FR2503891A1 - Procede de regulation automatique de temperature et dispositif pour sa mise en oeuvre - Google Patents
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- G05D23/24—Control of temperature characterised by the use of electric means with sensing elements having variation of electric or magnetic properties with change of temperature the sensing element having a resistance varying with temperature, e.g. a thermistor
Abstract
L'INVENTION CONCERNE LES TECHNIQUES DE REGULATION AUTOMATIQUE. LE DISPOSITIF DE REGULATION AUTOMATIQUE FAISANT L'OBJET DE L'INVENTION EST CARACTERISE EN CE QU'IL COMPORTE UN BLOC 7 DE COMMANDE AUTOMATIQUE DE MISE EN MARCHE PAR IMPULSIONS DU BLOC D'EXECUTION 6 LORS D'UNE RUPTURE DU CIRCUIT DU CAPTEUR 3, LEDIT BLOC DE COMMANDE AUTOMATIQUE ETANT MUNI D'UN ELEMENT DE COMMUTATION ELECTRONIQUE PRINCIPAL 12 DONT L'ENTREE DE COMMANDE EST RELIEE A LA SORTIE DU BLOC 8 DE CONTROLE DE L'ETAT DU CIRCUIT DU CAPTEUR 3 ET ASSURANT L'APPLICATION A L'ENTREE DU BLOC D'EXECUTION 6 D'UNE SUITE PERIODIQUE D'IMPULSIONS FORMEE PENDANT LA DUREE DE LA RUPTURE DU CIRCUIT DU CAPTEUR 3 ET EXERCANT UNE ACTION DE COMMANDE POUR MAINTENIR UNE VALEUR INTERMEDIAIRE DE LA TEMPERATURE DE L'OBJET A CONTROLER 9 DANS LA GAMME DES TEMPERATURES DE SERVICE. LE PROCEDE ET LE DISPOSITIF CONFORMES A L'INVENTION PEUVENT ETRE UTILISES NOTAMMENT POUR REGLER LES ZONES DE CHAUFFAGE DES CYLINDRES ET DES DEMI-MOULES DE MACHINES A MOULER LES MATIERES PLASTIQUES PAR INJECTION.
Description
La présente invention concerne les moyens de régulation automatique et a notamrlent pour objets un procédé de régulation aubonaQiaue de la température et un dispositif pour la mise en oeuvre dudit procédé.
ll existe un procédé de régulation automatique de la température, qui consiste à former un signal d'écart proportionnel à la différence algébrique des températures de consigne et réelle de l'objet à contrôler et à former un signal de commande en dépendance fonctionnelle du signal d'écart, ledit signal de commande agissant sur un bloc d'exécution de façon à supprimer l'écart entre les températures réelle et de consigne. Pendant la régulation, on contrôle l'état du-circuit du capteur de température réelle pour s'assurer qu'il est exempt de ruptures.
Dans ce dispositif connu de régulation automatique de la tenpérature pour la mise en oeuvre dudit procédé, il y a, mis en série, un dispositif de consigne de la température de l'objet à contrôler, un bloc de comparaison dont la deuxième entrée est reliée à un capteur de la température réelle de l'objet à contrôler, un amplifica- teur du signal d'écart et un bloc de régulation qui forme un signal en dépendance fonctionnelle du signal d'écart, dont la sortie est électriquement reliée à l'entrée d'un bloc d'exécution. Le dispositif comporte également un bloc de contrôle d'absence de ruptures dans le circuit du capteur, branché sur la sortie dudit capteur.
Le dispositif connu est destiné à la régulation automati que de la température des zones de chauffage des cylindres de machines à mouler les matières plastiques par injection.
L'élément final du bloc d'exécution est un réchauffeur électrique disposé sur la surface extérieure du cylindre et en tant que capteur est utilisé un thermocouple installé dans le cylindre de la presse à injection.
Le réchauffeur électrique sert à chauffer et à faire fondre la matière à traiter, la température des zones de chauffage devant être maintenue avec une haute précision afin d'obtenir une haute qualité des produits.
Le maintien précis de la température est important vu qu'en cas de diminution de la tetdérature par rapport à celle de consigne, les caractéristiques mécaniques des matières plastiques deviennent moins bonnes, la viscosité de la matière et la valeur de la pression d'injection nécessaire staccrofssent. Par conséquent, les produits peuvent devenir le siège de contraintes internes. L'élévation de la température par rapport à celle de consigne aboutit à une surchauffe et à une dégradation de la matière plastique. Outre cela, l'élévation de la températu- re d'injection augmente le temps de refroissement des produits finis et, par conséquent, réduit le rendement des machines.
Le maintien de la température dans les limites données est surtout important en cas de traitement de polyamides et de certains matériaux spéciaux caractérisés par un intervalle de température étroit de passage de l'état solide à 1 'état liquide. La régulation thermique doit se faire, dans ce cas, avec une précision de - 20C.
En cas de rupture du circuit du capteur, le dispositif connu fonctionne en régime de panne ayant lieu lorsque la sortie du bloc de régulation fournit un signal de commande qui peut prendre une valeur aléatoire (entre une température maximale et une température nulle), ce qui aboutit à une surchauffe ou un refroidissement inadmissibles dans le cylindre de la presse à injection.
Lors du traitement de plastiques thermodurcissables, le refroidissement dfl à la rupture du circuit du capteur peut entraîner un durcissement irréversible du plastique dans le cylindre, dont l'élimination exige un temps considérable et un arrêt prolongé des machines.
Le bloc de contrôle de l'état du circuit du capteur du dispositif connu n'assure que la signalisation de la rupture du circuit afin d'attirer l'attention de l'opéra- teur.
