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SYSTEME DE REGLAGE DE GRANDEURS PHYSIQUES.
On connait déjà les systèmes de réglage, dans lesquels la grandeur physique à régler influence -via un tâteur - un rhéostat incôr- poré dans un couplage en pont ou différentiel, le réglage étant assuré par un relais à zéro, respectivement différentiel.
Dans le cas, où l'étendue de réglage tolérée pour le rhéostat peut seulement être très réduite, tel que.par exemple dans les thermomètres à résistance, ou quand il s'agit seulement d'une variation très réduite du produit de me- surage, comme par exemple dans les mesureurs de dilatation à résistances,ces systèmes de.réglage ne conviennent pas pour la commande directe de relais à zéro techniquement relativement robustes, tels que par exemple les relais différentiels.
Dans ces cas, on applique plutôt des instruments sensibles à bobine rotati- ve, respectivement-en croix. Or ces instruments,nécessitent l'emploi d'un dispositif tâteur mécanique pour pouvoir influencer des contacts de commande.
Il en résulte qu'ils ne sont pas applicables dans les dispositifs de régla- ge, dans lesquels les grandeurs varient très rapidement. Les autres systèmes tâteurs, tels que ceux du type photoélectrique ou à haute fréquence.présen- tent l'inconvénient, que les lampes à incandescence et les tubes électroni- . ques qu'ils appliquent nont qu'une durée relativement réduite, en.sorte qu'ils n'offrent pas une sécurité pratique suffisante.
Le même inconvénient est rencontré lorsqu'on applique des .amplificateur$ à tu- bes électroniques. ' .
La présente invention concerne un système de réglage de grandeurs physiques, selon lequel les inconvénients susdits sont écartés par le fait, qu'une source de résistance, disposé dans un circuit de mesurage, alimenté par courant continu, commande, via au moins un amplificateur magnétique, un relais, contrôlant la position, d'un organe de réglage.
Le.dessin annexé schématise quelques exemples d'exécution non limitatifs de l'objet de la présente invention.
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La figure 1 représente' un système pour le réglage de la tem- pérature dans une installation thermique à réglage alterné;- la figure 2 schématise un'dispositif'de reprise rigide dans un système de réglage suivant la fig. 1 ;
La figure 3 schématise un système de réglage à raccordement diffé- rentiel;
La figure 4 représente un système de réglage opérant progressi- vement et comportant un relais à enroulement de compensation;
La figure 5 schématise un système de réglage opérant progres- sivement, comportant deux amplificateurs magnétiques;
La figure 6 représente un système de réglage progressif à re- prise électrique dans le circuit de mesurage;
La figure 7 schématise un système de réglage à reprise sollici- tant un amplificateur magnétique;
La figure 8 représente un système de réglage à reprise élasti- que.
Dans l'exemple de la figure 1, on envisage le réglage de la température dans une installation thermique.
La température à régler est contrôlée par une résistance sensible à la chaleur 1, incorporée dans une des branches d'un circuit de mesurage conçu comme pont de mesurage. Ce dernier comprend trois résistances constantes 2, 3 et ±, et une résistance variable , destinée à établir la valeur de base de la température à régler. Le pont de mesurage est alimenté, à par- tir d'un réseau à courant alternatif, par du courant continu à l'interven- tion d'un transformateur 6 comportant un enroulement secondaire à prise mé- diane 7, et d'un redresseur 8.
L'enroulement de commande 10 d'un amplificateur magnétique est-via une ré- sistance réglable 2 - raccordé à la diagonale de sortie du pont de mesurage.
Suivant le dessin, l'amplificateur magnétique est, préférablement et d'une façon connue, incorporé dans un système à saturation automatique', mais il peut aussi bien être mis dans un.système à excitage automatique.
L'amplificateur magnétique comporte deux enroulements de charge 13. raccor- dés aux bornes de sortie de l'enroulement secondaire du transformateur 6, via des redresseurs 12.
D'autre part, les enroulements 13 sont mutuellement reliées.et., via un re- lais polarisé 14, constituant la charge et commandant par exemple un brûleur à huile automatique 15, ils sont raccordés à la prise médiane 7 de l'enrou- lement secondaire du transformateur. Le relais 14 reçoit des impulsions de courant continu ; condensateur de rectification 16, .dispose parallèle- ment, audit relais 14, rectifie les impulsions de courant continu., .d'où résul- te que le relais opère sans tremblements, ledit condensateurisolant encore 1' inductivité du relais 14 par rapport à l'amplificateur magnétique 11. afin d'assurer l'opération stable de ce dernier.
Pour les impédances minimes la capacité nécessaire sera relativement grande.
Dans ce cas, le condensateur 16 peut être remplacé par un redresseur, assu- rant le retour de la décharge de l'inductivité du relais. Il va de soi., que dans l'amplificateur magnétique, on prendra toutes dispositions pour le ré- glage efficace du point de travail et pour en augmenter la sensibilité.
Ainsi par exemple, les -caractéristiques de l'amplificateur magnétique peuvent être orientées en vue de satisfaire à certaines conditions désirées, en pré- voyant une excitation préliminaire positive ou négative par un courant continu., ou une pré-excitation par un aimant permanent.
La fig. 1 montre un tel système de préexcitation, comprenant un enroulement de pré-excitation 18, raccordé au redresseur-8¯, à l'intervention d'une résis- tance préliminaire 17.
De plus, en appliquant un accouplement de retour, appropr,ié au courant de char- ge. on peut encore améliorer les caractéristiques de l'amplificateur. Si l'on applique un accouplement de retour relativement fort, on peut 'obtenir'un effet
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de basculement, très avantageux dans'l'opération d'un relais, vu que'ce dernier opérera plus rapidement et produira une pression de contact Beau- coup plus forte; à cette fin, le dispositif -de la figure 1 comprend un ac- couplement de retour, comportant un enroulement de retour 209 disposé en parallèle sur le relàis 14, en série avec une résistance réglable 19.
