Многопозиционный регулятор

Союз еаетскни

Соцналнстнческнк

Республик

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИ ВТИЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. сеид-ву (22) Заявлено 0203.78 (21) 2585066/24 07 о >796947 (51)М. Кл з

Н 01 Н 47/00 с присовдинвнивм заявки М

Государственный комитет

СССР оо дедам изобретений и открытий (23) Приоритвт

Опубликовано 15,0181, Бюллетень N9 2

Дата опубликования описания 25 ° 01. 81 (53) УДК621. 314. .888(088.8) (72) Автор изобретения

Л.П.Дмитренко (71) Заявитель (5 4 ) МНОГОПОЗ ИЦИОН НЫЯ 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 КС-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. 15

Наиболее близким по своей технической сущности к предлагаемому HBляется позйционный регулятор, cîäåðжащий два пороговых элемента, выполненных,- например, в виде однопереход- 20 ных транзисторов с КС-контурами в цепи эмиттеров, первый из которых подключен к точке соединения датчика сопротивления и резисторов, а второй RC-контур подключен к источнику 25 постоянного тока, к которому подключены тиристоры с исполнительными аппаратами в аноде P2) .

Недостатком данного устройства является то, что оно не обеспечивает 30 требуемого качества регулирования при управлении различными технологи ческими процессами. Так при управлении сравнительно малоинерционными объектами, например вентиляторами при двупозиционном их 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 RC-контурами в цепях эмиттеров, разделительными диодами, резисторными делителями напряжения, резисторами, конденсаторами, RC-цепочкой и потенциометрами, пер.вый 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

796947 включенных разделительных диода, точка соединения которых подсоединена к эмиттеру второго транзистора,. эмиттеры первого, второго и третьего однопереходных транзисторов подключены через конденсаторы своих С-контуров ко второй базе четвертого однопереходного транзистора, RC-контур которого подключен к источнику питания, первая база первого однопереходного транзистора подключена через

1О вторые разделительные диоды и первые конденсаторы к трем управляющим переходам второго, третьего и четверто го тиристоров, которые подсоединенЫ к анодам вышеуказанных тиристоров через первые резисторы, первые базы 15 второго и третьего однопереходных транзисторов подключены через вторые резисторы и третьи разделительные диоды к конденсатору общего RC-контура, через четвертые разделительные щ диоды — к управляющему электроду первого тиристора, первые базы первого, второго и третьего однопереходных транзисторов подключены через третьи резисторы к трем вторым потенциомет- д рам, 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 д лителей, включенных между плюсовым выводом источника питания и анодами второго, третьего и четвертого тиристоров, вторая база третьего однопереходного транзистора через шестой резистор, шестые разделительные диоды и вторые конденсаторы подключены к трем управляющим электродам первого, второ- 40 го 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 56 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 6 соединен с источником постоянного тока (клеммы 7 и 8); 60 однопереходные транзисторы 9-12 — с

PC-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,, g5 коммутирующими конденсаторами 29-32 и резистором 33 многопозиционный триггер; разделительные диоды 34-53, RC-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 ниже установленной по шкале температур потенциометром 4, сопротивление терморезистора 1 велико и, следовательно, падение напряжения на резисторах 2 и 3 будет меньше напряжения 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 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. Одновременно 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 отпиУ раясь, включает реле 25, своими контактами (на чертеже не показаны) переключающее исполнительные органы, например вентиляторы, подающие охлажденный воздух к объекту регулирования, на наименьшую производительност

При некотором повышении регулируемой температуры относительно уставки и падение напряжения на резисторах 2 и 3 достигает напряжения отпирайия транзистора 10. Поэтому кон денсатор 16 через резистор 15 начинает периодически заряжаться до напряжения отпирания транзистора 10 и разряжаются через его эмиттер-базу на резистор 77. При этом пока периодически отпирается транзистор 10 на него через диод 35 разряжается конденсатор 18, не позволяя формировать на резисторе 74 управляющие импульсы. Постоянная времени RC-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 эна796947 чение 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 раз делительными 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 С-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-. ратчра 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 ди- одов 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 -. деляемого на резисторе 74 при температуре в зоне детчика ниже нормы

У или падающего на резисторе 77 при температуре регулирования, равной или выше нормы, проходящего через 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 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 резисторов 62-67 устанавливается такой величины, чтобы ток, протекающий через них под действием напряжения на анодах закрытых тиристоров 21-24, был 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 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 коммутирующих 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 тири 5 сторов 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 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 конденсатор 60.

