Пропорциональный регулятор

 

О Il И С А Н И Е (922680

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советск их

Социалистических

Республик (6! ) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 06.09.78 (21) 2661291/18-24 с присоединением заявки РЙ— (23) Приоритет(5l ) М..Кл.

05 D 23/19

3Ъеударстаенный комитет

СССР

Опубликовано 23 . 04. 82. Бвллетень .% 15 (53) УДК 621.555.,6 (088. 8) по делам взо4ретений н открытий

Дата опубликования описания 23.04.82 (72) Автор изобретения

Л.П, Дмитренко

1 г

» . (7I) Заявитель (54) ПРОПОРЦИОНАЛЬНЫЙ P ЕГУЛЯТОР

Изобретение относится к автоматике и предназначена в сочетании с раэ. личными датчиками сопротивления, например терморезисторами для пропорционального регулирования преимущест5 венно температуры эа счет изменения напряжения в нагрузке.

Известен пропорциональный регуля1 тор, содержащий источник питания пульсирующего напряжения, подключен10 ный к нему измерительный делитель напряжения и формирователь импульсов на однопереходном транзисторе l1) .

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

Ближайшим по своей технической сущности яв ляется пропорцион ал ьный регулятор, соде ржащи и последов ат ел ьно 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 регулиров ания.

Для достижения этой цели регулятор содержит последовательно соединенные интегратор, второй формироватеЛь угла отсечки на однопереходном транзисторе и второй тиристорный коммутатор, к выходу которого подключен вход блока управления силовым тиристором, причем вход интегратора связан с выходом первого тиристорного коммутатора.

На фиг. 1 представлена блок-схема . пропорционального регулятора; на фиг. 2 — его принципиальная схема.

Регулятор содержит источник 1 пульсирующего напряжения, измеритель. ный 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. 5

Принципиальная электрическая схема регулятора включает в себя источ ник пульсирующего выпрямленного напряжения, составленный трансформатором 10, выпрямительным мостом 11, 10 стабилитронами 12 и 13 и резистора". ми 14 и 15; измерительный делитель напряжения, образса анный потенциометром 16, к подвижному выводу которого подключена цепочка, состоящая из резисторов 17 и 1.8 и датчика 19 сопротив- ления, 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 24 и конденсатором 25, интегратор, образованный диодом 26 и RC-контуром 27, 28 и 29; второй формирователь угла отсечки на транзис. торе 30 с RC-контуром 31 и 32 в цепи эмиттера, второй тиристорный коммутатор, образованный тиристором 33, силовой тиристор (сймистор) 34, через который к сети переменного тока подключена нагрузка 35 и блок управления силовым тиристором, составленный импульсным трансформатором 36, конденсатором 37, диодом 38 и резистором 39, резистор 40, диод 41 и резистор 42.

Работает регулятор следующим образом.

4 40

8 случае если контролируемая температура в зоне установки термодатчика 19 (фиг. 2) выше заданной, coll ротивление терморезистора 19 меньше, чем при заданной температуре, и, следовательно, падение напряже4S ния на нем ниже порога отпирания однопереходного транзистора 20. Транзистор 20 заперт, и заперты тиристоры 23 и 33 коммутаторов и закрыт силовой симистор 34. Когда, температура в зоне терморезистора 19 уменьшается, сопротивление датчика 19 возрастает и, следовательно, увеличивается за счет перераспределения напряжения между датчиком и резис. торами 17 и 18, с которым датчик образует делитель напряжения, падение напряжения на терморезисторе 19. При

Э 922680 4 равенстве температуры в зоне датчи/ка 19 устааке, 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 за-: ряжается конденсатор 22. Питание однопереходного транзистора 20 по базам осуществляется однополупериодным выпрямпенным напряжением, падающим на стабилитроне 12 и резисторе 15, питание же потенциометра 16 и делйтеля напряжения, составленного резисторами 17, 18 и термореэистором 19, осуществляется непосредственно от стабилитрона 12. Постоянная времени RC-контура 17, 18, 2 1 и 22 и порог отпирания транзистора 20 первого формирователя угла отсечки устанавливаются.такими, чтобы при незначительном 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 40 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. стабилитрону 12, а в катодную цепь тиристора 23 включен резистор 24 с параллельно подсоединенным конденсатором 25. С приходом каждого импульса тиристор 23 отпирается, а в провалах между однополупериодными импульсами трапецеидальной формы закрывается.

