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Circuit de contrôle électronique.
La prisente invention se rapporte à un circula de contrôle électronique et plus particulièrement à un circuit pour produire des impulsions de tension pointues.
Dans de nombreux systèmes de contrôle, il est désirable d'employer des impulsions de tension pointues pour divers buts, comme le contrôle de valves électriques du type à arc. Par exem- ple des systoles de contrôle électroniques pour des appareils de soudure par résistance utilisant souvent des impulsions de ten- sion pointues dans le contrôle des thyratrons et particulière- ment des thyratrons qui sont connectes dans des circuits à cou- rant continu.
De plus, il est souvent nécessaire que ces impul- sions de tension se produisent avec un déphasage prédéterminé par
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rapport à une source de tension alternative. De plus, il est souvent désirable que le déphasage des impulsions soit automati- quement décalé, conformément à une tension de contrôle continue pour la compensation de la tension ou la régulation du courant.
Un des arrangements les plus fréquemment utilisés pour pro- duire des impulsions de tension pointues est celui qui utilise un transformateur à pointes alimenté par une source de tension alternative. De tels transformateurs sont capables de fournir . une impulsion de tension de Iras courte durée relativement à une demi période de la tension alternative et ayant un front d'onde relativement raide. Toutefois, en raison des caractéristi- ques bien connues de ces transformateurs à pointes, il n'est pas possible de déphaser l'impulsion de tension de plus de 90 électrique, sans agir sur ses connexions.
Ces transformateurs à pointes nécessitent également un circuit de déphasage rela- tivement puissante associé à ces transformateurs. De plus, on rencontre un grand nombre de difficultés pratiques lorsqu'on essaie de déphaser automatiquement l'impulsion de tension pro- duite par un transformateur à pointes, selon des variations d'une tension de contrôle continue.
La présente invention a, par conséquent, pour objet, de réaliser un nouveau circuit de contrôle pour produire des im- pulsions de tension pointues.
Un autre objet de l'invention est de réaliser un nouveau circuit de contrôle pour produire des impulsions de tension pointues ayant un déphasage prédéterminé par rapport à une tension alternative.
Un autre objet de la présente invention est de réaliser un nouvel appareil pour produire des impulsions de tension poin- tues dont le déphasage varie automatiquement par rapport à une tension alternative, selon les variations d'une tension continue.
Un autre objet encore de la présente invention est de
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réaliser un nouvel appareil pour produire des impulsions de tension pointues dont le déphasage, par rapport à une tension alternative, peut être varié pratiquement sur une demi période complète de la tension alternative.
L'invention sera mieux comprise avec ses avantages, ses caractéristiques et d'autres objets, au cours de la description qui va suivre, d'une forme de réalisation de l'invention, en ré- férence aux dessins annexés dans lesquels la figure unique est un schéma des circuits et appareils conformes à la présente invention.
Comme représenté au dessin, l'enroulement primaire (3) du transformateur d'alimentation (5) est alimenté par une paire de lignes à tension alternative (7) et (9). L'enroulement pri- maire (13) d'un transformateur de débit (15), un condensateur (17) et une paire de valves électriques (19) et (21) sont con- nectées en série aux bornes de l'enroulement secondaire (11) du transformateur d'alimentation (5), par l'intermédiaire d'un interrupteur (23). Les valves électriques (19) et (21) sont de préférence du type à arc, telles Que des thyratrons et sont con- nectées de manière à conduire le courant dans des sens opposés.
Ainsi, l'anode (25) de la première valve (19) est connectée à une borne de l'enroulement secondaire (11) du transformateur d'alimentation (5), tandis que l'anode (27) de l'autre valve (21) est connectée à l'autre borne de l'enroulement secondaire (11) et les cathodes (29) et (31) des deux valves (19) et (21) respectivement, sont connectées ensemble.
Un conducteur assymétrique (33), telqu'un redresseur, de préférence du type sec, est connecté en shunt avec chaque valve.
Chaque redresseur (33) est destiné à offrir sa moindre résistan- ce au courant passant dans un sens opposé à celui du courant qui peut être conduit par la valve correspondante (19) ou (21).