Le dispositif sudécrit fonctionne comme'suit:Lorsque la température du médium de l'installation thermique à surveiller corres- pond à la valeur de base déterminée par la résistance réglable 2,9 le pont de mesurage est équilibré, et l'enroulement de commande ne reçoit pas de courant. Les relations sont choisies de façon que, dans ces condi- tions, l'excitation du relais 14 est minime., en sorte que le brûleur à huile automatique 15 est hors d'emploi. Lorsque la température''du médium diminue,la valeur de la résistance sensible à la chaleur est réduite1' équilibre du pont de mesurage disparaît, et l'enroulement de commande 9. garde un courant de commande, dirigé en sorte que le circuit de charge de l'amplificateur magnétique reçoit un. courant élevé..
Il en résulte l'excita- tion du relais 14 et la mise en marche du brûleur à huile automatique.
Aussitôt que le médium atteint, reprend ou dépasse la température de base, le brûleur à huile 15 est à nouveau mis' hors service. Par l'amplification très forte,, assurée par l'amplificateur magnétique, on obtient une sensi- bilité de réglage importante.
Il en résulte que la différence de commutation, c'est-à-dire la différence de température entre la mise en circuit et la mise hors circuit du relais 14 est relativement réduite.
Dans certains cas, par exemple dans les brûleurs à huile, la petite diffé- rence de commutation produit une fréquence de commutation élevée, en sorte que le relais 1 est chargé de façon inadmissible.
Toutefois, cette situation peut être évitée facilement, en réduisant la sen- sibilité de réglage par la résistance de rappel réglable 19.
Le même résultat peut encore être obtenu par l'adoptation de la résistance réglable 9 dans le circuit de commande, ou par une résistance, disposée en parallèle avec l'enroulement de commande 10.
Dans le premier cas, la constante de temps de l'amplificateur diminue, et dans le deuxième cas elle augmente. Dans certaines installations, le cas peut se présenter, que la fréquence de commutation est trop petite, ce qui, par exemple dans la commande du clapet d'air d'une chaudière à cokes, peut entraîner une mauvaise combustion. De plus, la température du médium devient proportionnellement très basse.
Dans ces cas, le système de réglage selon la figure 1 peut être muni d'un dis- positif de remise rigide.
La fige 2 schématise un tel système de réglage. En l'occurrence., le relais 14 contrôle un circuit, comprenant un électro-aimant/clapet d'air 40.
Le pont de mesurage comporte seulement deux résistances sensibles à la chaleur 21, respectivement 22, provoquant le chauffage de la résistance 22. par une résistance de chauffe 23 disposée en parallèle avec l'électro-aimant 40, lors- que le clapet d'air est .ouvert, c'est-à-dire quand le système de réglage intro- duit l'apport de chaleur dans l'installation thermique.
La résistance 21 n'est cependant pas chauffée, et elle sert à compenser la température ambiante.
Les deux résistances 21-22 sont prévus dans deux branches électriquement oppo- sées du pont de mesurage, de façon que les variations de la température ambian- te n'influencent pas l'équilibre du pont de mesurage et la précision du régla- ge.
La résistance de reprise chauffée 22 et la résistance sensible à la chaleur 21 surveillant le médium sont intercalées dans deux branches électriquement coopérantes du pont de mesurage.
Si la température de médium s'abaisse en dessous de la valeur de base, la résistance 1 provoque l'ouverture du clapet d'air, à l'intervention du relais 14 et de l'électro-aimant 40.
Simultanément, la résistance de chauffe 23 est mise en circuit, et commence à chauffer la résistance de rappel 22.
Sans cette reprise, la fermeture du clapet d'air serait retardée à cause de
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l'inertie de l'installation thermique. Grâce au système de reprise susdé- crit, le pont de mesurage est influencé en sorte de provoquer la fermeture avancée du clapet d'air.
Les mêmes conditions interviennent lorsque la valeur de la température de base est dépassée. Dans ce cas également, on obtient un réglage à une fré- quence proportionnellement plus élevée, cette dernière étant également déter- minée par la constante de temps.
En choisissant judicieusement cette constante de temps, on peut donc influen- cer la fréquence de commutation.
La reprise susdécrite peut encore être assurée en intercalant la résistance de chauffe 23 pendant la fermeture du clapet d'air, c"est-à-dire qu'elle reçoit les impulsions complémentaires. Dans ce cas,la résistance sensible à la chaleur 22 est remplacée par une résistance 21.
Par l'opération alternée du système de réglage décrit, el chauffage de la résistance de reprise 21, dépend de la charge de l'installation thermique.
Chaque variation de la valeur de la résistance de reprise est accompagnée d'une variation correspondante de la résistance 1, et ainsi d'un changement approprié de la grandeur de l'état à régler, dépendant des variations de charge. Il en résulte une non-uniformité de la grandeur de l'état, en sorte que cette dernière ne peut être gardé constante endéans les limites de cette non- uniformité.
Cet inconvénient peut être écarté facilement en appliquant un dispositif de reprise élastique.
Dans ce but., il suffit de munir la résistance 21 antérieurement non chauffée, d'une résistance de chauffe, mise en et hors circuit en même temps que la résistance de reprise 23.
On obtient ainsi qu'à l'état quasi stationnaire, l'influence de la résistan- ce de reprise 22 sur le pont de mesurage est composé, la non-uniformité étant ainsi exclue.
La constante de temps de ce système de compensation est plus longue que celle de la reprise, en sorte que, pendant le processus dynamique d'équilibrage du réglage, il se produit une non-uniformité stabilisante temporaire. Ainsi la valeur finale de la grandeur de l'état à régler, est d'abord ajusté à la va- leur de base.
