Трехпозиционный регулятор

 

Союз Советских

Социалистических

Респубпик

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ о1 734608 (6l ) Дополнительное к авт. свид-ву(51 ) М. Кл. (22) Заявлено 13.07.77(21) 2506822/18 2g с присоепииеиием заявки Ж505 В 11/16

Государатееииый комитет (23) Приоритет ла делам изобретений и открытий

Опубликовано 15.05.80. Бюллетень М 18

Дата опубликования описания 20.05.80 (5З) ЙК 62 50. (088.8) (72) Автор изобретения

Л. П. Дмитренко (7l) Заявитель (54) ТРЕХПОЗИЦИОННЫЙ РЕГУ1ИТОР

Изобретение относится к области автоматики и предназначено дпя позиционного контроля и регулирования температуры, давления, тока, напряжения и других незлектрических и электричес5 ких величин.

Известен трехпозиционный регулятор, например, температуры, содержащий датчик сопротивления, выполненный в виде терморезистора, включенный в одно из плеч неравновесного моста переменного тока, соединенного с входом фазочувствительного усилителя, на выходе которого расположены триггеры и исполнительные реле tlj. Однако известный регулятор характеризуется низкой чувствительностью и невысокой надежностью в работе.

Из известных трехпозиционных регуляторов наиболее близким по технической сущности к предложенному является регулятор, содержащий датчик сопротивления, разделительные диоды, резисторы, источник питания, подключенный через траноформатор к первому, второму и третьему источникам постоянного напряженйя, причем первые выводы первого и второго источников постоянного напряжения соединены с первыми выводами соответственно первого и второго потенциометров, второй вывод первого источника посто нного напряжения подключен ко вторым выводам первого и второго потенциометров и второго источника постоянного напряжения; делитель напряжения, первый вывод которого соединен с подвижным контактом третьего потенциометра, первый и второй выводы которого соответственно через первый и второй резисторы подключены к первому и второму выводам третьего источника постоянного напряжения; первый однопереходный транзистор, эмиттер которого соответственно через резистор и конденсатор первой последовательной RC-цепи соединен со вторым выводом делителя напряжения и первым выводом третьего источника постоянного напряжения; второй однопе734608

3 реходный транзистор, эмиттер которого через параллельную R С-цепь подипочен ко второму выводу третьего источника постоянного напряжения третий однопереходный транзистор, эмиттер которого соответственно через рези тор и конденсатор второй последовательной RC-цепи соединен с третьим выводом делителя напряжения и первым выводом третьего источника постоянного напряжения. Пер- 0 вые базы первого, второго и третьего однопереходных транзисторов соединены соответственно с управляющими электра дами первого, второго и третьего тиристоров и через третьи резисторы - с выходом генератора импульсов, выполнеккого на четвертом однопереходном транзисторе. Вторые базы первого и третьего однопереходньас транзисторов соединены соогветственно с подвижными контактами четвертого и пятого потенциометров и через первый и второй конденсаторы— с эмиттерами первого и третьего однэпереходных транзисторов. Первые и вторые выводы четвертого и пятого потенциометров и первые вьпюды четвертого и пятого резисторов подключены соответственно к лервому и второму выводам третьего источника постоянного напряжения. Вторая база второго однопереходного транзистора соединена со вторыми выводами четвертого и пятого резисторов.

Катоды первого, второго и третьего тиристоров подключены к первому выводу третьего источника постоянного напряжения, анод первого тиристора через шестой резистор и третий конденсатор соединен соответственно с управляюшим электродом и катодом первого симистора Анод второго тиристора через параллельно соединенные седьмой резистор и четвертый конденсатор подключен к катодам первого и вторОго симисторов, первому выводу источника питания и к третьему выводу третьего источника постоянного напряжения. Анод третьего тиристора через восьмой резистор и пятый конденсатор соединен соответствен,но с управляющим электродом и катодом второго симистора, аноды первого и второго симисторов соответственно через первый и второй исполнительные органы подключены ко второму выводу источника питания (2).

Описанный трехпозиционный регулятор имеет недостаточный диапазон регулирования, поэтому область его применения ограничена.

4.

Бель изобретения — расширение области применения регулятора.