Durant l'élimination de la rupture , il faut, afin d'éviter une situation de panne, soit mettre en marche les moyens de régulation de réserve, dont l'installation est économiquement injustifiée, soit arrêter le processus de fabrication des plastiques, ce qui réduit la productivité.
Outre cela, les blocs de contrôle de l'état du circuit du capteur utilisés dans le dispositif connu ne sont pas bien protégés contre les parasites et introduisent des bruits supplémentaires dans les circuits d'entrée du dispositif de régulation automatique, en diminuant la fiabilité de la régulation.
Le but de l'invention est donc de créer un procédé de régulation de la température et un#dispositif pour sa mise en oeuvre, dans lesquels la formation des moyens de maintien d'une valeur intermédiaire de la température de l'objet à contrôler dans la gamme de températures de service pendant la durée de la rupture du circuit du capteur permettrait d'éviter les situations critiques dues à la rupture du circuit du capteur, -tout en préservant la productivité du processus et en élevant la fiabilité de la régulation automatiaue.
Ce problème est résolu à l'aide d'un procédé de régulation de la température,qui consiste à former un signal d'écart proportionnel à la différence algébrique des températures de consigne et réelle de l'objet à contrôler et à former un signal de commande en dépendance fonctionnelle du signal d'écart, ledit signal de commande agissant sur un bloc d'exécution afin de réduire l'écart entre les températures réelle et de consigne, ainsi qu'à contrôler l'état du circuit du capteur de température pour s'assurer de l'absence de rupture dans celui-ci, ledit procédé étant caractérisé, suivant l'invention, en ce qu'à l'apparition d'un signal de présence d'une rupture dans ledit circuit, on coupe le signal de commande et pendant la durée de la rupture on forme une-suite périodique d'impulsions qui réalise une commande par impulsions de la température de l'objet à contrôler de façon à maintenir une valeur intermédiaire de la température de l'objet à contrôler dans la gamme des te;p#ratures de service.
Il est inutile de couper le signal de commande pour toute la durée de la rupture du circuit du capteur.
Il est également utile de c-uper le signal de commande seulement pendant les pauses de la suite d'impulsions, en assurant pendant la durée des impulsions la présence du signal de commande par shuntage du circuit du capteur.
Le problème exposé plus haut est également résolu à l'aide d'un dispositif de régulation automatique de la température conformément au procédé qui vient d'être décrit, qui comporte, mis en série, un dispositif de consigne de la température de l'objet à contrôler, un bloc de comparaison dont la deuxième entrée est reliée à un capteur de la température réelle de l'objet à contrôler, un amplificateur de signal d'écart, un bloc de régulation qui forme un signal en dépendance fonctionnelle du signal d'écart et dont la sortie est électriquement reliée à l'entrée d'un bloc d'exécution, et un bloc de contrôle de l'état du circuit du capteurquant à'absence ou la présence d'une rupture dans celui-ci, ledit bloc de contrôle étant branché sur la sortie du capteur, ledit dispositif de régulation automatique étant, suivant l'invention, caractérisé en ce qu'il comporte également un bloc de commande automatique de la mise en marche par impulsions du bloc d'exécution en cas de rupture du circuit du capteur, muni d'un élément de commutation électronique principal dont l'entrée de commande est reliée à la sortie du bloc de contrôle du circuit du capteur et assurant l'application à l'entrée du bloc d'exécution de la suite périodique d'impulsions formée pendant la durée de la rupture du circuit du capteur et exerçant une action de commande pour maintenir une valeur intermédiaire de la température de l'objet à contrôler dans la gamme des températures de service.
Il est utile de réaliser le bloc de contrôle de l'état du circuit du capteur sous la forme d'un générateur de suite périodique. d'impulsions mis en marche en cas de rupture du circuit du capteur, ainsi que de munir le bloc de commande automatique de la mise en marche par impulsions du bloc d'exécution, en cas de rupture du circuit du capteur, d'un élément de commutation électronique auxiliaire dont la sortie est branchée sur la deuxième entrée du bloc de comparaison, et d'un générateur d'impulsions à déclenchement mis en marche par le flanc arrière de l'impulsion d'entrée et dont l'entrée est branchée sur la sortie du bloc de contrôle, alors que la sortie est reliée à l'entrée de commande de 1'élément de commutation électronique auxiliaire, l'entrée du bloc d'exécution étant électriquement reliée à la sortie du bloc de régulation à travers ledit élément de commutation électronique principal du bloc de commande automatique.
En cas de réalisation du bloc de régulation sous la forme d'un modulateur d'impulsions en durée qui comporte un générateur de tension en dents de scie à période constante de répétition et un élément à seuil dont la première entrée est reliée à la sortie de l'amplificateur de signal d'écart, et la deuxième entrée, à la sortie du générateur de tension en dents de scie, il est utile de réaliser l'élément à seuil avec un seuil de fonctionnement réglable et de la munir d'une entrée de commande correspondante reliée à la sortie du bloc de contrôle de l'état du circuit du capteur, ainsi que de mettre l'élément de commutation électronique principal du bloc de commande automatique en parallèle avec la première entrée de l'élément à seuil du modulateur d'impulsions en durée.
En présence d'un bloc compensateur d'erreur statique en action de commande et en cas de réalisation du bloc de régulation sous forme d'un modulateur d'impulsions en durée comportant un générateur de tension en dents de scie à période constante de répétition et un élément à seuil dont une première entrée est reliée à la sortie de l'ampli- ficateur de signal d'écart, une deuxième entrée, à la sortie du générateur de tension en dents de scie, et une troisième entrée, à la sortie du bloc compensateur dont l'entrée est reliée a la sortie du dispositif de consigne, il est également utile de mettre l'élément de commutation électronique principal du bloc de commande automatique en parallèle avec la première entrée de l'élément à seuil du modulateur d'impulsions en durée.
