<Desc/Clms Page number 1>
Système de commande électrique à temps
Cette invention concerne un système de commande électro- nique à temps, en particulier celui à utiliser avec un poste de soudure à résistance.
Dans un poste de soudure à résistance, pour soudure con- tinue ou à pulsations, pour soudure par points, construit sui- vant les enseignements de l'ancienne technique, une source de tension alternative alimente, à pulsations espacées, le trans- formateur de soudure.
Chaque pulsation comprend un nombre déterminé de demi- périodes de la tension d'alimentation. Un intervalle de temps, composé d'un autre nombre déterminé de demi-périodes, sépare les pulsations successives.
Le temps, pendant lequel le courant alimente le transfor- mateur de soudure, s'appelle la "période de marche", tandis que l'intervalle entre deux pulsations successives s'appelle "la période de coupure".
<Desc/Clms Page number 2>
On installe parfois une commande à temps, agissant sur tout le système, et arrêtant l'arrivée du courant dans le trans- formateur de soudure, après un nombre déterminé d'opérations complètes : chacune de celles-ci comprend une période de marche et une période de coupure.
Les divers buts de cette invention sont les suivants:
Etablir un système nouveau de commande à temps électro- nique, destiné à commander un poste de soudure, soit à résis- tance pour soudure continue, soit à pulsations pour soudure par points.
Etablir un système nouveau et amélioré de commande à temps destiné aux types de postes de soudure ci-dessus, d'un fonctionnement plus sur et de construction et d'entretien moins onéreux.
Etablir un circuit de commande nouveau et perfectionné, destiné à alimenter un appareil par impulsions espacées.
Chaque impulsion et chaque intervalle, entre des impul- sions successives, ont une durée déterminée.
Etablir un système, nouveau et simplifié, de commande à temps d'une suite d'opérations, comprenant chacune un premier puis un second intervalle, de durées prévues.
Etablir un circuit de commande nouveau et perfectionné, destiné à alimenter un appareil par impulsions espacées.
Chaque impulsion et chaque intervalle entre des impulsions successives ont une durée prévue. Un appareil supprime l'ali- mentation après un nombre déterminé d'impulsions.
Conformément à cette invention, on réalise un système de commande à temps, utilisé pour alimenter un appareil à impé- dance avec une source de tension et comprenant une lampe de commande électronique, normalement non conductrice, en série avec la source et l'appareil.
La lampe est montée de manière à laisser passer le courant quand la charge d'un premier condensateur atteint une valeur
<Desc/Clms Page number 3>
prévue. Un premier circuit tend à charger le premier condensa- teur à une valeur déterminée.
Un second circuit est disposé de manière à charger un deuxième condensateur à une valeur fixée, uniquement pendant que la lampe est conductrice.
Quand la charge du deuxième condensateur atteint une cer- taine valeur, un circuit de décharge se ferme sur chacun des condensateurs, jusqu'à ce qu'ils soient pratiquement déchargés.
La lampe devient donc non conductrice un intervalle de temps déterminé après être devenue d'abord conductrice. La remise en marche du système est automatique, jusqu'à ce que se soit produit un nombre déterminé de fonctionnements. A ce moment, agit un montage d'arrêt, qui empêche le rechargement du premier condensateur et par conséquent la remise en marche du système.
Dans un système de soudure à résistance, on peut utili- ser avec un circuit à double alternance la tension apparais- sant aux bornes de l'appareil à impédance, quand la lampe est conductrice, pour commander l'allumage d'une paire de lampes principales montées en opposition, entre une source de tension alternative et l'enroulement primaire du transformateur de soudure.
Les caractéristiques inédites, considérées comme propres à cette invention, sont exposées en détails dans le résumé ci- joint.
Cependant on comprendra mieux l'invention elle-même, avec ses buts supplémentaires et ses avantages en lisant la description suivante d'une réalisation particulière, en s'ai- dant de la figure ci-jointe.
La figure unique représente schématiquement les circuits d'un système de commande, réalisé selon cette invention.
Comme l'indique cette figure, l'enroulement primaire 5 d'un transformateur de soudure 3, est relié à deux lignes 7 et
<Desc/Clms Page number 4>
9 du réseau d'alimentation en tension alternative, par l'inter- médiaire de deux lampes électroniques 11 et 13, du type valve à gaz tels que les ignitrons et montées inversées.
Le secondaire 15 de ce transformateur 3 est relié au courant d'alimentation par l'intermédiaire d'une paire d'é- lectrodes de soudure 17 et 19 et par la pièce à souder 21 placée entre les deux électrodes.
Une autre lampe électronique 23, du type valve, de pré- férence une lampe à atmosphère gazeuse, comme un thyratron est reliée par sa plaque 25 à la plaque 27 du premier ignitron 11 par l'intermédiaire d'une résistance 29, limitant la valeur du courant. Le filament 31 de la lampe 23 est connecté au fila- ment 33 du premier ignitron. De même la lampe 35; d'un type iden- tique, a sa plaque 37 reliée à la plaque 39 du deuxième igni- tron 13 par l'intermédiaire d'une résistance-limiteur 41. Son filament 53 est connecté au filament 55 du deuxième ignitron.
On désignera plus loin ces lampes 23 et 35, respective- ment comme la première et la deuxième lampe d'allumage.
Pendant une demi-période de tension d'alimentation d'une certaine polarité, la plaque 27 du premier ignitron 11 est po- sitive par rapport au filament 57 de cette lampe. Si pendant cette demi-période la première lampe d'allumage 23 devient conductrice, le courant passe dans la première lampe d'alluma- ge 23, dans le filament 33 et la plaque 57 du premier ignitron 11 ; cet ignitron devient conducteur.
De même, pendant une demi-période de tension d'alimenta- tion de polarité opposée, la plaque 39 du deuxième ignitron 13 devient positive par rapport au filament 59 de cette lampe et, si la deuxième lampe d'allumage 35 devient conductrice pendant cette demi-période, le courant traverse le filament 55 et la cathode 59 du deuxième ignitron 13; cet ignitron devient conduc- teur.
<Desc/Clms Page number 5>
Le fonctionnement des lampes d'allumage 23 et 35 est commandé par les effets combinés d'un transformateur de pointe 61, d'un transformateur de commande 63 et de certaines tensions continues de polarisation. Ces tensions traversent les résis- tances 65 et 67, situées dans les circuits de commande des lampes d'allumage, s'étendant de la grille de commande 64 au filament 31 de la première lampe d'allumage 23 et de la grille de commande 66 au filament 53 de la deuxième lampe d'allumage 35.