La figure 3 schématise encore une autre forme d'exécution du système de réglage, comportant un circuit de mesurage, à raccordement diffé- rentiel, au lieu du pont de mesurage appliqué dans les systèmes des figures 1 et 2. Ce raccordement différentiel comporte deux circuits raccordés en parallè- le, alimentés par un courant continu, provenant du redresseur 8 l'un des cir- cuits comportant une résistance 1, un enroulement de commande 101 et une résis- tance sensible à la chaleur 24, et l'autre circuit comprenant une résistance 25 pour le réglage de la valeur de base, un enroulement de commande 102 et une résistance sensible à la chaleur 26.
Sauf en ce qui concerne les deux enroulements de commande, raccordées en op- position l'une à l'autre,le circuit correspond à celuide la figure 2.
La résistance 24 est chauffée par une résistance de chauffe 27, disposée en parallèle avec l'électro-aimant., et sert de résistance de reprise, tandis que la résistance 26 sert de résistance de compensation.
Cette dernière peut, comme dit ci-devant, également être chauffée par une résistance de chauffe 28. représentée à la figure 3.
Ce dispositif fonctionne comme suit : Si la grandeur de l'état à mesurer, en 1' occurrence la température d'une installation thermique, correspond à la valeur de base établie par la résistance de réglage 25, les effets màgnétiques des deux enroulements de commande 101-102 s'annulent et l'excitation du relais 14 est minime.
Lors d'une déviation de la valeur de base, l'effet de l'un ou de l'autre enrou- lement de commande domine, selon le sens de la déviation.
Les proportions sont établies en sorte qu'en dessous de la valeur de base, le relais 14 est excité, tandis qu'au dessus de la valeur de base il est peu ex- @
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cité. Les proportions sont donc absolument analogues à celles dans le'rac- cordement en pont.
La résistance de reprise est aussi mise en circuit pendant l'excitation de 1' électro-aimant 20.
Par la chauffe simultanée de la résistance de chauffe compensatrice, on ob- tient à nouveau une reprise élastique. ' Sans cet effet de chauffe, la reprise est rigide.
Dans ce cas 'également, les deux résistances 24, 26 peuvent être'échangées, les impulsions complémentaires du relais 14 étant appliquées pour obtenir l' effet de chauffe susdit.
La figure 4 schématise un développement du système da la figu- re 1 en -or. dispositi@ de réglage à opération'progressive.
Ce réglage est obtenu par le fait que le relais 14 est muni d'un contact inverse, et est excité par un enroulement d'excitation 31, raccordé au re- dresseur 8, à l'intervention d'une résistance préliminaire 30.
L'enroulement d'excitation ±'est disposé en parallèle avec un condensateur de rectification 32.
La bobine du relais 14 reçoit son courant d'excitation de l'amplificateur magnétique 11.
Le contact inverseur 29 peut prendre deux positions extrêmes et une position neutre médiane.
L'organe de réglage de l'installation à contrôler, par exemple le robinet 33 est commandé par un moteur inverseur 34, dont le stator comporte deux e'nrou- . lements, pour les deux sens de rotation du rotor.
Lorsque la grandeur de l'état à régler correspond à la valeur de basé;, les propositions sont établies, en sorte que le contact inverseur 29 occupe sa position neutre médiane. Le robinet 33 garde alors sa position.
Ceci est obtenu par le fait, que l'excitation résultant de-la bobine du re- lais 14 et de l'enroulement d'excitation est réduite à zéro par une adapta- tion correspondante de la résistance préliminaire 30.
Lorsque la grandeur de l'état à régler s'écarte de la valeur de base, le cou- rant, fourni par l'amplificateur magnétique Il s'élève ou s'abaisse dans 1' enroulement du relais 14, suivant le sens de la déviation,,. l'excitation de l'enroulement du relais 14, ou celle de l'enroulement d'excitation 31 étant alors prédominante.
Suivant le cas, le contact inverseur 29 prend l'une ou l'autre position ex- trême, et le moteur-inverseur 34 ferme ou ouvre le robinet 33, la variation conséquente de l'alimentation du médium dans l'installation à surveiller' s'opposant ainsi à la déviation de la grandeur de l'état à régler.
Au lieu de l'enroulement d'excitation, le relais 14 peut aussi présenter un aimant permanent, dont le fonctionnement est établi., en sorte d'être annulé quand la bobine du relais 14 est excitée.
De plus, on prévoit encore de solliciter l'armature du relais 14 par un res- sort, de façon que la position neutre du contact inverseur correspond à ).. ' valeur de base.
En vue d'assurer la stabilité du processus de réglage, on doit prévoir dans le dispositif décrit, une valeur minima de la zone non sensible, c'est-à-dire chaque zone de la grandeur de l'état à régler, endéans laquelle le contact inverseur 29 se déplace de l'une position extrême à l'autre.
Le réglage de cette zone non sensible est assuré moyennant le choix judicieux de la résistance réglable 19 dans le circuit de rappel de l'amplificateur magnétique 11, ou bien de la résistance réglable dans'son circuit de commande.
Il va,de soi que la résistance réglable 2. pourrait être remplacé par une résis- tance, placée en parallèle avec l'enroulement de commande,
La figure 5 schématise un dispositif analogue à celui de la figu- re 4, dans.lequel, en vue de satisfaire aux conditions les plus rigoureuses au sujet du réglage précis, on applique deux amplificateurs magnétiques du genre décrite sollicitant un relais à enroulement 14-141, et raccordés en fré- quence indépendante. L'enroulement 14 du relais reçoit son courant d'excitation
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de l'amplificateur magnétique 11 tandis que l'enroulement 141 du'relais' est excité par l'amplificateur magnétique 111, les deux enroulements étant magnétiquement opposes.
Les enroulements de commande 10 et 101 de deux amplificateurs, disposés en série, sont raccordés à la sortie du pont, via la résistance réglable 9, et sont raccordés de façon telle, par rapport au sens du courant de sortie du pont, qu'ils commandent les deux amplificateurs en sens opposé..