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L'enroulement primaire (35) d'un transformateur a.uxi- liaire (37) est également alimente par les lignes (7) et (9) de la'source de tension al ternative. L'enroulement secondaire (39) du transformateur auxiliaire (37). est connecte par l'in- termédiaire d'un circuit de déphasage comprenant un condensa- teur (41) et un potentiomètre réglable (43) pour fournir la tension aux bornes d'une résistance (45), un potentiomètre (47) et une autre résistance (49), connectées en série dans l'ordre cité.
Ainsi, une tension alternative est imposée aux bornes des résistances en série (45) et (49) et du potentiomètre (47) qui est de la même fréquence, mais est déphasée par rapport à la tension alternative apparaissant aux bornes de l'enroulement secondaire (11) du transformateur d'alimentation (5). L'impor- tance du déphasage est déterminée par le réglage du potentio- mètre (43) dans le circuit de déphasage.
Le circuit de contrôle de la première valve (19) va de la grille de contrôle (51) par une résistance de grille (53) à la résistance (45) et la partie de gauche du potentiomètre (47) à la, prise de gauche (55) et, de là, à la cathode (29). En suivant le circuit depuis le curseur (55) du potentiomètre (47) à la ca- thode (29) de la valve (19) on peut suivre l'un quelconque des deux chemins, selon la position d'un interrupteur à double cou- pure (57). Si l'interrupteur. (57) est dans sa position de gauche, le circuit est une connection directe du curseur (55) sur le potentiomètre à la cathode (29). Si l'interrupteur (57) est dans sa position de droite, le circuit va du curseur (55), par une ré- sistance (59) et une partie d'un diviseur de tension (61) à une prise réglable (63) de ce diviseur de tension et, de là à la cathode (29).
Le circuit de contrôle de la seconde valve (21) va de la grille de contrôle (65) de :cette valve, par une résistance de grille (67), la résistance (49) et la partie de droite du po-
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tentiomètre (47) à la prise réglable (55) et, de là, à la ca- thode (31) de la valve par l'un ou l'autre des chemins déjà décrits.
La résistance (59) et le diviseur de tension (61) dans les circuits de contrôle des valves (19) et (21) sont connectés en circuit fermé en série avec une valve auxiliaire (66), de pré- férence un tube à vide et une source appropriée (68) d'une ten- sion continue pratiquement constante est connectée en shunt avec le diviseur de tension (61). Il apparaît alors que la ten- sion totale aux bornes de la résistance (59) et d'une partie du diviseur (61) dans les circuits de contrôle des valves prin- cipales (19) et (21) dépend, en polarité et en valeur, de la valeur du courant conduit par la valve auxiliaire (66).
Le circuit de contrôle de la valve auxiliaire (66) va de sa grille (69) par une résistance de',grille (71) et une partie d'une autre résistance (73) à la cathode (75). Une tension continue de contrôle de toute source appropriée (77) est alors appliquée à la résistance (73). Il s'ensuit que la tension continue fournie aux circuits de contrôle des valves principales (19) et (21), par la résistance (59) et le diviseur de tension (61) varie selon des variations de la tension de contrôle continue aux bornes de la résistance (73).
On considérera tout d'abord le fonctionnement de l'ap- pareil lorsque l'interrupteur (57) est dans sa position de gauche. Dans ce cas, une tension alternative est imposée au circuit de contrôle de chacune des valves (19) et (21) qui est déphasée par rapport à la tension alternative apparaissant aux bornes de l'encombrement secondaire (11) du transformateur (5).
Cette tension alternative dans le circuit de contrôle de l'une ou l'autre des valves (19) et (21) devient plus positive que la valeur critique prédéterminée nécessaire pour rendre
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cette valve conductrice à un instant de la demi période de la tension alternative apparaissant aux bornes de l'enroulement secondaire (11) du transformateur d'alimentation (5), dans laquelle l'anode de cette valve est positive, cet instant étant déterminé par le réglage du potentiomètre (43) dans le circuit de déphasage.
Une fois que l'interrupteur à main (23) est fermée une desvalves positives (19) et (21) est rendue conductrice dans la demi-période suivante de la tension alternative aux bornes de l'enroulement secondaire (11) du transformateur d'alimenta- tion (5). La valve particulière qui devient conductrice en premier, dépend de la polarité de la demi-période suivante à la suite de la fermeture de l'interrupteur à main (23).