Il est aussi rationnel de munir le bloc de commande automatique de la mise en marche par impulsions du bloc d'exécution en cas de rupture du circuit du capteur, d'un générateur de suite périodique d'impulsions dont l'entrée est reliée à la sortie du bloc de contrôle, et la sortie, à une entrée distincte du bloc d'exécution dont l'autre entrée est alors reliée électriquement à la sortie du bloc de régulation à travers ledit élément de commutation électronique principal du bloc de commande automatique.
Il est avantageux de réaliser le générateur de suite périodique d'impulsions mis en marche en cas de rupture du circuit du capteur sous la forme d'un amplificateur de courant continu à réaction capacitive réalisée par deux condensateurs mis en série dont le point commun est branché sur la sortie du capteur réalisé sous forme d'un thermocouple.
Dans Le cas d'un amplificateur de signal d'écart constitué par un modulateur à une alternance, un amplificateur de courant alternatif et un démodulateur et comportant un générateur de fréquence porteuse dont les sorties sont branchées sur les entrées de commande du démodulateur et du modulateur muni d'un transistor shuntant l'entrée de l'amplificateur de courant alternatif, il est également désirable de réaliser le générateur de suite périodique d'impulsions mis en marche lors d'une rupture du circuit du capteur sous la forme d'un amplificateur intermédiaire de courant continu, d'un détecteur et d'un multivibrateur à déclenclement, la sortie du capteur sous forme de thermocouple étant reliée électriquement à travers des condensateurs de découplage distincts à l'entrée de l'amplificateur intermédiaire de courant continu et à l'entrée de commande du transistor du modulateur shuntant l'entrée de l'amplificateur de courant alternatif.
L'invention sera mieux comprise et d'autres buts, détails et avantages de celle-ci apparaitront inieux à la lumière de la description e=mlicative qui va suivre de différents modes de réalisation donnés uniquement à titre d'exempleSnon limitatifs, avec références aux dessins non limitatifs annexés dans lesquels
- la figure 1 représente le schéma synoptique d'un dispositif de régulation automatique de température, selon l'invention
- la figure 2 représente le schéma de principe du bloc de contrôle de l'état du circuit du capteur quant à l'absence ou la présence d'une rupture,selon l'invention
- la figure 3 représente le schéma synoptique d'un dispositif de régulation automatizue-de température, avec un erzemple concret d'exécution de l'amplificateur de signal d'écart et du bloc de contrôle de l'état du circuit du capteur selon l'invention
- la figure 4 représente le schéma synoptique d'un dispositif de régulation automatique de température, avec un bloc de régulation sous la forme d'un modulateur d'impulsions en durée, selon l'invention
- la figure 5 représente le schéma synoptique d'un dispositif de régulation automatique ayant un bloc compensateur de l'erreur statique en action de commande et un bloc de régulation sous la forme d'un modulateur d'impulsions en durée, selon l'invention
- la figure 6 représente le schéma synoptique d'un dispositif de régulation automatique de température avec une autre variante d'exécution du bloc de commande de la mise en marche par impulsions du bloc d'exécution lors d'une rupture du circuit du capteur, selon l'invention
- les figures7a, 7b, et 7c représentent les suites d'impulsions aux sorties des différents blocs du dispositif représenté sur la figure 1, selon l'invention.
- la figure 1 représente le schéma synoptique d'un dispositif de régulation automatique de température, selon l'invention
- la figure 2 représente le schéma de principe du bloc de contrôle de l'état du circuit du capteur quant à l'absence ou la présence d'une rupture,selon l'invention
- la figure 3 représente le schéma synoptique d'un dispositif de régulation automatizue-de température, avec un erzemple concret d'exécution de l'amplificateur de signal d'écart et du bloc de contrôle de l'état du circuit du capteur selon l'invention
- la figure 4 représente le schéma synoptique d'un dispositif de régulation automatique de température, avec un bloc de régulation sous la forme d'un modulateur d'impulsions en durée, selon l'invention
- la figure 5 représente le schéma synoptique d'un dispositif de régulation automatique ayant un bloc compensateur de l'erreur statique en action de commande et un bloc de régulation sous la forme d'un modulateur d'impulsions en durée, selon l'invention
- la figure 6 représente le schéma synoptique d'un dispositif de régulation automatique de température avec une autre variante d'exécution du bloc de commande de la mise en marche par impulsions du bloc d'exécution lors d'une rupture du circuit du capteur, selon l'invention
- les figures7a, 7b, et 7c représentent les suites d'impulsions aux sorties des différents blocs du dispositif représenté sur la figure 1, selon l'invention.
Le procédé de régulation automatique de température consiste à former un signal d'écart proportionnel à la différence algébrique des températures de consigne et réelle de l'objet à contrôler et à former un signal de commande en dépendance fonctionnelle du signal d'écart et agissant sur un bloc d'exécution afin de supprimer l'écart entre les températures réelle et de consigne.
Le procédé est caractérisé par le fait que, durant le contrôle de l'état du circuit du capteur, à l'apparition d'un signal de rupture de ce dernier, on coupe le signal de commande et on forme pendant la durée de la rupture une suite périodique d'impulsions réalisant une commande par impulsions de la température de l'objet à contrôler afin de maintenir une valeur intermédiaire de la température de l'objet à contrôler dans la gamme de températures de service.
Le signal de commande est coupé soit pour toute la durée de la rupture, soit durant les pauses entre les impulsions de la suite.
Dans ce dernier cas, pendant la durée des impulsions, on assure la présence du signal de commande par shuntage du circuit du capteur de la température réelle de l'objet à contrôler.
Le dispositif de régulation automatique de température, conformément au procédé de l'invention, comporte, mis en série, un dispositif 1 de consigne de la température (figure 1) de l'objet à contrôler, un bloc de comparaison 2 sur la deuxième entrée duquel est branché un capteur 3 de la température réelle de l'objet à contrôler, un amplificateur de signal d'écart 4 et un bloc de régulation 5.