Le réseau d'alimentation à tension alternative alimente le transformateur de pointe 61, par l'intermédiaire d'un trans- formateur auxiliaire d'alimentation 68 et un circuit de dépha- sage 69. Ce transformateur de pointe 61 tend à rendre les lampes d'allumage 23 et 35 alternativement conductrices pendant deux demi-périodes.
Cette tendance est normalement combattue par le trans- formateur de commande 63,qui, alimentépar le transformateur auxiliaire 68, crée une tension alternative de polarisation.
De plus, deux lampes auxiliaires 71 et 73, de préférence du type valve à gaz, comme des thyratrons, sont montées en opposi- tion l'une par rapport à l'autre et en parallèle avec l'en- roulement primaire 75 du transformateur de commande 63, Quand l'une de ces lampes 71 et 13 est conductrice, la tension de polarisation du transformateur de commande 63 est supprimée ou fortement réduite et le transformateur de pointe 61 rend con- ductrice la lampe d'allumage correspondante 23 ou 35.
La première lampe auxiliaire 71 est disposée pour ne de- venir conductrice pendant une demi-période positive, que si un voltage existe aux bornes d'une résistance de sortie 77 d'un circuit retardataire approprié. Par demi-période positive on entend une demi-période dans laquelle la tension appliquée à une lampe est d'une polarité telle, que cette lampe laisse passer le courant, si son électrode de commande reçoit un voltage appro-- prié.
<Desc/Clms Page number 6>
La seconde lampe auxiliaire 73 est commandée par un mon- tage à double alternance 79, qui la rend toujours conductrice dans chaque demi-période, suivant immédiatement la demi-période où la première lampe auxiliaire 71 est conductrice.
Ainsi, aussi longtemps qu'une tension existe aux bornes de la résistance de sortie 77 dans chaque demi-période positive de la première lampe auxiliaire 71, les ignitrons 11 et 13 sont alternativement conducteurs dans des demi-périodes successi- ves. Quand aucune tension n'existe aux bornes de la résistance de sortie 77, les ignitrons restent non conducteurs.
On peut trouver une description plus complète des cir- cuits de l'ignitron, des circuits de commande des lampes d'allu- mage 23 et 35, des circuits d'alimentation du transformateur de pointe 61 et du transformateur de commande 63 et des montages à double alternance, ainsi que de leur fonctionnement, dans la demande de brevet américain n .702.204, déposée le 9 Octobre 1946.
La résistance de sortie 77 du circuit retardateur est montée en série avec une autre résistance 81 et une lampe de commande 83, entre les bornes de l'enroulement secondaire 85 d'un transformateur d'alimentation 87, branché sur le réseau.
La lampe de commande 83 est de préférence du type valve comme un thyratron. Sa plaque 89 est reliée à la borne de droite de l'enroulement secondaire 85. Sa cathode 91 est reliée, par l'intermédiaire des résistances 77 et 81 à la borne de gauche du même enroulement. Ainsi,la résistance de sortie 77 n'est alimentée que si la lampe de commande 83 est conductrice.
Un autre circuit réunit la borne de droite de l'enroule- ment secondaire 85 à celle de gauche en passant par deux résis- tances réglables 93 et 95, la plaque 97 et la cathode 99 d'une lampe redresseuse 101, im condensateur de coupure 103 et un conducteur 105.
Un circuit de décharge est monté en parallèle sur le- condensateur de coupure 103, il comprend une résistance réglable
<Desc/Clms Page number 7>
107, un contact 109 d'un relais 111, initialement fermé, et une autre résistance 113,
Le circuit de réglage de la lampe de commande 83 part de la grille de commande 115 de cette lampe, traverse une résis- tance de grille 116, un condensateur auxiliaire 117; le poten- tiomètre 121, entre le contact intermédiaire 119 et la borne inférieure, le condensateur de coupure 103, le conducteur 105, les résistances 77 et 81 et aboutit à la cathode 91.
Le condensateur auxiliaire 117 est monté en parallèle avec une résistance 123 et un autre enroulement secondaire 125 du transformateur d'alimentation 87. Ce montage produit une tension alternative dans le condensateur auxilia.ire 117, qui règle environ 90% de la tension entre plaque et cathodece la lampe 83..
Le potentiomètre 121 est monté en parallèle sur un autre condensateur 127, monté en série avec la deuxième plaaue 129 et la cathode de la redresseuse 101, en passant par un autre enroulement secondaire 131 du transformateur d'alimentation 87.
Une tension continue de polarisation apparait donc dans la partie du potentiomètre 121, située dans le circuit de réglage de la lampe de commande 115 négative par rapport à la cathode 91.
La tension combinée du potentiomètre 121 et du condensateur au- xiliaire 117 dans le circuit de réglage de la lampe de commande 83 est normalement suffisante pour maintenir cette lampe non conductrice. Cependant, il est visible que, si le contact 109 du relais 111 est ouvert pour interrompre le circuit de décharge aux bornes du condensateur de coupure 103, ce condensateur est chargé par la redresseuse 101 à une valeur fixée à l'avance. La polarité de la charge de ce condensateur est telle, que la grille de commande 83 devient plus positive.
Quand la charge du condensateur de coupure 103 atteint une valeur fixée, la tension résultante dans le circuit de ré- glage de la lampe de commande 83 dépasse donc la valeur positive , "critique" nécessaire pour rendre cette lampe conductrice dans une demi-période positive.
<Desc/Clms Page number 8>
Les pulsations, créées dans le condensateur auxiliaire 117, rendent la lampe de commande conductrice vers le début de chaque demi-période positive. Cette lampe reste conductrice tant que la charge du condensateur de coupure reste supérieure ou égale à la valeur, pour laquelle la tension résultante dans le circuit de réglage dépasse la tension positive critique.
La bobine de manoeuvre 133 du relais 111, de même que l'interrupteur à bouton poussoir 135, est montée de façon à être alimentée par le transformateur auxiliaire 68, à, la fermeture de l'appareil de mise en route.