Эта цель достигается тем, что в предложенном трехпозиционном регуляторе подвижный контакт первого потенциометра через девятый резистор подключен к первому выводу датчика сопротивления и второму выводу делителя напряжения, третий вывод которого и второй вывод датчика сопротивления подключены соответственно к первому выводу первого источникапостоянного напряжения и подвижному контакту второго потенциометра.

Второй вывод третьего потенциометра через последовательно соединенные де- ° сятый резистор и первый разделительный диод соединен с анодом второго тиристсра. Эмиттер второго однопереходного транзистора через второй и третий разделительные диоды подключен соответственно к эмиттерем первого и третьего однопереходных транзисторов.

На чертеже представлена принципиальная электрическая схема трехпозиционного регулятора, содержашего датчик сопротивления, например терморезистор 1; трансформатор 2 источники 3,4 постоянного напряжения (первый и второй), каждый из которых состоит иэ выпрямительного моста 5 (6) и конденсатора фильтра 7 (8); резисторы 9, 10 делителя напряжения 11, однопереходные транзисторы 12-14 (первый, второй и третий), резистор 15 и конденсатор 16 первой последовательной RC цепи 17 резистор

18 и конденсатор 19 второй последовательной RC-цепи 20; резистор 21 и конденсатор 22 параллельной 9С-цепи

23 первый и второй резисторы 24 и 25 третьи резисторы 26-28 четвертый и пятый резисторы 29 и 30; первый тиристор 31 шестой,* "åäüwoé и восьмой резисторы 32-34; первый, второй и третий конденсаторы 35-37> обший резистор 38> первый и второй симисторы 39 и 40 первый и второй исполнительные органы

4l и 42 третий источник 43 постоянного напряжения, состояший из выпрямительного моста 44 и конденсатора 45 фильтра стабилитрон 46; генератор 47 импульсов, включаюший в себя конденса-.

TQp 48, четвертый однопереходной транзистор 49 и резистор 50; переменный резистор 51 первыйу второй и трстий потенциометры 52-54 первый второй

Ф и третий разделительные диоды 55-57: девятый резистор 58 переменный резистор 59 переменный резистор 60 деся5 734 тый резистор 61> второй и третий тиристоры 62 и 63; четвертый и пятый потен-. циометры 64 и 65 четвертый и пятый конденсаторы 66 и 67 источник питания 68.

Работает регулятор следующим образом. Падение напряжения на термореэисторе 1 сравнивается с постоянным напряжением, снимаемым с потенциометра

53. Алгебраическая сумма напряжений io при помоши делителя напряжения 11, выполненного на резисторах 9 и 10 складывается с напряжением смешения, снимаемым с потенциометра 54 и резистора 24. Напряжение смешения устанав- 15 ливается такой величины, чтобы порог срабатывания однопереходных транзисторов 12 и 14 был выше этого напряжения на зону нечувствительности регулятора. К потенциометру 54, резистору 24 20 и резистору 10 делителя напряжения 13 подключена последовательная RC-цепь

17, а к этому же потенциометру 54, резистору 24 и резистору 9 делителя напряжения 11 подключена последовательная

RG-цепь 20. Параллельная RC-цепь 23 непосредственно подключена к стабилизированному источнику 43 постоянного напряжения, Терморезистор 1 через резистор

58 и переменный резистор 59 образую- 30 шие с ним делитель напряжения, подключен к потенциометру 52.

При включении регулятора в сеть че рез конденсатор 22 параллельной %С-цепи 23, эмиттер-базу однопереходного 35 транзистора 13 и один из резисторов

27 и резистор 50 генератора импульсов

47 проходит импульс тока, под действием которого отпирается тиристор 62. Тиристор 62 через первый разделительный 40 апсе 55 шунтирует переменным резистором 60 и резистором 61 потенциометр

54 и резистор 24, уменьшая на них напряжение эа счет увеличения падения напряжения на резисторе 25.