La sortie du bloc de régulation 5 est électriquement reliée à l'entrée d'un bloc d'exécution 6 à travers un bloc 7 de commande automatique de la mise en marche par impulsions du bloc d'exécution 6 en cas de rupture du circuit du capteur 3.
Le dispositif comporte un bloc 8 de contrôle de l'état du circuit du capteur 3 quant à la présence ou l'absence d'une rupture dans celui-ci, ledit bloc de contrôle étant branché sur a sortie du capteur 3.
L'objet à contrôler9peetêtre représenté par les zones de chauffage des cylindres des presses a injection (machines automatiques pour le moulage par injection de matières thernonlastnques et thermodurcîssables), ainsi que par les demi-moules de ces machines.
En tant que capteur 3 de la température réelle de l'objet 9 on peut utiliser un thermocouple, un thermomètre à résistance ou un thermistor.
Le dispositif de consigne 1 peut être soit analogique soit numérique, le signal électrique à la sortie du dispositif de consigne I étant proportionnel à la température de consigne affichée au capteur 3.
En tant qu'amplificateur de signal d'écart 4 on peut utiliser tout amplificateur standard de courant continu à amplification directe, ou un amplificateur de courant continu à conversion intermédiaire du signal d'écart amplifié en courant alternatif sur la fréquence porteuse.
En tant que bloc de régulation 5 on peut utiliser tout régulateur universel formant un signal en dépendance fonctionne ] 3#e du signal d'écart.
Le régulateur peut être soit analogique (proportionnel, proportionnel-intégral, proportionnel-intégraldifférentiel), soit impulsionnel (régulateur d'impulsions en durée).
Le bloc dxexécution 6 est réalisé d'après le schéma connu constitué par un circuit 10 de commande de réchauffeur et un élément Il de mise en marche du réchauffeur installé sur l'objet à contrôler 9.
L'élément Il de mise en marche du réchauffeur peut être réalisé sous la forme d'un démarreur magnétique ou d'un élément à thyristors composé de deux thyristors mis en parallèle et en opposition.
Si l'élément Il est à thyristors, le circuit 10 de commande du réchauffeur est réalisé sous la forme d'un générateur à déclenchement.
Le bloc Q de contrôle de l'état du circuit du capteur 3 quant à la présence ou l'absence de ruptures est réalisé sous la forme d'un générateur de suite périodique d'impulsions mis en marche en cas de rupture du circuit du capteur et réalisé d'après tout montage bistableconnu.
Le dispositif comporte le bloc 7 de commande automatique de mise en marche par impulsions du bloc d'exécution 6, muni d'un élément de commutation électronique principal 12 réalisant la liaison électrique de la sortie du bloc de régulations 5 à 11 entrée du bloc d'exécution 6, ainsi que d'un élément de commutation électronique auxiliaire 13 dont la sortie est reliée à la deuxième entrée du bloc de comparaison 2.
Le bloc de commande automatique 7 comporte également un générateur d'impulsions à déclenchement 14 mis en marche par le flanc arrière de l'impulsion d'entrée et ayant une entrée branchée sur la sortie du bloc de contrôle 8 branché également sur l'entrée de commande de l'élément de commutation électronique principale 12, et une sortie reliée à l'entrée de commande de l'élément de commutation électronique auxiliaire 13.
Le bloc de contrôle 8 est réalisé, dans le cas considéré, sous la forme d'un multivibreur à déclenchement, et le générateur 14, étant lui-même un multivibreur à déclenchement, est muni d'un circuit différentiateur d'entrée et d'une diode.
L'élément de commutation électronique 12 peut utiliser un contact sous enveloppe de verre ou un transistor à effet de champ, alors que l'élément de commutation électronique 13 est un circuit logique "OU-NON", l'état normal de l'élément de commutation électronique 13 étant l'état ouvert.
Le montage du-bloc de contrôle 8 sous la forme d'un amplificateur de courant continu est représenté sur la figure2.
L'amplificateur utilise un transistor pnp 15, un transistor npn 16, une diode 17, des résistances 18, 19, 20, 21, et est réalisé suivant le montage avec réaction capacitive sous la forme de deux condensateurs 22 et 23 mis en série et dont le point commun est branché sur la sortie du capteur 3 réalisé en thermocouple.
Dans le cas où le capteur 3 est un thermocouple caractérisé par un cas niveau du signal de sortie (dizaines de microvots/degré ), il est plus efficace d'utiliser en tant qu'amplificateur 4 (figure 3) de signal d'écart un amplificateur de courant continu avec conversion intermédiaire du signal d'entrée de courant continu en courant alternatif.
L'amplificateur 4 comporte, mis en série, un modulateur à une alternance 24 (sur la figure est représenté un schéma conventionnel à deux transi#tors 25 et 26), un amplificateur de courant alternatif 27 et un démodulateur 28.
L'amplificateur 4 comporte également un générateur de fréquence porteuse 29 dont les sorties sont branchées sur les entrées de commande du démodulateur 28 et du modulateur 24.
Dans le cas d'une telle réalisation de l'amplificateur de signal d'écart 4, le bloc de contrôle 8, étant le générateur de suite périodique d'impulsions et mis en marche en cas de rupture du circuit du capteur 3, comporte, mis en série, un amplificateur intermédiaire de courant continu 30, un détecteur 31 et un multivib#rrà déclen- chement 32.
La sortie du capteur 3 constitué par un thermocouple est électriquement reliée, à travers un condensateur de découplage 33, à l'entrée de l'amplificateur intermédiaire de courant continu 30, et à travers un condensateur de découplage 34, à l'entrée de commande 35 du transistor 26 du modulateur 24 shuntant entrée de l'amplificateur de courant alternatif 27.