Si maintenant la grandeur de l'état à régler correspond à la valeur de ba- se, le pont de mesurage est en équilibre, le courant de sortie du pont est nul, le courant dans les deux enroulements de commande étant donc également nul.
Les courants de sortie des deux amplificateurs 11 et 111 dans les bobines 14 et 141 sont identiques, de façon que leurs effets sur les relais s'annulent, le contact inverseur 29 occupant donc sa position médiane.
Dans ce cas également, cette situation persiste lors de variations de la ten- sion alternative d'alimentation, vue que les courants de sortie des amplifi- cateurs varient toujours d'une façon correspondante. Lors d'une déviation de la grandeur de l'état à régler, de la valeur de base, le pont est déséquili- bré et on obtient un courant de sortie, sollicitant les deux amplificateurs en sens inverse; il en résulte que le courant de sortie de 1?un des amplifica- teurs augmente, tandis que celui de l'autre diminue.
L'effet magnétique de l'enroulement du relais, traversé du courant le plus fort, domine, et le contact inverseur est mis dans une de ses positions extrêmes.
Ce fonctionnement se répète à chaque variation, dans l'un sens ou dans l'autre., de l'état de la grandeur à régler, en sorte que l'effet de réglage envisagé est atteint. Il va de soi, qu'une commutation correspondante peut être obte- nue à l'aide d'un circuit en raccordement différentiel.
De plus si l'on applique un contact inverseur 29 à un seul contact fixe, le dispositif susdécrit peut être appliqué comme dispositif de réglage alterné, avec l'avantage de l'indépendance des tensions.
Cette indépendance de tensions peut aussi être obtenue lorsqu'on applique un seul amplificateur magnétique.
Commes les variations de la tension du réseau sollicitent l'amplificateur magnétique de deux côtés, notamment., d'une part, via les enroulements de char- ge ,et,d'autre part, via l'enroulement de pré-excitation 18,il sera possi- ble., moyennant un réglage judicieux du courant de pré-excitation, de compenser ces deux effets.
Il en résulte en tout cas un décalage dans la caractéristique de l'amplifi- cateur, en sorte que le réglage de le grandeur de l'état ne sera plus effectué sur la valeur de base.
Cet inconvénient est écarté par le fait, que le décalage de la caractéristique, qui doit être indépendate de la tension du réseau est produit par un aimant, sollicitant le circuit magnétique de l'amplificateur.
Le dispositif, schématisé à la figure 5.ne comporte pas un sys- tème de reprise.
En cas de conditions défavorables au point de vue technique de réglage de 1' installation à contrôler, il opère seulement d'une façon stable lorsque le robinet se déplace lentement.
En incorporant un système de reprise rigide, constitué d'un potentiomètre de rappel, influençant le circuit de mesurage, et déplacé par l'organe de ré- glage, ce dispositif peut être approprié aux applications plus générales.
La figure 6 schématise une telle installation. Dans le circuit de mesurage, à système de pont de mesurage ou différentiel, est prévù un po- tentiomètre 36, mis en parallèle avec une résistance réglable ±±,servant au réglage de la grandeur à reprendre, la borne médiane du potentiomètre 36 étant déplacée par le moteur-inverseur èt assurant la reprise.
Elle agit sur l'enroulement de commande 10' de l'amplificateur magnétique, en sorte de s'opposer au décalage du circuit de mesurage, Au prorata de la charge de l'installation à régler, l'organe de réglage et ainsi le potentiomètre de rappel prennent différentes positions lors de 1'
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équilibre entre la charge et l'apport du médium.
Selon l'importance de la charge, les différentes valeurs de la source de re- - sistance 1 s'ajustent aux différentes valeurs de la grandeur de l'état, ce résultat permettant de. juger de la non-uniformité du réglage.
L'effet de stabilisation de la non-uniformité permet la réalisation de-pro- cessus de réglages rapides, même dans des conditions désavantageuses au point de vue technique de réglage.
Le relais 14 est réglé, de la façon susdite en rapport avec la fig. 4, en sorte que la position neutre du contact inverseur coincide avec la valeur de base.
Le même réglage du relais est encore appliqué dans les exemples d'exécution dé- crits ci-après.
La figure 7 schématise un dispositif., correspondant à celui de la figure 6, mais dans lequel le circuit de mesurage et le circuit de repri- se sont séparés électriquement.
Cette conception offre l'avantage que le circuit de mesurage peut être conçu très librement.
Ceci est surtout importante lorsque le circuit de mesurage comporte plusieurs sources de résistance 1.
Dans le dispositif de la figure 7, le circuit de reprise comprend un pont 38 à quatre résistances fixes, raccordé au redresseur 8, à l'intervention d'une résistance préliminaire 37.
Les diagonales de sortie du pont sont connectées à un potentiomètre de rappel 39,dont la prise médiane est déplacée par l'organe de réglage, respectivement par le moteur-inverseur 34.
La sortie du pont est raccordée à un enroulement de pré-excitation 182, ajou- té dans l'amplificateur magnétique 11, et influençant la caractéristique de 1' amplificateur magnétique, de la même façon que l'enroulement de'pré-excitation 18. Les quatre résistances fixes du pont 38 sont établies de-façon, que le pont est équilibré dans une position du potentiomètre de rappel 39. dans la- quelle la non-uniformité ne peut avoir une influence sur la grandeur de l'é- tat à régler.
Au prorata de la position de l'organe de réglage, l'enroulement de pré-exci- tation 182 est traversé d'un courant, influençant la caractéristique de l' amplificateur de façon telle, que le décalage du circuit de mesurage est empêché.
En ajustant la résistance préliminaire, l'effet de reprise peut être varié sen- siblement.