Если стабилиэируемая т мпература ниже заданной, сопротивление терморезистора 1 велико, и, следовательно, падение напряжения на нем выше сравниваемого напряжения, снимаемого с потея- 0 циометра 53. При этом суммарное напряжение на потенциометре 54, резисторе

24 и резисторе 10 превысит напряжение отпирания однопереходного транзистора

12. Под действиемэтого напряжения через резистор 15 последовательной ЯС-цепи 17 заряжается ее конденсатор 16, и как только напряжение на нем превысит

608 б порог срабатывания однопереходного транзистора 12, конденсатор 16 разряжается через транзистор 12 на один иэ резисторов 26 и резистор 50. Отпирается тиристор 31, который через резистор 32 открывает симистор 39, включаюший первый исполнительный орган 41. Изменяется подача тепла к обьекту регулирования. Одновременно за счет общего резистора 38 и коммутируюших конденсаторов 37 и 66 закрывается тпристор

62. При запираыии тиристора 62 потенциометр 54 и резистор 24 расшунтируются и, следовательно, увеличивается напряжение, снимаемое с потенциометра

54. За счет этого между включением и отключением исполнительного органа соэдается гистереэис. Qo тех пор пока падение напряжения на потенциометре 54, резисторе 24 и резисторе 10 будет превышать порог отпирания однопереходного транзистора 12, конденсатор 16 будет .периодически через резистор 15 заряжаться и разряжаться через открывающийся транзистор 12, вызывая периодический подзаряд конденсатора 22 через разделительный диод 56 и открываюшийся однопереходньЫ транзистор 12. Нрн таком подзаряде конденсатор 22 не успевает разрядиться. через резистор 21 паре-лельной Р(-цепи 23 па величину, равную напряжению отпирания однопереходного транзистора 13, и последний не отпирается.

Дпя того чтобы конденсаторы, 16 и

19 соответственно первой и второй последоватжьных цепей 17 и 20 заряжались через резистор 21 и разделительные диоды 56 и 57 до напряжения от пиранич однопереходных транзисторов 12 и 14, при помоши резисторов 29 и 30 порог срабатывания транзистора 13 устанавливается заведомо меньше aonora срабетывания транзисторов 12 и 14. Постоянная времени параллельной КСцепи

23 выбирается не менее чем на порядок больше постоянных времени последовательных RG-цепей 17 и 20.

Когда контролируемая температура в зоне термореэистора повысится и напряжение на нем станет равным сравниваемому напряжению на потенциометре 52 однопереходный транзистор 12 не отирается Следовательно, конденсатор 22 не будет подэаряжаться, а при его раэря» де отопрется второй однопереходный транзистор 13. Под действием тока эа10 !

70

7 73 ряда конденсатора 22 откроется второй тиристор 62. За счет общего резистора

38 и коммутирующих конденсаторов 37 и 66 тиристор 31 и симистор 39 закрываются, отключая первый исполнительный орган 41.

B случае если величина регучируемой температуры превысит заданную„суммарное напряжение на потенциометре 54, резисторе 24 и резисторе 9 превысит порог срабатывания однопереходного транзистора 14 и вызовет отпирание тиристора 63 и симистора 40. Включается второй исполнительный орган 42, уменьшающий подачу тепла к объекту регулирования, Как и при температуре, меньшей заданной, через разделительный диод 57 осуществляется подзарчд конденсатора

22 до тех пор пока температура не сниФ зится до номинального значения. В дальнейшем работа регулятора повторяется.

Для повышения точности работы и чувствительности регулятор содержит релаксационный генератор импульсов 47, выполненный на четвертом однопереходном транзисторе 49. Импульсы, генерируемые последним с частотой, значительно цревьппающей частоту перекл.очений тиристоров, и выделяемые на резисторе

50, подеются в цепи баз однопереходных транзистороь 12-14 через резисторы

26-28. Это позволяет резко уменьшить ток утечки однопереходных транзисторов .в зоне напряжения переключения и тем самым стабилизировать пороги нх срабатывания при увеличении входного сопротивления усилительной части регулятора.

Значение температуры регулирования задается при помощи потенциометра 52.

Переменный резистор 59 служит для компенсации разброса сопротивлений терморезистора 1. Дифференциал температуры, при которой регулятор включает тот или другой исполнительный орган 41 пли

42„устанавливается при помощи третьего потенциометра 54. Четвертый и пятый потенциометры 64, 65 служат для корректировки порогов срабатывания однопереходных транзисторов 12 и 14. Конденсаторы 35 и 36 обеспечивают защиту регулятора от помех.