L'utilisation du modulateur d'impulsions en durée en tant que bloc de régulation 5 (figure 4) pour la commande des processus thermiques permet d'obtenir une plus grande précision de régulation de la température et d'assurer la plus faible distorsion de la forme du courant de secteur et un minimum de parasites électriques lors du fonctionnement du dispositif de régulation automatique de température.
En cas d'utilisation d'un modulateur d'impulsions en durée qui comporte un générateur 36 de tension en dents de scie à période constante de répétition et un élément à seuil 37 dont une première entrée est reliée à la sortie de l'amplificateur de signal d'écart 4, et une deuxième entrée, à la sortie du générateur de tension en dents de scie, l'élément à seuil 37 a un seuil de fonctionnement réglable et est muni d'une entrée de commande 38 correspondante reliée à la sortie du bloc 8 de contrôle de l'état du circuit du capteur 3.
Dans ce cas, l'élément de commutation électronique principal 12 du bloc de commande automatique 7 est mis en parallèle sur la première entrée de l'élément à seuil 37 du modulateur d'impulsions en durée.
La sortie du modulateur d'impulsions en durée fournit un signal de commande soeas la forme d'une suite d'impulsions, la durée de chaque impulsion étant proportionnelle au signal d'écart dans cette période d'échantillonnage déterminée par la période de répétition des impulsions fournies par le générateur de tension en dents de scie 36.
Au cas où le dispositif comporte un bloc compensateur 39 (figure 5) de l'erreur statique en action de commande et où le bloc de régulation 5 est réalisé sous la forme d'un modulateur d'impulsions en durée comportant le générateur 36 de tension en dents de scie à période constante de répétition et l'élément à seuil 37 dont la première entrée est reliée à la sortie de l'amplificateur de signal d'écart 4, la deuxième entrée, à la sortie du générateur de tension en dents de scie 36, et la troisième entrée, à la sortie du bloc compensateur 39, l'élément de commutation électronique principal 12 du bloc 7 est mis en parallèle sur la première entrée de l'élément à seuil 37 du modulateur d'impulsions en durée.
L'entrée du bloc compensateur 39 de l'erreur statique en action de commande est reliée, en ce cas, à la sortie du dispositif de consigne de la température 1.
En cas d'utilisation d'un dispositif de consigne 1 numérique, le bloc compensateur 39 est réalisé sous la forme d'un diviseur de tension parallèle en étoile dont les éléments mécaniques d'entrainement sont réunis avec les éléments mécaniques du dispositif de consigne de la température 1.
Le bloc de commande automatique 7(figure 6) comporte également un générateur de suite périodique d'impulsions 40 dont l'entrée est reliée à la sortie du bloc de contrôle 8, et la sortie,à une entrée distincte du bloc d'exécution 6.
L'autre entrée de ce dernier est électriquement reliée à la sortie du bloc de régulation 5 à travers l'élément de commutation électronique principal 12 du bloc de commande automatique 7.
Le générateur 40 est réalisé sous la forme d'un multivibrateur à déclenchement provoqué par le signal de sortie du bloc de contrôle 8.
La période et le facteur de forme de la suite d'impulsions fournie par le générateur 40 sont affichés à la main de façon que leur action sur le bloc d'exécution 6 assure le maintien dans l'objet 9 de toute valeur intermédiaire de température dans la gamme des températures de service.
Sur la figure 7a est reorésentée une suite d'impulsions G la sortie de l'élément de commutation électronique 12 (figure 1)
tronçon 1 (figure 7a) : lors du fonctionnement normal
du dispositif avant la rupture
du circuit du capteur 3
(figure 1) ~
tronçon Il (figure 7a): durant la rupture après le
moment t1 de rupture du cir
cuit du capteur 3 (figure 1)
tronçon 111 (figure 7a): après la suppression de la
rupture du circuit du capteur
3 (figure 1).
tronçon 1 (figure 7a) : lors du fonctionnement normal
du dispositif avant la rupture
du circuit du capteur 3
(figure 1) ~
tronçon Il (figure 7a): durant la rupture après le
moment t1 de rupture du cir
cuit du capteur 3 (figure 1)
tronçon 111 (figure 7a): après la suppression de la
rupture du circuit du capteur
3 (figure 1).
Sur la figure 7b est représentée une suite d'impulsions à la sortie du bloc de contrôle 8 (figure 1) durant la rupture du circuit du capteur 3.
Sur la figure 7c est représentée une suite d'impulsions à la sortie du générateur d'impulsions à déclenchement 14 (figure 1) durant la rupture du circuit du capteur 3.
Le dispositif de régulation automatique de la température fonctionne de la façon suivante.
Lorsqu'il n'y a pas de rupture du circuit du capteur 3, le dispositif réalise la régulation de la température par la voie principale à travers l'élément de commutation électronique 12 débloqué.
Le générateur du bloc de contrôle 8 est bloqué par un signal de commande fourni par la sortie du capteur 3 et ne met pas en marche le générateur de suite périodique d'impulsions 14. L'élément de commutation électronique 13 est ouvert et élément de commutation 12 est fermé.
La sortie du bloc de régulation 5, réalisé en modulateur d'impulsions en durée, fournit une suite d'impulsions variablesen durée (figure 7a, tronçon I) en fonction de la valeur du signal d'écart amplifié apparaissant à la sortie de l'amplificateur 4 (figure 1) de signal d'écart dans chaque période d'échantillonnage.
Pendant toute la durée de l'impulsion, la première entrée de l'élément de commutation électronique 12 (circuit "OU-NON") reçoit un signal 0, et sa sortie fournit un signal 1. Pendant la durée de l'impulsion les thyristors du bloc d'exécution 6 sont conducteurs.