La figure 8 schématise un système, analogueà celui de la figu- re 7, mais comportant un dispositif'de reprise élastique, ce système étant indispensable lorsque la non-uniformité nécessaire à la stabilité du régla- ge a une importance inadmissible.
La reprise élastique est assurée par deux résistances sensibles à la chaleur 42-43. comportant des résistances de chauffe, respectivement 44-41, et exposés à la même température ambiante, ces éléments étant disposés dans deux branches opposées d'un circuit de mesurage, par exemple un pont de mesurage.
Le relais 14 présente, outre le contact inverseur 29, un deuxième contact in- verseur 291, moyennant lequel les deux résistances de chauffe 44-41 peuvent, simultanément avec le moteur-inverseur Il±, être raccordées alternativement à la tension.
Le raccordement est conçu en sorte que, quand la source de résistance 1 varie à cause d'une déviation de la grandeur de l'état à mesurer, de la valeur de ba- se, on obtient que, d?une part, le moteur-inverseur 34 déplace l'organe de ré- glage, par exemple le robinet 33, dans une direction telle que l'alimentation est modifiée en sorte de réduire la déviation de la grandeur de l'état, et d'autre part, une des résistances 42, respectivement 43 est intercalée, notamment celle qui s'oppose au décalage du circuit de mesurage.
La reprise élastique, appliquée dans l'exemple d'exécution de la figure 8 peut aussi être remplacée par une reprise rigide telle qu'appliquée dans la forme d'exécution de la figure 6.
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forme d'exécution de la figure 6..
Dans ce but, la résistance de réglage 35 pour la grandeur de reprise est in- tercalée dans le pont de mesurage, au même endroit que représenté à la figu- re 6, et le potentiomètre 6 est disposé en parallèle avec la résistance 35, la prise médiane du potentiomètre., raccordée à l'enroulement de comman- de 10, étant déplacée par le moteur-inverseur 34.
Pour la résistance sensible à la chaleur,, assurant la reprise et constituant la résistance de compensation, il suffit simplement une augmentation mini- me de la température, grâce au rendement relativement important de l'ampli- ficateur magnétique,cette condition pouvant être remplie par une résistan- ce commerciale de quelques Watts., du type à fil enroulé ou muni d'une couche de métal ou carbone.
Ainsi on a prévu d'appliquer ces résistances comme résistance de reprise et de compensation., d'enrouler des fils à résistance sensible à la chaleur - préférablement en nickel pur - directement sur lesdites résistances, et de les solidariser à la résistance de chauffe par une couche de laque, cette dernière garantissant simultanément un couplage thermique parfait.
La source de résistance 1 sera préférablement réalisée sous la forme d'une résistance semi-conductrice sensible à la chaleur, vu que ces dernières pré- sentent un coëfficient thermique très élevé.
Dans le même but, les résistances de reprise et de compensation peuvent aussi être formées par des résistances semi-conductrices
REVENDICATIONS.-
1.- Système de réglage de grandeurs physiques, caractérise par le fait qu'une source de résistance, disposé dans un circuit de mesurage alimenté par un courant continu, commande, via au moins un amplificateur ma- gnétique, un relais, contrôlant la position d'un organe de réglage.
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SYSTEM FOR ADJUSTING PHYSICAL QUANTITIES.
Adjustment systems are already known, in which the physical quantity to be adjusted influences - via a feeler - a rheostat incorporated in a bridge or differential coupling, the adjustment being provided by a zero relay, respectively differential.
In the event that the tolerated adjustment range for the rheostat can only be very small, such as, for example, in resistance thermometers, or when it is only a very small variation of the measured product , as for example in resistance expansion meters, these adjustment systems are not suitable for the direct control of technically relatively robust zero relays, such as, for example, differential relays.
In these cases, sensitive instruments with a rotating coil, respectively cross-shaped, are applied. However, these instruments require the use of a mechanical feeler device in order to be able to influence the control contacts.
As a result, they are not applicable in adjustment devices, in which the quantities vary very rapidly. Other feeler systems, such as those of the photoelectric or high frequency type, have the disadvantage that incandescent lamps and electronic tubes. ques which they apply have only a relatively short duration, so that they do not offer sufficient practical security.
The same drawback is encountered when applying electronic tube amplifiers. '.
The present invention relates to a system for adjusting physical quantities, according to which the aforementioned drawbacks are avoided by the fact that a resistance source, arranged in a measuring circuit, supplied by direct current, controls, via at least one magnetic amplifier , a relay, controlling the position, of an adjustment device.
The appended drawing shows schematically a few non-limiting examples of execution of the subject of the present invention.
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FIG. 1 represents a system for the regulation of the temperature in a thermal installation with alternating regulation; FIG. 2 diagrammatically shows a rigid return device in a regulation system according to FIG. 1;
FIG. 3 shows schematically an adjustment system with differential connection;
FIG. 4 shows a regulating system operating progressively and comprising a relay with a compensating winding;
FIG. 5 shows schematically a control system operating progressively, comprising two magnetic amplifiers;
FIG. 6 shows a progressive control system with electrical take-up in the measuring circuit;
FIG. 7 is a diagram of a repeat adjustment system requesting a magnetic amplifier;
FIG. 8 represents an adjustment system with elastic recovery.
In the example of FIG. 1, the temperature control is considered in a thermal installation.
The temperature to be set is controlled by a heat sensitive resistor 1 incorporated in one of the branches of a measuring circuit designed as a measuring bridge. The latter comprises three constant resistors 2, 3 and ±, and a variable resistor, intended to establish the base value of the temperature to be regulated. The measuring bridge is supplied, from an alternating current network, by direct current through the intervention of a transformer 6 comprising a secondary winding with mid-tap 7, and a rectifier 8.
The control winding 10 of a magnetic amplifier is - via an adjustable resistor 2 - connected to the output diagonal of the measuring bridge.