Поскольку однопереходные транэисто= ры, используемые в схеме регулятора в качестве пороговых элементов, характеризуются высокой стебилыюстью порога срабатывания при колебаниях в широком диапазоне напряжения питания и температуры окружающей среды, предложенный регул»ор об адает высокой точностью

P b . Схема регулятора достаточно проста, не содержит контактных элементов, Наличие подстроечных резисторов позвсляет без изменения шкалы регуляторе использовать датчики температуры с отклонениями по номиналу в пределах

+ 20%. Регулятор характеризуется высокой чувствительностью, его входное сопротивление может достигать нескольких мегом. К выходу регулятора может быть подключена как активная, так и индуктивная негрузка мощностью несколько киловопьтампер. В регуляторе, кроме датчика температуры, могут быть применены датчики сопротивления, например гигристоры, датчики девпения ч т.п., а также датчики тока и напряжения. В этом случае регулятор обеспечит позиционное регулирование влажности, давления, тока и других величин.

Формула изобретения

Трехпозицнонный регулятор, содержащий датчик ""опротивления, разделительные диоды, резисторы, источник.питания, подключенный . .ерез трансформатор к первому, второму и третьему источникам постоянного напряжения, первые выводы первого и второго источников постоянного напряжения соединены с первыми выводами соответственно первого и второго потенциометров, второй вйвод первого источнчке постоянного напряжения подключен ко вторым выводам первого потенциометра, второго потенциометра и второго источника постоянного напряжения, делитель напряжения, первый вывод которого соединен с годвижным контактом третьего потенциометра, первый и второй выводы которого соответствен-ю через первый и второй резисторы подключены к первому и второму выводам третьего источника постоянного напряжения, первый однопереходный транзистор, эмиттер которого соответственно через резистор и конденсетор первой последовательной С-цепи соединен со вторым выводом делителя напряжения и первым выводом третьего источника постоянного напряжения, втс рой однопереходный транзистор, эмиттер которого через параллельную gC-цепь подключен ко второму выводу третьего источника постоянного напряжения, третий однопереходный транзистор„эмиттер кот орого

734608 соответственно через резистор и конденсатор второй последовательной RC-цепи соединен с третьим выводом делителя напряжения и первым выводом третьего источника постоянного напряжения, первые базы первого, второго и третьего однопереходных транзисторов соединены соответственно с управляюшими электродами первого, второго и третьего тиристоров и через третьи резисторы — с t0 выходом генератора импульсов, выполненного на четвертом однопереходном транзисторе, вторые базы первого и третьего однопереходных транзисторов соединены соответственно с подвижными контактами 15 четвертого и пятого потенциометров и через первый и второй конденсаторы— с эмиттерами первого и третьего однопереходных транзисторов, первые и вторые выводы четвертого и пятого потен- 2О циометров и первые выводы четвертого и пятого резисторов подключены соответственно к первому и второму выводам третьего источника постоянного напряжения, вторая база второго однопереходного транзистора соединена со вторыми выводами четвертого и пятого резисторов, катоды первого, второго и третьего тиристоров подключены к первому выводу третьего источника постоянного напряжения, анод первого .тиристора через шестой резистор и третий конденсатор соединен соответственно с управляюшим электродом и катодом первого симистора, анод второго тиристора через параллельно соединенные З5 седьмой резистор и четвертый конденсатор подключен к катодам первого и второго симисторов, первому выводу источника питания и к третьему выводу третьего источника постоянного напряжения, анод третьего тиристора через восьмой резистор и п.пый конденсатор соединен соответственно с управляюшим электродом и катодом второго симистора, еноды первого и второго симисторов соответственно через первый и второй исполнительные органы подключены ко второму выводу источника питания, о т л и ч а ю ш и и с я тем, что, с целью расширения области применения регулятора, в нем подвижный контакт первого потенциометра через девятый резистор подключен к первому выводу датчика сопротивления и второму выводу делителя напряжения, третий вывод которого и второй вывсд датчика сопротивления подкачены соответственно к первому выводу первого источника постоянного напряжения и подвижному контакту второго потенциометра, второй вывод третьего потенциометра через последовательно соединенные десятый резистор и первый разделительный диод сое.динен с анодом второго тиристора, е эмиттер второго однопереходного транзистора через второй и третий разделительные диоды подключен соответственно к эмиттерам первого и третьего однопереходных транзисторов.

Источники информации, принятые во внимание прп экспертизе

1. Бодни A. П. и др. Новсе электрооборудование для сельского хозяйства, Hing Россельхозиздат ) 975 г с 75

79, BO.

2. Ольсевич A. E и др. Двухбазовые диоды в автоматике, М., "Энергпя, 1972, с. 57-58 (прототип).