулирование даже при значительной инерционности объекта регулирования с.высокой точно стыо без какой-либо зоны нечувствительности. Устройство мЬжет найти применение в сочетании с различными датчиками сопротивления напри мер,влажности, давления и т.п. Формула изобретения . Импульсный регулятор, содержащий симистор, через который к сети переменного тока подключена нагрузка, управляющий электрод которог через гасящий резистор соединен с анодом тиристора, подключенного управляющим электродом к одной базе первого однопереходного транзистора, эмиттер которого соединен через накопительный конденсатор с минусовой шинрй источника питания постоя ного напряжения.и через резистор с выходом датчика, подключенного к источнику питания, второй однопере ходный транзистор, параллельный RC- контур, входом подключенный к аноду тиристора,и разделительные диоды, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности регуля тора, он содержит последовательный RC-контур, подключенный параллельно тиристору, причем точка соединения конденсатора с резистором последовательного RC-контура через первый разделительный диод подключена к эмиттеру второго однопереходного транзистора,который через второй. разделительный диод подключен к выходу параллельног/} RC-контура. 2. Регулятор по п. 1, о т л и ч аю щ и и с я тем, что, с целью повышения стабильности работы, конденсатор последовательного RC-контура соединен с минусойой клеммой источника питания через разрядный резистор, а точка .соединения этого резистора с конденсатором последовательного RC-контура подключена к первой базе первого однопереходного транзистора. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1,Дмитренко Л. П. Приборы контроля и регулирования уровня сыпучих материалов. М., Энергия, 1978, с. 73-7. 2.Авторское свидетельство СССР № 5564Н, кл. G 05 В 11/16, 1975 (прототип).