FR2573937A1 - Regulateur pseudo-continu pour dispositif de regulation ou de commande notamment pour une regulation de pression - Google Patents

Abstract

UN REGULATEUR PSEUDO-CONTINU DESTINE A UN DISPOSITIF DE REGULATION OU DE COMMANDE COMPREND UN INVERSEUR 4 QUI PEUT ETRE COMMUTE EN FONCTION DE L'AMPLITUDE D'UN SIGNAL DE COMMANDE ENTRE UNE POSITION D'EXTREMITE ET UNE AUTRE POSITION D'EXTREMITE, ET UN CIRCUIT DE LISSAGE 16, 17 AUQUEL PEUVENT ETRE APPLIQUEES, EN FONCTION DE LA POSITION DE L'INVERSEUR 4, DIVERSES IMPULSIONS DONT LA VALEUR MOYENNE CORRESPOND AU SIGNAL DE COMMANDE. POUR ALLONGER LA DUREE DE VIE DE L'INVERSEUR A PEU DE FRAIS, NOTAMMENT EN CE QUI CONCERNE LE LISSAGE, ON PREVOIT UN MONTAGE REDRESSEUR 5 ALIMENTE EN TENSION ALTERNATIVE, DANS LEQUEL LA LIAISON ENTRE LES DIODES 6-9 PEUT ETRE COMMUTEE PAR L'INVERSEUR 4 DE MANIERE QUE LE MONTAGE REDRESSEUR SOIT COMMUTE EN FONCTION DES DEUX POSITIONS D'EXTREMITE A, C ET D'UNE POSITION INTERMEDIAIRE B DE L'INVERSEUR 4 EN TANT QUE REDRESSEUR A UNE ALTERNANCE OU DE REDRESSEUR A DEUX ALTERNANCES ET QUE SON CIRCUIT DE COURANT CONTINU SOIT COUPLE AU CIRCUIT DE LISSAGE 16, 17 OU SEPARE DE CELUI-CI.

Description

L'invention concerne un régulateur pseudo-continu destiné à un dispositif

de régulation ou de commande, comprenant un inverseur qui peut être inversé en fonction de l'amplitude d'un signal de commande entre une position d'extrémité et une autre position d'extrémité, et comprenant un circuit de lissage auquel peuvent être appliquées, en fonction de la position de l'inverseur, diverses

impulsions dont la valeur moyenne correspond au signal de commande.

Un régulateur connu de ce type comprend un interrupteur bimétallique qui, en fonction de la différence ou de la déviation entre la valeur de consigne et la valeur réelle d'une température, applique plus ou moins longtemps l'une ou l'autre de deux tensions continues différentes à un circuit de lissage qui comprend une résistance ohmique en série avec un condensateur ou une bobine de self. Un signal de régulation largement lissé est prélevé à la sortie du circuit de lissage. Cette constitution exige cependant une fréquence élevée des commutations de l'inverseur entre les deux valeurs de la tension, même quand la valeur moyenne dans le temps des tensions continues appliquées au circuit de lissage correspond à la valeur de consigne réglée. Ceci diminue la durée de vie de l'inverseur. Ensuite, il faut avoir recours dans le circuit de courant continu à des mesures de lissage importantes (une capacitance et une inductance élevées), pour obtenir un signal de régulation aussi régulier que possible. De même pour obtenir les deux tensions continues, il faut soit utiliser des batteries coûteuses, et analogues, soit des redresseurs comprenant des dispositifs de lissage, éventuellement un transformateur de tension, par exemple un diviseur de

tension, pour obtenir les tensions continues différentes.