Il est alors évident que la lampe de commande 83 est rendue conductrice un intervalle de temps voulu, après la fer- meture du bouton poussoir 135. Cette fermeture interrompt le circuit de décharge du condensateur de coupure 103, afin de permettre la charge de ce condensateur.
La durée de cet intervalle de temps dépend naturellement de la valeur de la charge du condensateur 103, déterminée par le réglage des rhéostats 93 et 95 dans le circuit de charge. Cet intervalle de temps constitue la période de coupure.
Pendant que la. lampe de commande 83 est rendue conduc- trice au cours des demi-périodes positives successives, la ré- sistance de sortie 77 est alimentée et provoque l'allumage des ignitrons 11 et 13, commandant le transformateur de soudure.
Un deuxième condensateur, le condensateur de marche 137, est monté en parallèle sur la résistance de sortie 77 de façon à. être chargé par le courant traversant la lampe de contrôle 83. Ce circuit part de la cathode 91 de la lampe de commande 83, traverse un rhéostat 139, une autre résistance 141, la plaque 143 et la cathode 145 d'une autre lampe redresseuse 147, le condensateur de marche 137 et le conducteur 105 et se ter- mine à la borne gauche de l'enroulement secondaire 85.
Un circuit de décharge est monté en parallèle sur le condensateur de marche 137, à travers une résistance 149 et
<Desc/Clms Page number 9>
un autre contact 151 du relais 111, primitivement fermé.
Tant que le relais 111 est alimenté, le condensateur de marche 137 n'est évidemment chargé, que si la lampe de contrôle 83 laisse passer une quantité de courant, déterminée par le ré- glage du rhéostat 139.
Un circuit supplémentaire de décharge est monté en pa- rallèle sur le condensateur de coupure 103. Il comprend une autre lampe 153, normalement non conductrice, du type à valve à gaz, comme un thyratron et une résistance 155. Le circuit de réglage de cette lampe part de la grille 159, une autre résistance 161, une troisième résistance 163, une borne intermédiaire 167 d'un potentiomètre 169, sort du portentiomètre par la borne inférieu- re, traverse une résistance 171, le condensateur de marche 137, un conducteur 173, la résistance 155 dans le circuit supplémen- taire de décharge du condensateur de coupure 103 et aboutit à la cathode 175 de la lampe 153.
Initialement, aucune tension n'existe dans la résistance 161 du circuit de réglage de la la.mpe 153, mais il existe une tension continue pulsatoire ayant la forme d'une onde pleine; une tension alternative redressée et inversée apparaît dans la résistance 163, provenant d'un autre enroulement secondaire 165 du transformateur d'alimentation 87, en passant par les redres- seurs 168.
Le potentiomètre 169 est monté en série avec la résistance 171 aux bornes d'un autre enroulement secondaire 177 du trans- formateur d'alimentation 87, par l'intermédiaire d'une autre plaque 179 et de la cathode 145 d'une redresseuse 147.
Un condensateur 181 est pris en parallèle sur le poten- tiomètre 169 et la. résistance 171 montés en série. De cette façon, une tension de polarisation continue ssez peu ondulée est appliquée au circuit de réglage de la lampe 153 par le poten- tiomètre 169 et la résistance 171.
<Desc/Clms Page number 10>
La combinaison de la. tension de polarisation, sur le potentiomètre 169 et la résistance 171, et de la tension sur l'autre résistance 163, est suffisamment négative pour mainte- nir la lampe 153 normalement non conductrice.
Cependant si la charge du condensateur de marche 137 atteint une valeur fixée,la. tension résultante dans le circuit de réglage de la. lampe 153 rend cette lampe conductrice au dé- but de chaque demi-période du voltage alternatif d'alimentation.
Quand cette lampe 153 est conductrice, elle le reste jusqu'à ce que le condensateur de coupure 103 se soit pratique- ment complètemeht déchargé à travers cette lampe. Cette décharge est très rapide. Quand elle atteint la valeur fixée, la lampe de commande 83 ne laisse plus passer le courant.
Un autre circuit de décharge auxiliaire est monté aux bornes du condensateur de marche 137. Il traverse une autre lampe 183, une résistance 185 et l'enroulement primaire 187 d'un trans- formateur auxiliaire 189. Cette lampe 183 est également, de pré- férence, du type valve à gaz, comme un thyratron et normalement non conductrice.
Le circuit de réglage de cettelampe part de sa grille de commande 191, passe dans une résistance de grille 193, une autre résistance 195 (aux bornes de laquelle agit une tension de polarisation, créée par une source appropriée, représentée par une batterie 197), la résistance 155 dans le circuit de dé- charge auxiliaire du condensateur de coupure 103, par l'enrou- lement primaire 187 du transformateur auxiliaire 189, la résis- tance 185 et aboutit à la cathode 199.
La tension de polarisation sur la résistance 195 suffit normalement à maintenir la lampe 183 non conductrice. Cependant, quand le circuit de décharge auxiliaire du condensateur de coupure 103 est fermé, le courant passe dans la lampe 153 et la. résistance 155 et crée une pulsation de tension dans la ré-
<Desc/Clms Page number 11>
sistance 155. Cette pulsation suffit pour annuler la. tension de polarisation et pour rendre la lampe 183 conductrice.
Le circuit de décharge du condensateur de marche 137 se ferme. Puis, quand la charge de ce condensateur atteint une va- leur prévue, un circuit de décharge se crée aux bornes de chacun des condensateurs 103 et 137, dont la décharge atteint une valeur importante. On voit qu'après un intervalle de coupure, le con- densateur 103 commence à se recharger et la lampe de commande 83 redevient conductrice.
On doit noter qu'il est préférable d'installer une liai- son mécanique, représentée par la ligne pointillée 200, entre les curseurs de la résistance 95 dans le circuit de charge du con- densateur de coupure 103, et de la. résistance 107 dans le circuit de décharge, initialement fermé, de ce même condensateur. Ce montage augmente la résistance du circuit de décharge quand la charge est plus faible.
Le but de cette liaison est de réduire la première pé- riode de coupure, si l'on augmente le réglage général de la période de coupure.
La première période de coupure a lieu avant l'arrivée du courant de soudure. Elle n'a donc pas besoin d'être aussi longue que les périodes de coupures suivantes, pour réaliser une soudure satisfaisante.