According to the drawing, the magnetic amplifier is preferably and in a known manner incorporated into an automatic saturation system, but it may as well be placed in an automatic energizing system.
The magnetic amplifier has two load windings 13 connected to the output terminals of the secondary winding of transformer 6, via rectifiers 12.
On the other hand, the windings 13 are mutually connected. And., Via a polarized relay 14, constituting the load and controlling for example an automatic oil burner 15, they are connected to the center tap 7 of the winding. secondary element of the transformer. Relay 14 receives direct current pulses; rectification capacitor 16, arranged in parallel with said relay 14, rectifies the direct current pulses., whereby the relay operates without tremors, said capacitor still isolating the inductivity of relay 14 with respect to the Magnetic amplifier 11. to ensure the stable operation of the latter.
For minimal impedances the necessary capacity will be relatively large.
In this case, the capacitor 16 can be replaced by a rectifier, ensuring the return of the discharge of the inductance of the relay. It goes without saying that in the magnetic amplifier, all measures will be taken for the effective adjustment of the working point and for increasing its sensitivity.
Thus, for example, the characteristics of the magnetic amplifier can be oriented with a view to satisfying certain desired conditions, by providing for a preliminary positive or negative excitation by a direct current, or a pre-excitation by a permanent magnet.
Fig. 1 shows such a pre-excitation system, comprising a pre-excitation winding 18, connected to the rectifier-8¯, with the intervention of a preliminary resistor 17.
In addition, by applying a return coupling, appropriate to the load current. the characteristics of the amplifier can be further improved. If you apply a relatively strong feedback coupling, you can 'get' a
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of changeover, very advantageous in the operation of a relay, since the latter will operate more quickly and will produce a much higher contact pressure; to this end, the device of FIG. 1 comprises a return coupling, comprising a return winding 209 arranged in parallel on the relay 14, in series with an adjustable resistor 19.
The device is described as follows: When the temperature of the medium of the thermal installation to be monitored corresponds to the base value determined by the adjustable resistance 2.9, the measuring bridge is balanced, and the control winding is not receives no current. The relationships are chosen so that under these conditions the excitation of relay 14 is minimal, so that automatic oil burner 15 is disabled. When the temperature of the medium decreases, the value of the heat-sensitive resistor is reduced, the balance of the measuring bridge disappears, and the control winding 9. keeps a control current, directed so that the load circuit of the magnetic amplifier receives a. high current ..
This results in the energization of relay 14 and the switching on of the automatic oil burner.
As soon as the medium reaches, resumes or exceeds the base temperature, the oil burner 15 is again taken out of service. By the very strong amplification, provided by the magnetic amplifier, a high adjustment sensitivity is obtained.
As a result, the switching difference, that is to say the temperature difference between switching on and switching off of relay 14 is relatively small.
In some cases, for example in oil burners, the small switching difference produces a high switching frequency, so that relay 1 is inadmissibly loaded.
However, this situation can be easily avoided by reducing the sensitivity of adjustment by the adjustable return resistor 19.
The same result can still be obtained by the adoption of the adjustable resistor 9 in the control circuit, or by a resistor, arranged in parallel with the control winding 10.
In the first case, the time constant of the amplifier decreases, and in the second case it increases. In some installations, the case may arise, that the switching frequency is too low, which, for example in the control of the air valve of a coke boiler, can lead to poor combustion. In addition, the temperature of the medium becomes proportionately very low.
In these cases, the adjustment system according to FIG. 1 can be provided with a rigid delivery device.
Fig. 2 schematically shows such an adjustment system. In this case, the relay 14 controls a circuit, comprising an electromagnet / air valve 40.
The measuring bridge comprises only two heat-sensitive resistors 21, 22 respectively, causing the resistor 22 to be heated by a heating resistor 23 arranged in parallel with the electromagnet 40, when the air valve is .opened, ie when the control system introduces heat input into the thermal installation.
The resistor 21 is however not heated, and it serves to compensate for the ambient temperature.
The two resistors 21-22 are provided in two electrically opposed branches of the measuring bridge, so that variations in the ambient temperature do not influence the balance of the measuring bridge and the precision of the adjustment.
The heated recovery resistor 22 and the heat sensitive resistor 21 monitoring the medium are interposed in two electrically cooperating branches of the measuring bridge.
If the medium temperature drops below the base value, resistor 1 opens the air valve, triggering relay 14 and electromagnet 40.
At the same time, the heating resistor 23 is switched on, and starts heating the pull-up resistor 22.
Without this restart, the closing of the air valve would be delayed due to
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the inertia of the thermal installation. Thanks to the above-mentioned return system, the measuring bridge is influenced so as to cause the air valve to close early.
The same conditions apply when the value of the base temperature is exceeded. In this case too, a setting is obtained at a proportionately higher frequency, the latter also being determined by the time constant.
By choosing this time constant wisely, the switching frequency can therefore be influenced.
The above-described recovery can still be ensured by inserting the heating resistor 23 during the closing of the air valve, that is to say that it receives the complementary pulses. In this case, the heat-sensitive resistor 22 is replaced by a resistor 21.
By the alternating operation of the adjustment system described, the heating of the recovery resistor 21 depends on the load of the thermal installation.
Each variation in the value of the pick-up resistance is accompanied by a corresponding variation in resistance 1, and thus by an appropriate change in the magnitude of the state to be adjusted, depending on the load variations. This results in a non-uniformity of the size of the state, so that the latter cannot be kept constant within the limits of this non-uniformity.
This drawback can be easily overcome by applying an elastic recovery device.
For this purpose, it suffices to provide the previously unheated resistor 21 with a heating resistor, which is switched on and off at the same time as the resistor 23.
In this way, in the quasi-stationary state, the influence of the pick-up resistor 22 on the measuring bridge is compounded, non-uniformity being thus excluded.