При этом конденсатор 25 шунтирует резистор 24 в момент прохождения импульсов управления через диод41 и промежуток, управляющий электрод-катод тиристора 23 и тем самым обеспечивает требуемую амплитуду импульса для надеж— ного 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 однополупе9226 5 риодного напряжения. Эти импульсы напряжения через резисторы 27, 28 и диод 26 интегрируются конденсатором 29 интегратора. К конденсатору 29 подключен RC-контур ? 1 и 32 второго формиров ателя угла отсечки.

К конденсатору 32 RC-контура подсоединена через резистор 42 эмиттербаза однопереходного транзистора 30, К резистору 42 подключен управляющий 10 электрод-катод второго тиристора 33 коммутатора., Порог срабатывания трай зистора 30 и постоянная времени RCконтура 31 и 32 установлены с таким расчетом, чтобы при равенстве темпе- 15 ратуры в зоне датчика 19 температуре, востановленной задатчиком 16 регулятора, и отпирании транзистора 20 открытие транзистора 30 и выделение на резисторе 42 импульсов осуществля-у0 лось в конце каждого полупериода напряжения питания транзистора 30, верхняя база которого подключена через потенциометр 43 к стабилитрону 13

В начале каждого полупериода двух- 25 полупериодного выпрямленного тока через ограничительный резистор 39 и диоды 38 и 44 блока управления силовым симистором заряжается конденсатор 37 напряжения, выпрямленным

:мостом 11. При отпирании тиристора 33 конденсатор 37 разряжается через первичную обмотку импульсного трансфор матора 36 на анодную цепь тирис-:тора, и во вторичной обмотке импульсного трансформатора формируются им-, пульсы управления требуемой амплиту. ды и длительности. Эти импульсы подаются на управляющий электрод силового симистора 34.

В случае незначительного снижения температуры в зоне установки датчика по отношению к уставке температуры регулятора симистор 34 открывается в конце. каждого полупериода, и напряжение на нагрузке 35 невелико.

Когда происходит дальнейшее снижение температуры 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

55 действием напряжения на конденсато", ре 29 быстрее заряжается конденса. тор 32 и раньше отпирают каждый по80 6 лупериод тиристор 33 и симистор 34.

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 1ОС 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 управления, подаваемые на вход симисто" ра 34 такой амплитуды и длительности . чтобы обеспечить надежное его отпирание в случае применения индуктивной нагрузки. Значение температуры peryrлирования задается при помощи потенциометра 16,Резистором 17 компенсируется разброс величины сопротивления терморезистора 19, а резистором О5 компен-. сируется разброс коэффициента темпе- ратурного 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 s момент заряда конденсатора 37 и тем самым исключает формирсвание на выходе трансфор-, матора ложных импульсов. Диод 38 исключает влияние конденсатора 37 на источник пульсирующего напряжения.

Поскольку однопереходные транзисторы, используемые в схеме регулятора, характеризуются высокой стабильностbe порога срабатывания при колебаниях в широких пределах напряжения питания и температуры окружающей среды, регулятор обладает высокой т оч нос т ью работы.

Схема регулятора характеризуется простотой и бесконтактностью, что делает ее высоконадежной в работа.

Предлагаемое устройство характеризуется высокой чувствительностью, 10

Формула изобретения

7 9226 его входное сопротивление может достигать десятков килоом. Пропорциональный регулятор может найти применение и с другими датчиками сопротивления, например фаторезисторами,. датчиками давления, напряжения,и т.п., в этом случае устройство обеспечит:регулирование освещенности, давления, напряжения и других величин, Пропорциональный регулятор, содержащий,последовательно соединенные ис- О ,точник пульсирующего напряжения, измерительный делитель напряжения, первый формирователь угла отсечки на однопереходном транзисторе и первый тиристорный коммутатор, а также блок щ управления силовым тиристором, о т80 8 л и ч а ю шийся тем, что, с це- лью расширения диапазона регулиро- вания, регулятор содержит последовательно соединенные интегратор, второй. формирователь угла отсечки на однопереходном транзйсторе и второй тиристорный коммутатор, к выходу которого подключен вход блока управления силовым тиристором, причем вход интегратора связан с выходом первого тиристор ного коммут атор а.

И сточни ки инфор мац ии, принятые е0 внимание при экспертизе

1. Тиристоры. Технический справочник, Под ред. В,А,Лабунцова и др, Изд, 2- е, И,, "Энергия", 1971, с. 231234, рис, 9-24.

2, Лекоргийе Ж. Управляемые элект" рические вентили и их .применение.

M., "Энергия", 1971, с. 223, рис . 2

105 (прототип).

Фиг.1