On peut réduire cette première période en augmentant la résistance du circuit de décharge, initialement fermé, on accroît ainsi la première charge du condensateur de coupure. De cette façon, le condensateur n'a pas besoin de recevoir une charge supplémentaire aussi importante avant le début de la période de marche.
Cette liaison entre les bras des résistances 95 et 107 permet de maintenir une résistance convenable dans le circuit de décharge.
<Desc/Clms Page number 12>
Un montage d'arrêt est installé pour stopper le fonction- nement du circuit de commande à temps après un nombre déterminé d'intervalles de temps. Le circuit d'arrêt comprend une lampe d'arrêt 201, de préférence du type valve à gaz, comme un thyratron dont la plaque 203 et la cathode 205 sont en série avec l'enrou- lement primaire 207 d'un transformateur auxiliaire 209 et une résistance 211. L'enroulement secondaire 213 du transformateur d'alimentation 87 relie la résistance 211 à la plaque 203.
L'enroulement secondaire 215 du transformateur auxiliaire 209 est monté en parallèle, par l'intermédiaire d'un redresseur 217, aux bornes d'une résistance 161, du circuit de commande de la lampe 153 dans le circuit auxiliaire de décharge du condensa- teur de coupure 163.
Si la lampe d'arrêt 201 est conductrice dans les demi- périodes positives, une tension apparaît aux bornes de la résis- tance 161 dans le circuit de commande de la lampe 153. La pola- rité et la valeur de cette tension sont telles qu'elles rendent la lampe 153 conductrice, quelle que soit la situation en charge ou en décharge du condensateur de marche 137.
Par conséquent, le condensateur de coupure 103 ne se charge effectivement pas, tant que la lampe 153 est conductrice dans chaque demi-période positive.
Le circuit de commande de la lampe d'arrêt 201 part de la grille de commande 218 de cette lampe, traverse une résistance de grille 219, un condensateur d'arrêt 221, un conducteur 223, un contact intermédiaire 224 sur un autre potentiomètre 225, monté en parallèle avec le potentiomètre 169, la résistance 171, la résistance 211, l'enroulement primaire 207 et aboutit à la cathode 205.
La tension de polarisation, fournie par le potentiomètre 225 et la résistance 171, maintiennent normalement la lampe d'arrêt 201 non conductrice.-
<Desc/Clms Page number 13>
Un circuit de décharge est monté en parallèle sur le condensateur d'arrêt 221. Il comprend une résistance 229 et un autre contact 231, primitivement fermé, du relais 111.
Le condensateur d'arrêt 221 est également relié à un autre circuit, partant de la borne gauche d'un autre enroulement secondaire 233 du transformateur d'alimentation 87, traversant la plaque 235 et la cathode 237 d'une autre lampe 239, une ré- sistance 241, un rhéostat 243, le condensateur d'arrêt 221, un conducteur 223 et aboutissant à la borne droite de l'enroulement secondaire 233.
Ainsi, quand le relais 111 est alimenté, le condensateur d'arrêt 221 se charge à une valeur prévue, déterminée par le ré- glage du rhéostat 243, toutes les fois où la lampe 239 est conductrice.
Le circuit de commande de la lampe 239 part de la grille de commande 245 de cette lampe, traverse une résistance de grille 247, l'enroulement secondaire 249 du transformateur auxiliaire 189, une autre résistance 251 et aboutit à la cathode 237. Un condensateur 253 et une résistance 255 en série sont montés en dérivation de l'enroulement secondaire 249. Une tension de pola- risation apparaît aux bornes de la résistance 251. Elle suffit normalement à maintenir la lampe 239 non conductrice. Cependant, une pulsation de tension supplémentaire est introduite dans le circuit de commande de lampe 239, au moyen d'une décharge du condensateur de marche 137, en passant par l'enroulement primaire 187 du transformateur auxiliaire 189.
Comme la pulsation de tension est extrêmement brève et a lieu tout au début d'une demi- période positive de la lampe 239, le condensateur 253 est dis- posé pour rendre la lampe conductrice pendant une demi-période, afin de fournir au condensateur d'arrêt 221, un supplément de charge.
La lampe 239 ne devient conductrice qu'après la lampe 183. Comme d'autre part la lampe 183 suit la lampe 153, le phéno-
<Desc/Clms Page number 14>
mène est si rapide, que la lampe 239 ne laisse passer le courant que tout près du début d'une demi-période. Par conséquent, le condensateur d'arrêt 221 se charge par paliers. Il reçoit un supplément prévu de charge à chaque décharge du condensateur 137. Après un nombre fixé de décharges du condensateur de mar- che, déterminé par le réglage du rhéostat 243, la charge du con- densateur d'arrêt devient suffisante pour rendre la lampe d'arrêt conductrice et pour arrêter le fonctionnement du circuit à temps.
La manoeuvre du système peut commencer par la fermeture de l'interrupteur à bouton-poussoir 135, qui alimente le relais 111.
Les contacts du relais 109, 151 et 231 ouvrent les cir- cuits de décharge, montés sur les condensateurs de coupure, de marche et d'arrêt 103,137 et 221; le condensateur de coupure 103 commence à se charger à une valeur prévue. Après un intervalle de temps, que le réglage du rhéostat 107 peut rendre relativement bref, la charge du condensateur de coupure 103 suffit à rendre conductrice la lampe de commande 83, pendant les demi-périodes positives de son voltage d'alimentation.
Pendant que la. lampe de commande 83 laisse passer le courant, un voltage apparaît aux bornes de la résistance de sor- tie 77 et rend conductrice la première lampe auxiliaire 71. Les connexions sont réalisées pour faire coïncider les demi-périodes positives de la lampe de commande 83, de la lampe d'allumage 23 et de l'ignitron correspondant 11.
Quand la première lampe auxiliaire 71 est conductrice, elle annule effectivement la tension de polarisation du transfor- mateur de commande 63, ce qui permet à la lampe d'allumage 23 de rendre conducteur l'ignitron 11, à l'instant de la demi-période déterminée par le transformateur de pointe 61.
A la demi-période suivante, le montage a double alter- nance laisse passer le courant dans la. deuxième lampe auxiliaire - 73. Celle-ci rend conducteur l'autre ignitron 13. Il est évident
<Desc/Clms Page number 15>
que si la lampe de commande 85 devient conductrice à chaque demi- période positive, les ignitrons 11 et 13 laissent alternativement passer le courant à des demi-périodes successives et @ le transformateur de soudure 3.