L'invention a pour but de proposer un régulateur pseudo-

continu du type mentionné dans le préambule, qui n'a besoin que de peu d'éléments supplémentaires pour prolonger la durée de vie de l'inverseur. Selon l'invention, ce but est atteint du fait que l'on prévoit un montage redresseur alimenté par une tension alternative, dans lequel la liaison entre diodes peut être inversée par l'inverseur de manière que le montage redresseur soit commuté en fonction des deux positions d'extrémité et d'une position intermédiaire de l'inverseur pour constituer un redresseur à une seule alternance ou un redresseur à deux alternances, et son circuit de courant continu est couplé au circuit de lissage ou en est séparé. Grâce à cette constitution, on peut obtenir une fréquence de commutation réduite de l'inverseur, du fait que l'on peut produire un signal de régulation moyen dans la position intermédiaire de l'inverseur qui est situé au moins à proximité de la valeur de consigne, ce qui fait que l'inverseur occupe le plus souvent sa position intermédiaire. On évite ainsi des batteries ou des dispositifs de lissage sur le c8té entrée de l'inverseur. En même temps, on peut réduire les dispositifs nécessaires au circuit de lissage sur le côté sortie de l'inverseur car le contenu en oscillations harmoniques de demi-ondes largement sinusoïdales est plus réduit que celui d'ondes rectangulaires. L'inverseur peut être constitué sous forme d'un simple inverseur bipolaire et malgré tout transmettre trois signaux de réglage différents. De préférence, le circuit de lissage reçoit une tension continue constante par l'intermédiaire d'une résistance série et est monté en parallèle au récepteur de lumière d'un optocoupleur constitué sous forme d'un photo-transistor dont l'émetteur de lumière est monté dans le circuit de courant continu du montage redresseur et qui est sans courant dans une position d'extrémité de l'inverseur. Dans cette position d'extrémité, une tension continue et constante est déjà appliquée au circuit de lissage, à-savoir la plus élevée qui peut être appliquée au circuit de lissage, ce qui fait que dans ce cas il n'y a pas de lissage par le circuit de lissage. On peut donc diminuer les

mesures concernant le circuit de lissage.

De préférence, on fait en sorte que l'inverseur court-circuite l'émetteur de lumière dans une position d'extrémité et commute le montage redresseur en tant que redresseur en pont à deux alternances dans l'autre position d'extrémité, l'inverseur reliant l'une à l'autre les cathodes de deux diodes formant dans cette autre position d'extrémité le pile plus du redresseur en pont à deux alternances. Dans ce cas, la tension de sortie du circuit de lissage est, dans les deux positions d'extrémité de l'inverseur, la plus élevée ou la plus basse, alors qu'elle présente une valeur intermédiaire dans la position intermédiaire de l'inverseur dans laquelle le montage redresseur est monté sous forme d'un redresseur à une seule alternance. La sortie du circuit de lissage peut être reliée à deux étages à bascule qui présentent des valeurs de seuil différentes et qui produisent, quand il y a dépassement de leur valeur de seuil, des tensions continues de p8le contraire sous forme de tensions de charge pour un condensateur d'intégration. On peut ainsi transformer les tensions de sortie en moyenne constantes du circuit de lissage en fonction de leur amplitude en des tensions de commande augmentant ou diminuant de façon largement linéaire, ce qui fait que le régulateur a un comportement I (comportement intégral) qui permet une approximation constante jusqu'à ce que l'on parvienne directement à la valeur de consigne. En outre, on peut faire en sorte que chaque étage à bascule comprenne un comparateur dont une entrée reçoit un potentiel de référence déterminant sa valeur de seuil et dont l'autre entrée est reliée à la sortie du circuit de lissage, et du côté sortie deux diodes montées en série dans le même sens et un diviseur de tension parallèle à la seconde de ces diodes de manière que la prise du diviseur de tension soit reliée par une résistance de charge à une borne du condensateur d'intégration, l'autre borne du condensateur d'intégration étant soumise à un potentiel de référence, et qu'une borne du condensateur d'intégration soit reliée par l'intermédiaire d'un amplificateur dont l'amplification est d'environ 1 à l'extrémité des circuits série de ces diodes qui est tournée à l'inverse des comparateurs. Les (secondes) diodes du csté sortie des étages à bascule forment alors, dans la mesure o elles sont traversées par un courant, des sources de tension constante de polarités contraires, qui en liaison avec -l'amplificateur présentant une amplification de 1 fournissent un courant constant pour la charge ou la décharge du condensateur d'intégration, ce qui fait que la tension au niveau du condensateur et de ce fait la tension de sortie au niveau de

l'amplificateur monte ou diminue de la façon linéaire désirée.