The time constant of this compensation system is longer than that of the pick-up, so that during the dynamic process of balancing the adjustment, a temporary stabilizing non-uniformity occurs. Thus the final value of the magnitude of the state to be adjusted is firstly adjusted to the base value.
Figure 3 shows a diagram of yet another embodiment of the control system, comprising a measuring circuit, with differential connection, instead of the measuring bridge applied in the systems of figures 1 and 2. This differential connection comprises two circuits connected in parallel, supplied by a direct current, coming from the rectifier 8 one of the circuits comprising a resistor 1, a control winding 101 and a heat-sensitive resistor 24, and the other circuit comprising a resistor 25 for setting the base value, a control winding 102 and a heat sensitive resistor 26.
With the exception of the two control windings, connected in opposition to each other, the circuit corresponds to that in figure 2.
Resistor 24 is heated by a heating resistor 27, arranged in parallel with the electromagnet., And serves as a pick-up resistor, while resistor 26 serves as a compensation resistor.
The latter can, as said above, also be heated by a heating resistor 28, shown in Figure 3.
This device operates as follows: If the magnitude of the state to be measured, in this case the temperature of a thermal installation, corresponds to the base value established by the adjustment resistor 25, the magnetic effects of the two control windings 101-102 cancel each other out and the excitation of relay 14 is minimal.
When deviating from the base value, the effect of one or the other control winding dominates, depending on the direction of the deviation.
The proportions are established so that below the base value, relay 14 is energized, while above the base value it is little ex- @
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cited. The proportions are therefore absolutely analogous to those in the bridge connection.
The pickup resistor is also switched on during the energization of the electromagnet 20.
By simultaneously heating the compensating heating resistor, an elastic recovery is again obtained. 'Without this heating effect, the recovery is rigid.
Also in this case, the two resistors 24, 26 can be exchanged, the complementary pulses of relay 14 being applied to obtain the aforesaid heating effect.
FIG. 4 shows schematically a development of the system of FIG. 1 in -or. progressive operation adjustment device.
This adjustment is obtained by the fact that the relay 14 is provided with a reverse contact, and is excited by an excitation winding 31, connected to the rectifier 8, to the intervention of a preliminary resistor 30.
The excitation winding ± 'is arranged in parallel with a rectification capacitor 32.
The coil of the relay 14 receives its excitation current from the magnetic amplifier 11.
The changeover contact 29 can take two extreme positions and a middle neutral position.
The adjustment member of the installation to be controlled, for example the valve 33 is controlled by an inverter motor 34, the stator of which has two e'nrou-. elements, for both directions of rotor rotation.
When the magnitude of the state to be adjusted corresponds to the base value, the proposals are established, so that the changeover contact 29 occupies its middle neutral position. The valve 33 then keeps its position.
This is achieved by the fact that the resulting excitation of the coil of the relay 14 and of the excitation winding is reduced to zero by a corresponding adaptation of the preliminary resistance 30.
When the magnitude of the state to be adjusted deviates from the base value, the current supplied by the magnetic amplifier It rises or falls in the winding of the relay 14, depending on the direction of the voltage. deviation,,. the excitation of the winding of the relay 14, or that of the excitation winding 31 then being predominant.
Depending on the case, the changeover contact 29 takes one or the other extreme position, and the reverse motor 34 closes or opens the valve 33, the consequent variation in the supply of the medium in the installation to be monitored. thus opposing the deviation of the magnitude of the state to be regulated.
Instead of the excitation winding, relay 14 can also have a permanent magnet, whose operation is established, so as to be canceled when the coil of relay 14 is energized.
In addition, provision is also made to stress the armature of the relay 14 by a spring, so that the neutral position of the changeover contact corresponds to) .. 'base value.
In order to ensure the stability of the adjustment process, the device described must provide a minimum value of the non-sensitive zone, that is to say each zone of the magnitude of the state to be adjusted, within which the changeover contact 29 moves from one extreme position to the other.
The adjustment of this non-sensitive zone is ensured by means of the judicious choice of the adjustable resistance 19 in the return circuit of the magnetic amplifier 11, or else of the adjustable resistance in its control circuit.
It goes without saying that the adjustable resistor 2. could be replaced by a resistor, placed in parallel with the control winding,
FIG. 5 shows schematically a device similar to that of FIG. 4, in which, in order to satisfy the most stringent conditions concerning the precise adjustment, two magnetic amplifiers of the type described are applied, requesting a winding relay 14- 141, and connected in independent frequency. Winding 14 of the relay receives its excitation current
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of the magnetic amplifier 11 while the winding 141 of the 'relay' is energized by the magnetic amplifier 111, the two windings being magnetically opposed.
The control windings 10 and 101 of two amplifiers, arranged in series, are connected to the output of the bridge, via the adjustable resistor 9, and are connected in such a way, with respect to the direction of the output current of the bridge, that they control the two amplifiers in opposite directions.
If now the magnitude of the state to be adjusted corresponds to the base value, the measuring bridge is in equilibrium, the output current of the bridge is zero, the current in the two control windings therefore also being zero.
The output currents of the two amplifiers 11 and 111 in the coils 14 and 141 are identical, so that their effects on the relays are canceled, the changeover contact 29 thus occupying its middle position.
Also in this case, this situation persists with variations in the AC supply voltage, since the output currents of the amplifiers always vary correspondingly. During a deviation of the magnitude of the state to be adjusted, from the base value, the bridge is unbalanced and an output current is obtained, requesting the two amplifiers in the opposite direction; as a result, the output current of one of the amplifiers increases while that of the other decreases.
The magnetic effect of the winding of the relay, through which the strongest current flows, dominates, and the changeover contact is placed in one of its extreme positions.
This operation is repeated for each variation, in one direction or the other., Of the state of the quantity to be adjusted, so that the envisaged adjustment effect is achieved. It goes without saying that a corresponding switching can be achieved by means of a differential connection circuit.