Lors d'une rupture du circuit du capteur à un moment t1 (figure 7b),stenclenche le générateur du bloc de côntrole 8 (fgure i), qui passe à son autre état stableet hîoaue l'#i#ent decommutation #Ioeiirn## 12.
L'action de régulation sur l'entrée du bloc d'exécution 6 cesse.
En même temps est mis en marche le générateur de suite d'impulsions 14.
Ceci se produit de la façon suivante.
Toute la durée de l'imDulsion fournie par le générateur du bloc de contrôle 8, la deuxième entrée de l'élément de commutation électronique 12 reçoit un signal 1 qui bloque l'élément de commutation 12 indépendamment de 11 état de la sortie du bloc de régulation 5. Le flanc arrière de l'impulsion (fifflure 7b) attaquant 11 entrée du générateur 44 (figure i) est différencié par son circuit d'entrée et met en marche le générateur 14.
A l'apparition de l'impulsion (figure 7c) à la sortie du générateur 14 (figure i), se débloque l'élément de commutation électronique 13 en shuntant le circuit du capteur dans lequel s'est produite la rupture.
Le générateur du bloc de contrôle 8 est alors bloqué, ce qui entraine l'apparivion d'un signal 0 d'autorisation à la deuxième entrée de l'élément de commutation électronique 12.
Pendant toute la durée de l'impulsion (figure 7c) du générateur 14 (figure 1), par suite du rétablissement artificiel du circuit d'entrée de l'amplificateur de signal d'écart 4 (par shuntage du circuit rompu du capteur 3), il s'établit à la sortie du bloc de régulation 5 un signal (figure 7a, tronçon II) pendant la durée duquel une action de régulation s1 exerce, à travers l'élément de commutation 12 (figure 1) à 11 état conducteur, sur les thyristors du bloc d'exécution 6.
L'objet 9 reçoit une énergie thermique qui assure le maintien d'une valeur intermédiaire de sa température dans la gamme des températures de service.
A l'apparition du flanc arrière de l'impulsion (figure 7c) à la sortie du générateur 14 (figure 1), l'élément de commutation 13 se bloque et cesse de shunter le circuit du capteur 3, ce qui fait apparaitre une impulsion (figure 7b) à la sortie du générateur du bloc de contrôle 8 (figure 1).
A ce moment, à la deuxième entrée de 11 élément de commutation électronique 12 apparaît un signal 1 qui bloque l'élément de commutation 12 et débranche la sortie du bloc de régulation 5 de l'entrée du bloc d'exécution 6.
Le flanc avant de l'impulsion fournie par le générateur du bloc de contrôle C attaque 11 entrée du générateur 14, est différencié par son circuit d'entrée, mais ne passe pas par la diode et, par conséquent, ne peut pas mettre en marche le générateur 14.
Ensuite, le fonctionnement du dispositif se fait comme décrit plus haut jusqu'au moment où la rupture du circuit du capteur 3 se trouve supprimée. Après cela, à la fin de l'impulsion suivante fournie par le générateur 14, le générateur du bloc de contrôle 8 est bloqué par le circuit rétabli du capteur 3, et l'impulsion suivante ne se forme pas.
Le dispositif passe en régime de régulation automatique de la température par la voie principale à travers l'élément de commutation électronique 12 à l'état conducteur, et à la sortie du bloc de régulation 5 apparaît de nouveau une suite d'impulsions variables en durée (figure 7a, tronçon III).
Durant la rupture du circuit du capteur 3 (figure 1), une diode luminescente supplémentaire placée à la'sortie du générateur 14 réalise une signalisation clignotante.
Ainsi, lors d'une rupture du circuit du capteur 3, le dispositif passe automatiquement en régime de fonctionnement à facteur de forme constant, la durée des impulsions à ce régime et leur période de répétition pouvant être affichées par l'opérateur.
De cette façon est assuré le maintien d'une valeur intermédiaire de la température de l'objet à contrôler 9 dans la gamme des températures de service.
Un tel maintien de la température élève la fiabilité du fonctionnement, car il exclut la possibilité d'une surchauffe ou d'un refroidissement de la matière plastique dans le cylindre de la presse à injection et assure la continuité du fonctionnement lors de la rupture du circuit du capteur 3, ce qui augmente la productivité, diminue le pourcentage de rebut, et exclut en outre les régimes de fonctionnement défaillant.
Si, en tant que capteur 3, on utilise un thermocouple, le schéma du montage représenté sur la figure 2 permet, lors du fonctionnement normal du capteur 3 (sans rupture de son circuit) de supprimer dans les circuits d'entrée du thermocouple et les circuits d'entrée du bloc de régulation 5 (figure i) les signaux parasites qui influent sur l'action de régulation.
Outre cela, un tel branchement du capteur 3 préserve le bloc de contrôle 8 des faux enclenchements dus à la force thermo-électromotrice du capteur 3.
Dans le dispositif représenté sur la figure 3, en cas de rupture dans le thermoctiuple (circuit du capteur 3), le bloc de contrôle 8 est mis en marche par un signal extérieur fourni par le générateur 29 de fréquence porteuse, qui n'attaque l'entrée du bloc de contré 8 qu'en présence d'une rupture, ce qui élève sensiblement sa résistance aux parasites.
En outre, une simplification du montage est obtenu par suite de l'utilisation, pour la production du signal de mise en marche extérieur, des moyens faisant partie de l'amplificateur de signal d'écart 4.
La résistance aux parasites est également élevée lors du fonctionnement normal du dispositif, étant donné que le signal extérieur qui met en marche le bloc de contrôle 8 arrive dans les circuits d'entrée du dispositi pendant celles des alternances de la fréquence porteuse dans lesquelles l'entrée de l'amplificateur de courant alternatif 27 est shuntée par le transistor 26 du modulateur à une alternance 24.