Si l'on est sûr que la polarité est telle que l'anode (25) de la première valve (19) est positive dans la demi pé- riode suivante, après la fermeture de l'interrupteur (23), alors la première valve (19) est rendue conductrice à l'instant pré- déterminé dans cette demi période.
Lorsque la première valve (19) devient conductrice, le courant passe de l'enroulement secondaire (11) par l'enroulement primaire (13) du transformateur de début (15), le condensateur (17) la première valve (19), le redresseur (33) shuntant la seconde valve (21) et l'interrupteur à main (23) à l'enroule- ment secondaire (11). Puisque le condensateur (17) n'a pas de charge lorsque la première valve (19) devient conductrice, une onde de courant d'intensité considérable passe dans l'enroule- ment primaire (13) du transformateur de débit (15) à cet ins- tant, obligeant la tension aux bornes de l'enroulement secon- daire (79) du transformateur de débit (15) à s'élever très rapidement.
Le condensateur(17) est de telle dimension, par rapport à la tension aux bornes de l'enroulement secondaire (11) du transformateur d'alimentation (5), qu'il est chargé
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pratiquement complètement en moins d'une demi période de tension alternative. Le condensateur (17) est de préférence destiné à être complètement chargé en un temps correspondant à environ 10 électriques. Aussitôt que le condensateur (17) est pratiquement chargé, le passage du courant dans celui-ci cesse, de sorte que la première valve (19) devient non conductrice et la tension aux bornes de l'enroulement secondaire (79) du trans- formateur de débit (15) tombe pratiquement à zéro.
Par suite de cette opération, une impulsion très pointue apparaît aux bornes de l'enroulement secondaire (79) du transformateur de débit (15) à l'instant où la première valve (19) devient conduc- trice.
Dans la demi période suivante de la tension alternative, la seconde valve (21) est rendue conductrice à un instant choisi à l'avance. Le condensateur (17) chargé auparavant, est alors déchargé dans la seconde valve (21), le courant passant,de l'en- roulement secondaire (11) du transformateur d'alimentation (5), par l'interrupteur à main (23), la seconde valve (21), le re- dresseur (33) en shunt avec la première valve (19), le conden- sateur (17) et l'enroulement primaire (13) du transformateur de débit (15) à l'enroulement secondaire (11).
La décharge du condensateur (17) plus le courant de l'enroulement secondaire (14) donne de nouveau naissance à une impulsion de courant chargeant ce condensateur (17) dans un sens opposé et produisant une impulsion pointue aux bornes de l'enroulement secondaire (79) du transformateur de débit (15) de polarité opposée à l'im- pulsion pointue obtenue dans la demi période de la tension alternative. L'opération continue alors, la première et la seconde valve étant rendues conductrices alternativement dans des demi périodes opposées de la tension alternative.
Il faut bien comprendre que, puisque le condensateur (17) est chargé en une demi période, la tension de celui-ci tend
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à rendre positive la valve de l'anode qui doit être rendue conduc- trice dans la demi période suivante. Par conséquent, l'anode de cette valve est effectivement positive lorsque la tension a.lter- native s'annule au début de la demi période suivante. Ceci permet de rendre conductrice la première et la seconde valves à des instants correspondant pratiquement au moment de l'annulation de la tension alternative pour produire des impulsions de ten- sion à ces instants. Un tel arrangement est souvent très dési- rable.
Bien qu'on ait représenté un circuit de déphasage parti- culier associé aux circuits de contrôle des valves principales (19) et (21) il est bien entendu que d'autres circuits de dé- phasage appropriés peuvent être utilisés pour permettre la production des impulsions de tension pointues ayant un dépha- sage choisi à l'avance sur une demi période pratiquement com- plète de la tension alternative de la source d'alimentation.
Lorsque l'interrupteur à deux positions (57) est dans sa position de droite, le fonctionnement du circuit comprenant l'enroulement secondaire (11) du transformateur d'alimentation (5), le condensateur (17), l'enroulement primaire (13) du trans- formateur de débit (15) et les deux valves principales (19) et (21), reste pratiquement inchangé.