Pendant que la lampe de commande 83 est conductrice, le condensateur de marche 137 se charge à une valeur prévue. Après un intervalle de temps également fixé, la charge de ce condensa- teur est suffisante pour rendre conductrice la lampe 153, afin ,de fermer le circuit de décharge auxiliaire monté sur le con- densateur de coupure 103.
Le condensateur se décharge dans la résistance 155, pour rendre conductrice l'autre lampe 183, ce qui ferme le circuit de décharge auxiliaire, monté sur le condensateur de marche 137.
La décharge de ce condensateur dans le transformateur auxiliaire 189 rend la lampe 239 conductrice pendant une seule demi-période positive et fournit un supplément de charge au condensateur d'arrêt 221.
A moins que le rhéostat 243, dans le circuit de charge du condensateur d'arrêt 221, ne soit réglé que pour une seule période de fonctionnement, le premier supplément de charge du condensateur d'arrêt 221 est insuffisant pour rendre conductri- ce la lampe d'arrêt 201.
Quand la charge du condensateur de coupure 103 tombe au-dessus de la valeur prévue, la lampe de commande 62 ne de- vient plus conductrice dans une demi-période positive.
Comme le condensateur de coupure est pratiquement déchar- gé, la lampe 133, dans son circuit de décharge auxiliaire rede- vient de nouveau non conductrice. Le condensateur de coupure commence à se recharger. La période de coupure dure autant que le circuit de décharge à travers la résistance 107 n'est pas utilisé.
L'opération se répète alors de telle façon, qu'après un - intervalle de temps déterminé, la lampe de commande 83 devient
<Desc/Clms Page number 16>
conductrice et le reste pendant une durée prévue.
Après un nombre d'opérations complètes, prévu et déter- miné par le réglage du rhéostat 243, situé dans le circuit de charge du condensateur d'arrêt 221, la charge de ce condensateur devient suffisante pour rendre conductrice la lampe d'arrêt 201.
Une pulsation de tension est alors appliquée dans le circuit de commande de la lampe 153, dans le circuit de décharge du condensateur de coupure 103. Cette pulsation suffit à rendre la lampe conductrice à chaque demi-période, où le condensateur tend à se charger.
On empêche ainsi un fonctionnement ultérieur du circuit de commande à temps.
On peut obtenir une nouvelle série d'opérations, en ouvrant l'interrupteur à bouton-poussoir 135, pour remettre le système en position de marche, puis en refermant l'interrupteur.
Le système représenté suppose la manoeuvre manuelle de l'interrupteur à bouton-poussoir 135, qui est maintenu fermé pen- dant toute la soudure. Mais il est clair que l'interrupteur peut recevoir une commande automatique, comme par exemple des circuits successifs ou d'autres moyens appropriés de commande de relais 111.
On notera qu'on a représenté, entre la grille de commande et la cathode de chaque thyratron, les capacités de dérivations habituelles. On a représenté des thyratrons du type à chauffage indirect mais l'on a omis les connexions habituelles d'alimen- tation des filaments, pour simplifier la figure.
Ce qui précède correspond à la description et à la re- présentation d'une réalisation particulière de cette invention, mais naturellement des modifications sont possibles sans s'écarter du principe de l'invention, qui n'est donc pas limitée à cette réalisation particulière.
<Desc / Clms Page number 1>
Electric time control system
This invention relates to an electronic timing control system, in particular that for use with a resistance welding station.
In a resistance welding station, for continuous or pulsed welding, for spot welding, built according to the teachings of the old technique, an alternating voltage source supplies, at spaced pulses, the transformer. welding.
Each pulse comprises a determined number of half periods of the supply voltage. A time interval, made up of another determined number of half-periods, separates the successive pulsations.
The time during which current is supplied to the welding transformer is called the "on period", while the interval between two successive pulses is called "the off period".
<Desc / Clms Page number 2>
Sometimes a control is installed in time, acting on the whole system, and stopping the flow of current to the welding transformer, after a determined number of complete operations: each of these includes an on period and a cut-off period.
The various objects of this invention are as follows:
To establish a new electronic time control system, intended to control a welding station, either with resistance for continuous welding or with pulsation for spot welding.
To establish a new and improved on-time control system for the above types of welding stations, which is safer to operate and less expensive to build and maintain.
To establish a new and improved control circuit, intended to supply an apparatus by spaced pulses.
Each pulse and each interval between successive pulses have a fixed duration.
Establish a new and simplified system for controlling in time a series of operations, each comprising a first and then a second interval, of planned durations.
To establish a new and improved control circuit, intended to supply an apparatus by spaced pulses.
Each pulse and each interval between successive pulses have an expected duration. A device removes power after a specified number of pulses.
In accordance with this invention, there is provided a timing control system, used to power an impedance apparatus with a voltage source and comprising a normally non-conductive electronic control lamp in series with the source and the apparatus.
The lamp is mounted so as to allow current to flow when the charge of a first capacitor reaches a value
<Desc / Clms Page number 3>
planned. A first circuit tends to charge the first capacitor to a determined value.
A second circuit is arranged to charge a second capacitor to a fixed value, only while the lamp is conductive.
When the charge of the second capacitor reaches a certain value, a discharge circuit is closed on each of the capacitors, until they are practically discharged.
The lamp therefore becomes non-conductive a determined time interval after having first become conductive. The system is restarted automatically, until a determined number of operations has occurred. At this moment, a shutdown circuit acts, which prevents the recharging of the first capacitor and consequently the restarting of the system.
In a resistance soldering system, the voltage appearing at the terminals of the impedance device, when the lamp is conductive, can be used with a double-wave circuit to control the ignition of a pair of lamps. main mounted in opposition, between an alternating voltage source and the primary winding of the welding transformer.
The novel features considered to be specific to this invention are set forth in detail in the attached summary.
However, the invention itself, with its additional aims and advantages, will be better understood by reading the following description of a particular embodiment, with reference to the accompanying figure.
The single figure shows schematically the circuits of a control system, made according to this invention.
As shown in this figure, the primary winding 5 of a welding transformer 3, is connected to two lines 7 and
<Desc / Clms Page number 4>
9 of the AC voltage supply network, by means of two electronic lamps 11 and 13, of the gas valve type such as ignitrons and reversed mounted.