Dans le dispositif représenté sur la figure 4, avant la rupture du circuit du capteur 3, le générateur du bloc de contrôle S se trouve en l'un de ses états stables, l'élément de commutation électronique 12 est débloqué et l'élément à seuil 37 a un niveau d'enclenchement assurant la formation, à la sortie du modulateur par impulsions variables en largeur, d'une suite d'impulsions dont la durée est déterminée par le signal d'écart dans la période d'échantillonnage considérée.
A la rupture du circuit du capteur 3, le générateur du bloc de contrôle 8 passe dans son autre état stable en bloquant l'élément de commutation électronique 12 et en établissant un niveau d'enclenchement de 11 élément à seuil 27 qui assure, sous l'action des signaux de sortie du générateur de tension en dents de scie 36, la formation d'impulsions de durée constante dans chaque période d'échantillonnage.
La durée des impulsions peut être affichée à la main par l'opérateur en choisissant une valeur appropriée du seuil d'enclenchement de l'élément à seuil 37.
Au rétablissement du circuit du capteur 3, le générateur du bloc de contrôle 8 revient à l'état stable initial et assure le fonctionnement du dispositif en régime normal.
Dans le dispositif représenté sur la figure 5, avant la rupture du circuit du capteur 3, le générateur du bloc de contrôle 8 se trouve en son premier état stable, l'élément de commutation électronique 12 est débloqué et l'élément à seuil 37 a un niveau d'enclenchement assurant la formation, a' la sortie du modulateur par impulsions variables en argeur, d'une suite d'impulsions dont la durée est déterminée par le signal d'écart dans la période d'échantillonnage considérée, avec une compensation simultanée de 11 erreur statique en action de commande.
A la rupture du circuit du capteur 3, le générateur du bloc de contrôle 8 passe dans son autre état stable en bloquant l'élément de commutation électronique 12 et en isolant 11 amplificateur 4 de l'entrée de l'élément à seuil 37.
A ce moment, à la sortie du modulateur par impulsions variables en durée, sous l'action du signal de sortie du générateur de tension en dents de scie 36 et du bloc compensateur 39, apparaît une suite d'impulsions à facteur de forme constant qui dépend du niveau de la valeur donnée et du degré de compensation de l'erreur statique en action de corz ande.
Au rétablissement du circuit du capteur 3, le générateur du bloc de contrôle 8 revient à l'état stable initial qui assure le fonctionnement du dispositif en régime normal.
Dans les montages représentés sur les figures 4 et 5, l'action de commande au moment de la rupture du circuit du capteur 3 est assurée par des éléments du dispositif qui ont des fonctions tout à fait différentes lors du fonctionnement en régime normal.
En l'absence de rupture du circuit du capteur 3, le dispositif représenté sur la figure 6 réalise la régulation de la température par la voie principale à travers l'élément de commutation 12 débloqué.
Le générateur du bloc de contrôle 8 est alors bloqué et ne met pas en marche le générateur 40 de suite périodique d'impulsions.
A la rupture du circuit du capteur 3, le générateur du bloc de contrôle 8 passe à son autre état stable, coupe au moyen de l'élément de commutation 12 l'action de commande de l'entrée correspondante du bloc d'exécution 6 et met simultanément en marche le générateur 40, qui commence à fournir la suite dtimpulsions àl'autre entrée correspondante du bloc 6 jusqu'au moment du rétablissement du circuit du capteur 3.
Le procédé et le dispositif de régulation automatique de la température peuvent être utilisés notamment pour régler les zones de chauffage des cylindres et des demimoules de machines à mouler les matières plastiques par injection.
Outre cela, l'invention peut être utilisée pour maintenir autimatiquement la température dans les fours électriques à résistance industriels et de laboratoire, ainsi que pour régler la température des processus thermiques dans les industries thermo-énergétique, alimentaire, électronique et chimique.
En remplaçant le capteur de température, on peut utiliser le dispositif pour régler tout autre paramètre physique.
Bien entendu, l'invention n'est nullement limitée aux modes de réalisation décrits et représentés qui n'ont été donnés qu'à titre d'exemple.
En particulier, elle comprend tous les moyens constituant des équivalents techniques des moyens décrits, ainsi cue leurs combinaisons, Si celles-ci sont e-écutées suivant son esprit et mises en oeuvre dans le cadre de la protection comme revendiquée.
Claims (8)
1. Procédé de régulation automatique de température, du type consistant à former un signa' d'écart proporfiionnel la différence algébrique des températures de consigne et réelle de l'objet à contrôler, et à former un signal de commande en dépendance#fon#tionnelle du signal d'écart et agissant sur un bloc d'exécution afin de supprimer l'écart entre les températures réelle et de consigne, ainsi qu'à contrôler l'état du circuit du capteur de température réelle pour détecter la présence éventuelle d'une rupture dans celui-ci, caractérisé en ce qutà l'apparition d'un signal de présence d'une rupture du circuit du capteur, le signal de commande est coupé et, pendant la durée de la rupture, il se forme une suite périodique d'impulsions qui réalise une commande par impulsions de la température de l'objet à contrôler pour maintenir une valeur intermédiaire de la température de l'objet à contrôler dans la gamme des températures de service.
2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le signal de commande est coupé pendant toute la durée de la rupture du circuit du capteur.
3. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le signal de commande est coupé seulement pendant les pauses de la suite d'impulsions, et que pendant la durée des impulsions la présence du signal de commande est assurée par shuntage du circuit du capteur.