Поэтому когда температура в зоне кон65 троля такова, что срабатывает тран796947 зистор 11, отпирается диод 43 и включается тиристор 22 и реле 26, а тиристор 23 и реле 27 отключаются. Очередной отключающий импульс вызовет отпирание тиристора 21 и эапирание тиристора 22.

Аноды тиристоров 22-24 соединены с плюсовой клеммой 7 источника питания через делители напряжения, образованные резисторами 68-73, средние точки которых через разделительные диоды 51-53, резисторы 85-86 и диоды

36-37 соединены с точками соединений потенциометров 80 и 78 и с резисторами 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, следователь но, уменьшается падение напряжения . на резисторах 87 и 88, и снижается порог срабатывания транзисторов

10 и 11.Причем, при каждом переключении тиристоров слева найраво падение напряжения на резисторах 87 ц

88 уменьшается на одну треть (в общем случае íà и -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 срабатывания транзисторов 9 и 10 при переключении тиристоров слева направо, что создает требуемый дифференциал при переключении исполнительных реле регулятора, Благодаря этому каждому определенному значению регулируемой температуры по отношению к установке температуры по шкале регулятора соответствует включение определенного тиристора и исполнительного реле. При помощи переменного резистора 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 настраивается измерительная часть схемы регулятора на шкалу температур эа счет разброса коэффициента температурного сопротивления терморезистора. Конденсаторы 89 и 90 предназначены для эащиты регулятора от помех.

Предлагаемый многопозиционный регулятор характеризуется простотой высокой надежностью, чувствительностью и точностью работы, что находит ему практическое применение не только с терморезисторными.датчиками сопротивления в качестве ре о гулятора температуры различных сред, но и в сочетании с датчиками -влажности, освещенности, давления и т. и. в регуляторах соответствующих параметров.

Формула изобретения

Многопозиционный регулятор, содержащий два пороговых элемента, 20 выполненных в виде однопереходных транзисторов с RC-контурами, подключенными к точке соединения датчика сопротивления, и резисторов, общий

RC-контур подключенный к выводам источника постоянного тока, к которым через общий резистор и тиристоры подключены исполнительные элементы, шунтированные коммутирующими конденсаторами, отличающийся

30,òåì, что, с целью повышения качества регулирования, оно снабжено дополнительным третьим и четвертым однопереходными транзисторами с КСконтурами в цепях эмиттеров, разделительными диодами, резисторными де лителями напряжения, резисторами, конденсаторами, RC-цепочкой и потенциометрами, первый из которых подсоединен через первый реэисторный делитель к выводам источника питания, 40 подвижный контакт этого потенциометра подключен к датчику сопротивления, второй вывод которого связан с эмиттером третьего однопереходного транзистора через два первых по45 следовательно включенных разделительных диода, точка соединения которых подсоединена к эмиттеру второго транзистора, эмиттеры третьего, второго и первого однопереходных транэистоg0 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 п первые конденсаторы к трем управляющим переходам второго, -Ipeтьего и четвертого тиристоров, которые подсоединены к анодам вышеукафО занных тиристоров через первые резисторы, первые базы второго и третьего однопереходных транзисторов подключены через вторые резисторы и третьи разделительные диоды к конденсаф5 тору общего фС-контура, через четвер.

/96947

10 тые 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 реэисторных делителей, включенных между полюсовым выводом источника питания и анодами второго, третьего и чет вертого 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 кС-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

1. Недолужко .И.Г. и др. Однопереходные транзисторы,N. "Энергия", 1974, с. 93.

15 2. Авторское свидетельство СССР по заявке М 2092566/21, кл. Н 01 Н 47/00, 1976.