The secondary 15 of this transformer 3 is connected to the supply current by means of a pair of welding electrodes 17 and 19 and by the piece to be welded 21 placed between the two electrodes.
Another electronic lamp 23, of the valve type, preferably a gas atmosphere lamp, such as a thyratron is connected by its plate 25 to the plate 27 of the first ignitron 11 by means of a resistor 29, limiting the value. current. Filament 31 of lamp 23 is connected to filament 33 of the first ignitron. Likewise the lamp 35; of an identical type, has its plate 37 connected to the plate 39 of the second ignitron 13 by means of a resistor-limiter 41. Its filament 53 is connected to the filament 55 of the second ignitron.
These lamps 23 and 35 will be referred to below as the first and second ignition lamps respectively.
During a half-period of supply voltage of a certain polarity, the plate 27 of the first ignitron 11 is positive with respect to the filament 57 of this lamp. If during this half-period the first ignition lamp 23 becomes conductive, current flows through the first ignition lamp 23, into the filament 33 and the plate 57 of the first ignitron 11; this ignitron becomes a conductor.
Likewise, during a half period of supply voltage of opposite polarity, the plate 39 of the second ignitron 13 becomes positive with respect to the filament 59 of this lamp and, if the second ignition lamp 35 becomes conductive during this time. half-period, the current passes through the filament 55 and the cathode 59 of the second ignitron 13; this ignitron becomes a conductor.
<Desc / Clms Page number 5>
The operation of the ignition lamps 23 and 35 is controlled by the combined effects of a peak transformer 61, a control transformer 63 and certain DC bias voltages. These voltages pass through resistors 65 and 67, located in the control circuits of the ignition lamps, extending from the control grid 64 to the filament 31 of the first ignition lamp 23 and the control grid 66. to the filament 53 of the second ignition lamp 35.
The AC voltage supply network supplies the peak transformer 61, via an auxiliary supply transformer 68 and a phase shift circuit 69. This peak transformer 61 tends to turn the lamps on. 'ignition 23 and 35 alternately conductive for two half-periods.
This tendency is normally overcome by the control transformer 63, which, supplied by the auxiliary transformer 68, creates an AC bias voltage.
In addition, two auxiliary lamps 71 and 73, preferably of the gas valve type, such as thyratrons, are mounted in opposition to each other and in parallel with the primary winding 75 of the transformer. control 63, When one of these lamps 71 and 13 is conductive, the bias voltage of the control transformer 63 is removed or greatly reduced and the peak transformer 61 turns on the corresponding ignition lamp 23 or 35 .
The first auxiliary lamp 71 is arranged so as to become conductive for a positive half-period only if a voltage exists across an output resistor 77 of an appropriate delay circuit. By positive half-period is meant a half-period in which the voltage applied to a lamp has a polarity such that this lamp lets current flow, if its control electrode receives an appropriate voltage.
<Desc / Clms Page number 6>
The second auxiliary lamp 73 is controlled by a half-wave arrangement 79, which makes it always conductive in each half-period, immediately following the half-period in which the first auxiliary lamp 71 is conductive.
Thus, as long as a voltage exists across the output resistor 77 in each positive half-period of the first auxiliary lamp 71, the ignitrons 11 and 13 are alternately conductive in successive half-periods. When no voltage exists across output resistor 77, the ignitrons remain non-conductive.
A more complete description can be found of the ignitron circuits, of the control circuits of the ignition lamps 23 and 35, of the supply circuits of the peak transformer 61 and of the control transformer 63 and of the assemblies. half-wave, as well as their operation, in U.S. Patent Application No. 702,204, filed October 9, 1946.
The output resistor 77 of the delay circuit is connected in series with another resistor 81 and a control lamp 83, between the terminals of the secondary winding 85 of a supply transformer 87, connected to the network.
The control lamp 83 is preferably of the valve type such as a thyratron. Its plate 89 is connected to the right terminal of the secondary winding 85. Its cathode 91 is connected, via resistors 77 and 81, to the left terminal of the same winding. Thus, the output resistor 77 is supplied only if the control lamp 83 is conductive.
Another circuit joins the right terminal of the secondary winding 85 to that of the left, passing through two adjustable resistors 93 and 95, the plate 97 and the cathode 99 of a rectifying lamp 101, a cut-off capacitor 103 and a conductor 105.
A discharge circuit is mounted in parallel on the cut-off capacitor 103, it includes an adjustable resistor
<Desc / Clms Page number 7>
107, a contact 109 of a relay 111, initially closed, and another resistance 113,
The control lamp adjustment circuit 83 starts from the control grid 115 of this lamp, passes through a grid resistor 116, an auxiliary capacitor 117; the potentiometer 121, between the intermediate contact 119 and the lower terminal, the cut-off capacitor 103, the conductor 105, the resistors 77 and 81 and ends at the cathode 91.
The auxiliary capacitor 117 is connected in parallel with a resistor 123 and another secondary winding 125 of the supply transformer 87. This assembly produces an alternating voltage in the auxiliary capacitor 117, which regulates approximately 90% of the voltage between plate and cathode the lamp 83 ..
The potentiometer 121 is mounted in parallel with another capacitor 127, mounted in series with the second plate 129 and the cathode of the rectifier 101, passing through another secondary winding 131 of the supply transformer 87.
A DC bias voltage therefore appears in the part of the potentiometer 121, located in the control lamp 115 adjustment circuit negative with respect to the cathode 91.
The combined voltage of potentiometer 121 and auxiliary capacitor 117 in control lamp adjustment circuit 83 is normally sufficient to keep this lamp non-conductive. However, it is visible that, if the contact 109 of the relay 111 is open to interrupt the discharge circuit across the cut-off capacitor 103, this capacitor is charged by the rectifier 101 to a value fixed in advance. The polarity of the charge of this capacitor is such that the control gate 83 becomes more positive.
When the charge of the cut-off capacitor 103 reaches a fixed value, the resulting voltage in the control lamp control circuit 83 therefore exceeds the positive, "critical" value necessary to make this lamp conductive in a positive half-period. .
<Desc / Clms Page number 8>
The pulses, created in the auxiliary capacitor 117, make the control lamp conductive towards the start of each positive half period. This lamp remains conductive as long as the charge of the cut-off capacitor remains greater than or equal to the value, for which the resulting voltage in the adjustment circuit exceeds the critical positive voltage.