Toutefois, l'instant ou les valves principales (19) et (21) sont rendues conductrices est varié automatiquement, selon la tension continue de contrôle. Pour une telle opération, il est préférable que la tension apparaissant aux bornes des résistances (45) et (49) et d'un potentiomètre (47), soit déphasée en arrière sur la tension alternative d'alimentation d'environ 65 , bien que d'autres déphasages puissent être utilisés si on le désire. Cette tension alternative déphasée est superposée à la tension continue apparaissant aux bornes
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de la résistance (59) et d'une partie du diviseur de tension (61) dans les circuits de contrôle des valves (19) et (21).
On voit ainsi que des variations de la tension continue amènent la tension résultante imposée aux circuits de contrôle des val- ves (19) et (21) à devenir plus positive que la valeur critique à un instant plus tôt ou plus tard dans la demi période corres- pondaiite de la tension d'alimentation. Lorsque la tension alter- native au); bornes des résistances (45) et (49) et du poten- tiomètre (47) est en retard sur la tension d'alimentation d'en- viron 65 , il est possible de faire varier la tension continue pour rendre chacune des valves principales (19) et (21) conduc- trice à tout moment choisi à l'avance dans une demi période pratiquement complète de la tension alternative d'alimentation.
Bien qu'on ai-t représenté un redresseur (33) en shunt avec chacune des valves principales (19) et (21), il est bien évident que, dans certains cas, le redresseur peut être rem- placé par une résistance appropriée ou autre impédance, of- frant une Impédance plus élevée au courant que la valve cor- respondante lorsqu'elle est conductrice.
Bien qu'on ait décrit et représenté une forme de réali- sation préférée de l'invention, il est bien évident que de nom- breuses modifications peuvent y être apportées sans sortir, pour cela, des limites de l'invention qui n'est donc pas li- mitée à cette forme de réalisation particulière représentée.
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Electronic control circuit.
The present invention relates to an electronic control circuit and more particularly to a circuit for producing sharp voltage pulses.
In many control systems, it is desirable to employ sharp voltage pulses for various purposes, such as controlling electric arc-type valves. For example electronic control systoles for resistance soldering apparatuses often using sharp voltage pulses in the control of thyratrons and particularly thyratrons which are connected in direct current circuits.
In addition, it is often necessary that these voltage pulses occur with a phase shift predetermined by
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compared to an alternating voltage source. In addition, it is often desirable that the phase shift of the pulses be automatically shifted, in accordance with a DC control voltage for voltage compensation or current regulation.
One of the most frequently used arrangements to produce sharp voltage pulses is that which uses a spike transformer fed from an AC voltage source. Such transformers are capable of supplying. a voltage pulse of Iras short duration relative to half a period of the alternating voltage and having a relatively steep wave front. However, due to the well-known characteristics of these spike transformers, it is not possible to phase the voltage pulse by more than 90 electrical, without acting on its connections.
These spike transformers also require a relatively powerful phase shift circuit associated with these transformers. In addition, a large number of practical difficulties are encountered when attempting to automatically phase shift the voltage pulse produced by a spike transformer, according to variations of a continuous control voltage.
It is therefore an object of the present invention to provide a novel control circuit for producing sharp voltage pulses.
Another object of the invention is to provide a new control circuit for producing sharp voltage pulses having a predetermined phase shift with respect to an alternating voltage.
Another object of the present invention is to provide a new apparatus for producing sharp voltage pulses the phase shift of which varies automatically with respect to an alternating voltage, according to the variations of a direct voltage.
Yet another object of the present invention is to
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to realize a new apparatus for producing sharp voltage pulses whose phase shift, with respect to an alternating voltage, can be varied practically over a full half period of the alternating voltage.
The invention will be better understood with its advantages, its characteristics and other subjects, during the description which follows, of an embodiment of the invention, with reference to the appended drawings in which the single figure is a diagram of circuits and apparatus according to the present invention.
As shown in the drawing, the primary winding (3) of the power supply transformer (5) is supplied by a pair of AC voltage lines (7) and (9). The primary winding (13) of a flow transformer (15), a capacitor (17) and a pair of electric valves (19) and (21) are connected in series across the secondary winding. (11) of the power supply transformer (5), via a switch (23). The electric valves (19) and (21) are preferably of the arc type, such as thyratrons, and are connected so as to conduct current in opposite directions.