Furthermore, if a changeover contact 29 is applied to a single fixed contact, the above-described device can be applied as an alternating adjustment device, with the advantage of independence of the voltages.
This voltage independence can also be obtained by applying a single magnetic amplifier.
As the variations in the voltage of the network stress the magnetic amplifier on two sides, in particular, on the one hand, via the load windings, and, on the other hand, via the pre-excitation winding 18, it will be possible, with judicious adjustment of the pre-excitation current, to compensate for these two effects.
In any case, this results in a shift in the characteristic of the amplifier, so that the adjustment of the state quantity is no longer carried out on the basic value.
This drawback is avoided by the fact that the shift in the characteristic, which must be independent of the network voltage, is produced by a magnet, stressing the magnetic circuit of the amplifier.
The device, shown schematically in FIG. 5, does not include a recovery system.
In the event of technically unfavorable conditions for the control of the installation to be controlled, it only operates stably when the valve is moving slowly.
By incorporating a rigid pick-up system, consisting of a return potentiometer, influencing the measuring circuit, and moved by the regulator, this device can be suitable for more general applications.
FIG. 6 shows a diagram of such an installation. In the measuring circuit, with a measuring bridge or differential system, there is provided a potentiometer 36, placed in parallel with an adjustable resistor ± ±, serving to adjust the quantity to be taken over, the middle terminal of the potentiometer 36 being moved. by the inverter motor and ensuring the recovery.
It acts on the control winding 10 'of the magnetic amplifier, so as to oppose the offset of the measuring circuit, in proportion to the load of the installation to be adjusted, the adjustment device and thus the potentiometer recall take different positions during 1 '
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balance between the charge and the contribution of the medium.
Depending on the size of the load, the different values of the resistance source 1 adjust to the different values of the magnitude of the state, this result making it possible to. judge the non-uniformity of the setting.
The stabilizing effect of the non-uniformity enables rapid adjustment processes to be carried out, even under technically disadvantageous conditions of adjustment.
The relay 14 is adjusted, in the aforementioned manner in relation to FIG. 4, so that the neutral position of the changeover contact coincides with the base value.
The same relay setting is still applied in the execution examples described below.
FIG. 7 is a diagram of a device, corresponding to that of FIG. 6, but in which the measuring circuit and the input circuit are electrically separated.
This design offers the advantage that the measuring circuit can be designed very freely.
This is especially important when the measuring circuit has several sources of resistance 1.
In the device of FIG. 7, the recovery circuit comprises a bridge 38 with four fixed resistors, connected to the rectifier 8, through the intervention of a preliminary resistor 37.
The output diagonals of the bridge are connected to a return potentiometer 39, the center tap of which is moved by the adjustment member, respectively by the motor-inverter 34.
The output of the bridge is connected to a pre-excitation winding 182, added in the magnetic amplifier 11, and influencing the characteristic of the magnetic amplifier, in the same way as the pre-excitation winding 18. The four fixed resistors of the bridge 38 are established so that the bridge is balanced in a position of the return potentiometer 39. in which the non-uniformity cannot have an influence on the magnitude of the state at adjust.
In proportion to the position of the regulator, the pre-excitation winding 182 is passed through a current, influencing the characteristic of the amplifier in such a way that the offset of the measuring circuit is prevented.
By adjusting the preliminary resistance, the pick-up effect can be varied significantly.
FIG. 8 shows schematically a system, similar to that of FIG. 7, but comprising an elastic recovery device, this system being essential when the non-uniformity necessary for the stability of the adjustment is of unacceptable importance.
The elastic recovery is provided by two heat-sensitive resistors 42-43. comprising heating resistors, respectively 44-41, and exposed to the same ambient temperature, these elements being arranged in two opposite branches of a measuring circuit, for example a measuring bridge.
The relay 14 has, in addition to the changeover contact 29, a second changeover contact 291, by means of which the two heating resistors 44-41 can, simultaneously with the changeover motor II ±, be connected alternately to the voltage.
The connection is designed so that, when the resistance source 1 varies due to a deviation of the magnitude of the state to be measured, from the base value, one obtains that, on the one hand, the motor -inverter 34 moves the regulating member, for example the valve 33, in a direction such that the supply is modified so as to reduce the deviation of the magnitude of the state, and on the other hand, one of the resistors 42, respectively 43 is interposed, in particular that which opposes the offset of the measuring circuit.
The elastic recovery, applied in the embodiment of Figure 8 can also be replaced by a rigid recovery as applied in the embodiment of Figure 6.
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embodiment of Figure 6 ..
For this purpose, the adjusting resistor 35 for the pickup quantity is inserted in the measuring bridge, at the same place as shown in figure 6, and the potentiometer 6 is arranged in parallel with the resistor 35, the center tap of the potentiometer., connected to the control winding 10, being moved by the inverter motor 34.
For the heat-sensitive resistor, ensuring the recovery and constituting the compensation resistor, all that is required is a minimal increase in temperature, thanks to the relatively high efficiency of the magnetic amplifier, this condition being able to be fulfilled by a commercial resistance of a few Watts., of the type with wire wound or provided with a layer of metal or carbon.
Thus, provision has been made to apply these resistors as pick-up and compensation resistance, to wind wires with a resistance sensitive to heat - preferably in pure nickel - directly on said resistors, and to join them to the heating resistance by a layer of lacquer, the latter simultaneously guaranteeing perfect thermal coupling.
The resistor source 1 will preferably be made in the form of a heat-sensitive semiconductor resistor, since the latter have a very high thermal coefficient.
For the same purpose, pick-up and compensation resistors can also be formed by semiconductor resistors
CLAIMS.-
1.- System for adjusting physical quantities, characterized by the fact that a resistance source, placed in a measuring circuit supplied by a direct current, controls, via at least one magnetic amplifier, a relay, controlling the position. an adjustment device.