The operating coil 133 of the relay 111, as well as the push-button switch 135, is mounted so as to be supplied by the auxiliary transformer 68, at the closing of the starting device.
It is then evident that the control lamp 83 is made conductive for a desired time interval, after the closing of the push button 135. This closing interrupts the discharge circuit of the cut-off capacitor 103, in order to allow the charging of this capacitor. .
The duration of this time interval naturally depends on the value of the charge of the capacitor 103, determined by the setting of the rheostats 93 and 95 in the charge circuit. This time interval constitutes the cutoff period.
While the. control lamp 83 is made conductive during successive positive half-periods, output resistor 77 is energized and causes ignition of ignitrons 11 and 13, controlling the welding transformer.
A second capacitor, run capacitor 137, is connected in parallel with output resistor 77 so as to. be charged by the current flowing through the control lamp 83. This circuit leaves the cathode 91 of the control lamp 83, passes through a rheostat 139, another resistor 141, the plate 143 and the cathode 145 of another rectifying lamp 147 , run capacitor 137 and conductor 105 and terminate at the left terminal of secondary winding 85.
A discharge circuit is connected in parallel on the run capacitor 137, through a resistor 149 and
<Desc / Clms Page number 9>
another contact 151 of relay 111, originally closed.
As long as the relay 111 is energized, the running capacitor 137 is obviously charged only if the control lamp 83 lets through a quantity of current, determined by the setting of the rheostat 139.
An additional discharge circuit is mounted in parallel on the cut-off capacitor 103. It comprises another lamp 153, normally non-conductive, of the gas valve type, such as a thyratron and a resistor 155. The adjustment circuit of this lamp leaves gate 159, another resistor 161, a third resistor 163, an intermediate terminal 167 of a potentiometer 169, leaves the portentiometer through the lower terminal, passes through a resistor 171, the running capacitor 137, a conductor 173, resistor 155 in the additional cut-off capacitor discharge circuit 103 and terminates at cathode 175 of lamp 153.
Initially, no voltage exists across resistor 161 of the la.mpe adjustment circuit 153, but there is a pulsating DC voltage in the form of a full wave; a rectified and inverted alternating voltage appears in resistor 163, coming from another secondary winding 165 of the supply transformer 87, passing through rectifiers 168.
Potentiometer 169 is mounted in series with resistor 171 across another secondary winding 177 of power transformer 87, through another plate 179 and cathode 145 of rectifier 147.
A capacitor 181 is taken in parallel with the potentiometer 169 and 1a. resistance 171 mounted in series. In this way, a low ripple DC bias voltage is applied to the adjustment circuit of the lamp 153 by the potentiometer 169 and the resistor 171.
<Desc / Clms Page number 10>
The combination of the. bias voltage, across potentiometer 169 and resistor 171, and voltage across the other resistor 163, is negative enough to keep lamp 153 normally non-conductive.
However, if the charge of the running capacitor 137 reaches a fixed value, the. resulting voltage in the adjustment circuit. lamp 153 makes this lamp conductive at the start of each half-cycle of the AC supply voltage.
When this lamp 153 is conductive, it will remain so until the cut-off capacitor 103 is substantially completely discharged through this lamp. This discharge is very rapid. When it reaches the fixed value, the control lamp 83 no longer lets the current flow.
Another auxiliary discharge circuit is mounted across the terminals of the run capacitor 137. It passes through another lamp 183, a resistor 185 and the primary winding 187 of an auxiliary transformer 189. This lamp 183 is also, of pre-. ference, of the gas valve type, like a thyratron and normally non-conductive.
The adjustment circuit of this lamp starts from its control gate 191, passes through a gate resistor 193, another resistor 195 (across which a bias voltage acts, created by a suitable source, represented by a battery 197), resistor 155 in the auxiliary discharge circuit of cut-off capacitor 103, through primary winding 187 of auxiliary transformer 189, resistor 185 and terminates at cathode 199.
The bias voltage across resistor 195 is normally sufficient to keep lamp 183 non-conductive. However, when the auxiliary discharge circuit of the cut-off capacitor 103 is closed, current flows to the lamp 153 and 1a. resistance 155 and creates a voltage pulsation in the re-
<Desc / Clms Page number 11>
sistance 155. This pulsation is sufficient to cancel the. bias voltage and to make the lamp 183 conductive.
The run capacitor 137 discharge circuit closes. Then, when the charge of this capacitor reaches an expected value, a discharge circuit is created across each of the capacitors 103 and 137, the discharge of which reaches a significant value. It can be seen that after a cut-off interval, the capacitor 103 begins to recharge and the control lamp 83 becomes conductive again.
It should be noted that it is preferable to install a mechanical connection, shown by the dotted line 200, between the sliders of resistor 95 in the load circuit of cut-off capacitor 103, and Ia. resistor 107 in the initially closed discharge circuit of this same capacitor. This arrangement increases the resistance of the discharge circuit when the load is lower.
The purpose of this connection is to reduce the first cutoff period, if the general setting of the cutoff period is increased.
The first cut-off period takes place before the arrival of the welding current. It therefore does not need to be as long as the following cut-off periods, to achieve a satisfactory weld.
This first period can be reduced by increasing the resistance of the discharge circuit, initially closed, thus increasing the first charge of the cut-off capacitor. In this way, the capacitor does not need to receive such a large additional charge before the start of the run period.
This connection between the arms of resistors 95 and 107 makes it possible to maintain a suitable resistance in the discharge circuit.
<Desc / Clms Page number 12>
A stop circuit is installed to stop the operation of the control circuit in time after a fixed number of time intervals. The stop circuit comprises a stop lamp 201, preferably of the gas valve type, such as a thyratron whose plate 203 and cathode 205 are in series with the primary winding 207 of an auxiliary transformer 209 and a resistor 211. The secondary winding 213 of the power supply transformer 87 connects the resistor 211 to the plate 203.
The secondary winding 215 of the auxiliary transformer 209 is connected in parallel, via a rectifier 217, across a resistor 161, of the lamp control circuit 153 in the auxiliary capacitor discharge circuit. cut-off 163.
If the stop lamp 201 is conductive in the positive half cycles, a voltage appears across resistor 161 in the control circuit of the lamp 153. The polarity and value of this voltage are such that 'they make the lamp 153 conductive, regardless of the charging or discharging situation of the running capacitor 137.