Thus, the anode (25) of the first valve (19) is connected to a terminal of the secondary winding (11) of the supply transformer (5), while the anode (27) of the other valve (21) is connected to the other terminal of the secondary winding (11) and the cathodes (29) and (31) of the two valves (19) and (21) respectively, are connected together.
An asymmetric conductor (33), such as a rectifier, preferably of the dry type, is shunted with each valve.
Each rectifier (33) is intended to offer its least resistance to the current flowing in a direction opposite to that of the current which can be conducted by the corresponding valve (19) or (21).
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The primary winding (35) of an auxiliary transformer (37) is also supplied by the lines (7) and (9) of the alternating voltage source. The secondary winding (39) of the auxiliary transformer (37). is connected via a phase shift circuit comprising a capacitor (41) and an adjustable potentiometer (43) to supply the voltage across a resistor (45), a potentiometer (47) and a another resistor (49), connected in series in the order listed.
Thus, an alternating voltage is imposed across the series resistors (45) and (49) and the potentiometer (47) which is of the same frequency, but is out of phase with respect to the alternating voltage appearing at the terminals of the secondary winding (11) of the power supply transformer (5). The magnitude of the phase shift is determined by adjusting the potentiometer (43) in the phase shift circuit.
The control circuit of the first valve (19) goes from the control grid (51) through a grid resistor (53) to the resistor (45) and the left part of the potentiometer (47) to the left socket (55) and from there to the cathode (29). By following the circuit from the cursor (55) of the potentiometer (47) to the cathode (29) of the valve (19) one can follow any of the two paths, depending on the position of a double neck switch. - pure (57). If the switch. (57) is in its left position, the circuit is a direct connection from the slider (55) on the potentiometer to the cathode (29). If the switch (57) is in its right position, the circuit goes from the slider (55), through a resistor (59) and part of a voltage divider (61) to an adjustable tap (63) from this voltage divider and from there to the cathode (29).
The control circuit of the second valve (21) goes from the control grid (65) of: this valve, through a grid resistor (67), the resistor (49) and the right part of the po-
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Tentiometer (47) to the adjustable tap (55) and, from there, to the cathode (31) of the valve by one or the other of the paths already described.
The resistor (59) and the voltage divider (61) in the control circuits of the valves (19) and (21) are connected in a closed circuit in series with an auxiliary valve (66), preferably a vacuum tube. and a suitable source (68) of substantially constant DC voltage is shunted with the voltage divider (61). It then appears that the total voltage across the resistor (59) and part of the divider (61) in the control circuits of the main valves (19) and (21) depends, in polarity and in value, the value of the current conducted by the auxiliary valve (66).
The control circuit of the auxiliary valve (66) goes from its gate (69) through a resistor of ', gate (71) and part of another resistor (73) to the cathode (75). A control DC voltage from any suitable source (77) is then applied to the resistor (73). It follows that the DC voltage supplied to the control circuits of the main valves (19) and (21), by the resistor (59) and the voltage divider (61) varies according to variations in the DC control voltage at the terminals resistance (73).
We will first of all consider the operation of the apparatus when the switch (57) is in its left position. In this case, an alternating voltage is imposed on the control circuit of each of the valves (19) and (21) which is out of phase with respect to the alternating voltage appearing at the terminals of the secondary bulk (11) of the transformer (5).
This alternating voltage in the control circuit of one or the other of the valves (19) and (21) becomes more positive than the predetermined critical value necessary to make
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this conductive valve at an instant of the half period of the alternating voltage appearing at the terminals of the secondary winding (11) of the supply transformer (5), in which the anode of this valve is positive, this instant being determined by adjusting the potentiometer (43) in the phase shift circuit.
Once the hand switch (23) is closed a positive valve (19) and (21) is made conductive in the next half-period of the alternating voltage across the secondary winding (11) of the transformer. power supply (5). Which particular valve becomes conductive first depends on the polarity of the next half-cycle following the closing of the hand switch (23).
If one is sure that the polarity is such that the anode (25) of the first valve (19) is positive in the following half-period, after closing the switch (23), then the first valve (19) is made conductive at the predetermined instant in this half period.