4. Dispositif de régulation automatique de température, pour la mise en oeuvre du procédé selon la revendication 1, du t5Jme comportant, mis en série, un dispositif de consigne de la température de l'objet a contrôler, un bloc de comparaison dont la deuxième entrée est reliée à un capteur de la temiérature réelle de l'objet a contrôler, un amplificateur de signal d'écart, un bloc de régulation formant un signal en dépendance fonctionnelle du signal d'écart, dont la sortie est électriquement reliée à l'entrée d'un bloc d'exécution, et un bloc de contrôle de l'état du circuit du capteur quant à la présence éventuelle d'une rupture dans ce dernier, ledit bloc de contrôle étant branché sur la sortie dudit capteur, ledit dispositif de régulation automatique étant caractérisé en ce qu'il comporte un bloc (7) de commande automatique de mise en marche par impulsions du bloc d'exécution (6) lors d'une rupture du circuit du capteur (3), ledit bloc de commande automatique étant muni d'un élément de commutation électronique principal (12) dont 11 entrée de commande est reliée à la sortie du bloc (8) de contrôle de l'état du circuit du capteur (3) et assurant l'application à l'entrée du bloc d'exécution (6) d'une suite périodique dlimpulsions formée pendant la durée de la rupture du circuit du capteur (3) et exerçant une action de commande pour maintenir une valeur intermédiaire de la température de l'objet à contrôler (9) dans la gamme des températures de service.
5. Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que le bloc (8) de contrôle de l'état du circuit du capteur (3) est réalisé sous la forme d'un générateur (40) de suite périodique d'impulsions mis en marche en cas de rupture du circuit du capteur (3), et que le bloc (7) de commande automatique de mise en marche par impulsions du bloc d'exécution (6) lors de la rupture du circuit du capteur (3) est équipé d'un élément de commutation électronique auxiliaire (13) dont la sortie est branchée sur la deuxième entrée du bloc de comparaison (2) et d'un générateur d'impulsions à déclenchement (14) mis en marche par le flanc arrière de l'impulsion d'entrée et dont l'entrée est branchée sur la sortie du bloc de contrôle (8) alors que sa sortie est reliée à 1'entrée de commande de l'élément do commutation électronique auxiliaire (13), l'entrée du bloc d'exécution (6) étant électriquement reliée à la sortie du bloc de régulation (5) à travers L'élément de commutation électronique principal (12) du bloc de commande automatique (7).
6. Dispositif selon l'une des revendications 4 et 5, caractérisé en ce que le bloc de régulation (5) est réalisé sous la forme dTun-modulateur dtimpulsions en durée qui comporte un générateur (36) de tension en dents de scie période constante de répétition et un élément à seuil (37) dont une première entrée est reliée ;; la sortie de l'anplificateur de signal d'écart (4), et une deuxième entrée, à la sortie du générateur (g) de tension en dents de scie, l'élément à seuil (37) a un seuil de fonctionnement réglable et est muni d'une entrée de commande correspondante reliée à la sortie du bloc ( & de contrôle de l'état du circuit du capteur (3), et l'élément (12) de commutation électronique principal du bloc de commande automatique (7) est mis en parallèle avec la première entrée de l'élément à seuil (37) du modulateur d'impulsions en durée.
7. Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce quten présence d'un bloc (39) de compensation d'erreur statique en action de commande et en cas de réalisation du bloc de régulation (5) sous forme d'un modulateur d'impulsions en durée comportant un générateur (36) de tension en dents de scie à période constante de répétition et un élément a seuil (37) dont une première entrée est reliée à la sortie de l'amplificateur de signal d'écart (4), une deuxième entrée, à la sortie du générateur (36) de tension en dents de scie, et une troisième entrée, à la sortie du bloc (39) de compensation dont l'entrée est reliée à la sortie du dispositif de consigne (i), l'élément de commutation électronique principal (12) du bloc de commande automatique (7) est mis en parallèle avec la première entrée de l'élément à seuil du modulateur d'impulsions en durée.
8. Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que le bloc (7) de commande automatique de la mise en marche par impulsions du bloc d'exécution en cas de rupture du circuit du capteur (3) comporte un générateur (40) de suite périodique d'impulsions dont l'entrée est reliée à la sortie du bloc de contrôle (a) et dont la sortie ost branchée sur une entrée distincte du bloc d'exécution (6) dont l'autre entrée est électriquement reliée à la sortie du bloc de régulation (5) à travers ledit élément de commutation électronique principal du bloc de commande automatioue (7)
9.Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que le générateur de suite périodique d'impulsions mis en marche en cas de rupture du circuit du capteur est réalisé sous la forme d'un amplificateur de courant continu à réaction capacitive assurée par deux condensateurs mis en série et dont le point commun est branché sur la sortie du capteur, ce dernier se présentant sous forme d'un thermocouple.
10. Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce aue dans le cas d'un amplificateur de signal d'écart (4) constitué par un modulateur à une alternance (24), un amplificateur de courant alternatif (27) et un démodulateur (28) mis en série, et comportant un générateur de fréquence porteuse (29) dont les sorties sont branchées sur les entrées de commande du démodulateur (28) et du modulateur (24) muni d'un transistor shuntant l'entrée de l'amplificateur de courant alternatif (27), le générateur de suite périodique d'impulsions mis en marche en cas de rupture du circuit du capteur est réalisé sous la forme d'un amplificateur inbeslédiaire de courant continu (30), d'un détecteur (51) et d'un mulQi- vibrateur à déclenchement (32) mis en série, la sortie du capteur (3) réalisé sous forme d'un thermocouple étant électriquement reliée, à travers des condensateurs de découplage distincts 33, 34dà l'entrée de 11 amplificateur intermédiaire de courant continu (30) et à l'entrée de commande du transistor (26) du modulateur (24) shuntant l'entrée de l'amplificateur de courant alternatif (27).
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| FR8107487A FR2503891A1 (fr) | 1981-04-14 | 1981-04-14 | Procede de regulation automatique de temperature et dispositif pour sa mise en oeuvre |
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