Therefore, the cutoff capacitor 103 does not effectively charge, as long as the lamp 153 is conductive in each positive half-cycle.
The control circuit of the stop lamp 201 starts from the control grid 218 of this lamp, passes through a grid resistor 219, a stop capacitor 221, a conductor 223, an intermediate contact 224 on another potentiometer 225, mounted in parallel with potentiometer 169, resistor 171, resistor 211, primary winding 207 and leads to cathode 205.
The bias voltage, supplied by potentiometer 225 and resistor 171, normally keeps stop lamp 201 non-conductive.
<Desc / Clms Page number 13>
A discharge circuit is mounted in parallel on the stop capacitor 221. It comprises a resistor 229 and another contact 231, originally closed, of the relay 111.
The stop capacitor 221 is also connected to another circuit, starting from the left terminal of another secondary winding 233 of the supply transformer 87, passing through the plate 235 and the cathode 237 of another lamp 239, a re - sistor 241, a rheostat 243, the stop capacitor 221, a conductor 223 and ending at the right terminal of the secondary winding 233.
Thus, when relay 111 is energized, shutdown capacitor 221 charges to an expected value, determined by the setting of rheostat 243, whenever the lamp 239 is conductive.
The control circuit of the lamp 239 starts from the control grid 245 of this lamp, passes through a grid resistor 247, the secondary winding 249 of the auxiliary transformer 189, another resistor 251 and ends at the cathode 237. A capacitor 253 and a resistor 255 in series are branched off from secondary winding 249. A bias voltage appears across resistor 251. This is normally sufficient to keep lamp 239 non-conductive. However, an additional voltage pulse is introduced into the lamp control circuit 239, by means of a discharge of the run capacitor 137, passing through the primary winding 187 of the auxiliary transformer 189.
Since the voltage pulse is extremely short and takes place at the very beginning of a positive half period of lamp 239, capacitor 253 is arranged to make the lamp conductive for half a period, in order to provide the capacitor with d 'stop 221, an additional charge.
The lamp 239 does not become conductive until after the lamp 183. Since, on the other hand, the lamp 183 follows the lamp 153, the pheno-
<Desc / Clms Page number 14>
The lead is so rapid that the lamp 239 does not allow current to pass until very close to the start of a half-cycle. Therefore, the stop capacitor 221 charges in stages. It receives a predicted additional charge at each discharge of capacitor 137. After a fixed number of discharges of the running capacitor, determined by the setting of rheostat 243, the charge of the shutdown capacitor becomes sufficient to make the lamp. conductive shutdown and to stop the circuit operation in time.
The operation of the system can begin by closing the push-button switch 135, which powers the relay 111.
The relay contacts 109, 151 and 231 open the discharge circuits, mounted on the cut-off, on and off capacitors 103, 137 and 221; the cutoff capacitor 103 begins to charge to an expected value. After an interval of time, which the adjustment of the rheostat 107 can make relatively short, the charge of the cut-off capacitor 103 is sufficient to make the control lamp 83 conductive, during the positive half-periods of its supply voltage.
While the. control lamp 83 lets current flow, a voltage appears across the output resistor 77 and makes the first auxiliary lamp 71 conductive. The connections are made to make the positive half-periods of the control lamp 83 coincide, ignition lamp 23 and the corresponding ignitron 11.
When the first auxiliary lamp 71 is conductive, it effectively cancels the bias voltage of the control transformer 63, which allows the ignition lamp 23 to turn the ignitron 11 on at the time of half-life. period determined by peak transformer 61.
In the following half-period, the double-alternation circuit allows the current to pass through the. second auxiliary lamp - 73. This makes the other ignitron conductive 13. It is obvious
<Desc / Clms Page number 15>
that if the control lamp 85 becomes conductive at each positive half-period, the ignitrons 11 and 13 alternately allow current to flow at successive half-periods and @ the welding transformer 3.
While the control lamp 83 is conducting, the run capacitor 137 charges to an expected value. After an equally fixed time interval, the charge of this capacitor is sufficient to make the lamp 153 conductive, in order to close the auxiliary discharge circuit mounted on the cut-off capacitor 103.
The capacitor discharges in resistor 155, to make the other lamp 183 conductive, which closes the auxiliary discharge circuit, mounted on the run capacitor 137.
The discharge of this capacitor in the auxiliary transformer 189 makes the lamp 239 conductive for a single positive half-cycle and provides additional charge to the shutdown capacitor 221.
Unless rheostat 243, in the charge circuit of stop capacitor 221, is set for only one period of operation, the first additional charge of stop capacitor 221 is insufficient to make the lamp conductive. stop 201.
When the charge of the cut-off capacitor 103 drops above the expected value, the control lamp 62 no longer becomes conductive within a positive half-period.
As the cut-off capacitor is nearly discharged, the lamp 133 in its auxiliary discharge circuit again becomes non-conductive. The cut-off capacitor begins to recharge. The cut-off period lasts as long as the discharge circuit through resistor 107 is not used.
The operation is then repeated in such a way that after a determined time interval the control lamp 83 becomes
<Desc / Clms Page number 16>
driver and the rest for a scheduled period.
After a number of complete operations, foreseen and determined by the adjustment of the rheostat 243, located in the charging circuit of the stop capacitor 221, the charge of this capacitor becomes sufficient to make the stop lamp 201 conductive.
A voltage pulse is then applied in the control circuit of the lamp 153, in the discharge circuit of the cut-off capacitor 103. This pulsation is sufficient to make the lamp conductive at each half-period, when the capacitor tends to charge.
This prevents further operation of the control circuit in time.
A further series of operations can be performed by opening pushbutton switch 135 to return the system to the on position and then closing the switch.
The system shown assumes manual operation of push button switch 135, which is held closed throughout the weld. But it is clear that the switch can receive an automatic control, such as for example successive circuits or other suitable relay control means 111.
It will be noted that between the control grid and the cathode of each thyratron, the usual branching capacities have been shown. Indirect heating type thyratrons have been shown, but the usual filament feed connections have been omitted, to simplify the figure.
The above corresponds to the description and to the representation of a particular embodiment of this invention, but of course modifications are possible without departing from the principle of the invention, which is therefore not limited to this particular embodiment. .