When the first valve (19) becomes conductive, current flows from the secondary winding (11) through the primary winding (13) of the start transformer (15), the capacitor (17) the first valve (19), the rectifier (33) bypassing the second valve (21) and the hand switch (23) to the secondary winding (11). Since the capacitor (17) has no charge when the first valve (19) becomes conductive, a current wave of considerable intensity passes through the primary winding (13) of the flow transformer (15) at this point. moment, forcing the voltage across the secondary winding (79) of the flow transformer (15) to rise very quickly.
The capacitor (17) is of such size, with respect to the voltage across the terminals of the secondary winding (11) of the power supply transformer (5), that it is charged
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almost completely in less than half a period of alternating voltage. The capacitor (17) is preferably intended to be fully charged in a time corresponding to about 10 electrics. As soon as the capacitor (17) is substantially charged, the flow of current through it ceases, so that the first valve (19) becomes non-conductive and the voltage across the secondary winding (79) of the transformer flow rate (15) drops to practically zero.
As a result of this operation, a very sharp pulse appears across the secondary winding (79) of the flow transformer (15) at the instant the first valve (19) becomes conductive.
In the following half period of the alternating voltage, the second valve (21) is made conductive at a time chosen in advance. The capacitor (17) charged before, is then discharged in the second valve (21), the current flowing, from the secondary winding (11) of the power supply transformer (5), by the hand switch (23) ), the second valve (21), the rectifier (33) in shunt with the first valve (19), the capacitor (17) and the primary winding (13) of the flow transformer (15) at the 'secondary winding (11).
The discharge of the capacitor (17) plus the current from the secondary winding (14) again gives rise to a current pulse charging this capacitor (17) in an opposite direction and producing a sharp pulse across the secondary winding ( 79) of the flow transformer (15) of opposite polarity to the sharp pulse obtained in the half period of the alternating voltage. The operation then continues, the first and the second valve being made conductive alternately in opposite half periods of the alternating voltage.
It should be understood that, since the capacitor (17) is charged in half a period, the voltage of the latter tends
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to make positive the valve of the anode which must be made conducive in the following half period. Therefore, the anode of this valve is effectively positive when the alternating voltage is zero at the start of the next half period. This makes it possible to make the first and second valves conductive at times corresponding substantially to the moment of cancellation of the alternating voltage to produce voltage pulses at these instants. Such an arrangement is often very desirable.
Although a particular phase shift circuit has been shown associated with the control circuits of the main valves (19) and (21) it is understood that other suitable phase shift circuits can be used to enable the production of the valves. sharp voltage pulses having a predetermined phase shift over a substantially full half-cycle of the AC voltage of the power source.
When the two-position switch (57) is in its right-hand position, the operation of the circuit comprising the secondary winding (11) of the supply transformer (5), the capacitor (17), the primary winding (13 ) of the flow transformer (15) and the two main valves (19) and (21), remains practically unchanged.
However, the instant at which the main valves (19) and (21) are made conductive is varied automatically, depending on the control DC voltage. For such an operation, it is preferable that the voltage appearing across resistors (45) and (49) and a potentiometer (47), be out of phase back to the AC supply voltage by about 65, although other phase shifts can be used if desired. This phase-shifted alternating voltage is superimposed on the direct voltage appearing at the terminals
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of the resistor (59) and part of the voltage divider (61) in the control circuits of the valves (19) and (21).
It can thus be seen that variations in the direct voltage cause the resulting voltage imposed on the control circuits of the valves (19) and (21) to become more positive than the critical value at an instant earlier or later in the half period. correspondence of the supply voltage. When the alternating voltage at); terminals of resistors (45) and (49) and of potentiometer (47) lags the supply voltage by about 65, it is possible to vary the DC voltage to make each of the valves main ( 19) and (21) conductive at any time chosen in advance within a practically complete half period of the AC supply voltage.
Although a rectifier (33) has been shown in shunt with each of the main valves (19) and (21), it is obvious that, in certain cases, the rectifier can be replaced by an appropriate resistor or other impedance, offering a higher impedance to the current than the corresponding valve when it is conductive.
Although a preferred embodiment of the invention has been described and shown, it is obvious that numerous modifications can be made to it without departing, for this, from the limits of the invention which is not. therefore not limited to this particular embodiment shown.