Le potentiel de référence du condensateur d'intégration est situé

de préférence entre les potentiels de référence des comparateurs.

Ainsi, on obtient une approximation rapide des valeurs à réguler par rapport à la valeur de consigne lors de la mise en service du

dispositif de régulation ou de commande.

Lorsque le potentiel de référence du condensateur d'intégration est prélevé d'une résistance du diviseur de tension qui est shuntée par un condensateur, on obtient une mise en marche plus douce ou une montée régulière du signal de réglage même lors de la mise en service du dispositif. L'invention et ses caractéristiques vont maintenant être décrites plus en détail à l'aide d'un mode de réalisation préféré représenté sur les dessins annexes dans lesquels: la figure I est un schéma de circuit d'un dispositif de régulation comprenant un régulateur et un système à régler selon l'invention, et la figure 2 représente la forme des diverses tensions en des

positions déterminées du circuit de la figure 1.

Le dispositif de régulation 1 selon la figure I régule la pression dans un réservoir 2 ou dans un système de tubes formant le système a régler, et il comprend un régulateur 3 avec un détecteur de pression constituant un comparateur au moyen duquel peut être réglée la valeur de consigne de la pression (d'une manière non représentee). Les autres

parties du dispositif de régulation 1 forment un régulateur.

Le signal de sortie du régulateur 3 formant le dispositif de régulation ou déterminant la différence de régulation commande un inverseur 4, ainsi que cela est indiqué par la ligne en tiretés entre le régulateur 3 et l'inverseur 4. L'inverseur 4 occupe de ce fait une première position d'extrémité en fonction de l'amplitude du signal qui le commande au niveau d'un contact fixe a, une position intermédiaire dans une région b et une seconde position d'extrémité au niveau d'un contact fixe c. Le passage de la position d'extrémité au niveau du contact a à la position d'extrémité au niveau du contact c s'effectue de façon continue, c'est-à- dire sans fonctionnement d'une bascule et sans que l'inverseur 4 s'arrête dans la position intermédiaire dans la

région b.

L'inverseur 4 est monté à la sortie d'un montage redresseur 5

constitué par quatre diodes 6, 7, 8 et 9.

Un optocoupleur 10 contient en tant qu'émetteur de lumière 11 une diode à luminescence et en tant que récepteur de lumière 12 un photo-transistor. L'émetteur de lumière 11 est monté en série avec une résistance limitatrice de courant 14 dans le circuit de courant continu du montage redresseur 5, la résistance 14 pouvant également être montée dans le circuit de courant alternatif du montage redresseur 5. Le montage redresseur 5 est alimenté à partir d'une source de tension

alternative 15 constituée par le courant alternatif normal du réseau.

Dans la position d'extrémité au niveau du contact a, l'inverseur 4 courtcircuite l'émetteur de lumière 11. Dans la position intermédiaire dans la région b, les diodes 6 et 8 forment un redresseur à une alternance et dans la position d'extrémité de l'inverseur au niveau du contact c, les diodes 6 à 9 forment un redresseur en pont à deux alternances, l'inverseur 4 reliant les cathodes des diodes 8 et 9 qui

forment le p8le plus du redresseur à deux alternances.

Le récepteur de lumière 12 est monté en parallèle à un circuit de lissage constitué par une résistance 16 et un condensateur 17. Le circuit de lissage est alimenté par l'intermédiaire d'une résistance

série 13 par une tension continue et constante U d'environ 12 volts.

La tension UB à la sortie du circuit de lissage ou du condensateur de lissage 17 est appliquée à deux étages à bascule 18 et 19. L'étage à bascule 18 contient un comparateur 20 et dans le circuit de sortie du comparateur 20 deux diodes 21 et 22 montées en série dans le même sens, une résistance limitatrice de courant 23 montée entre les diodes 21 et 22, et un diviseur de tension 24 parallèle à la seconde diode 22 située du c8té sortie. L'étage à bascule 19 contient également un comparateur 25 et dans le circuit de sortie du comparateur 25 deux diodes 26 et 27 montées en série et dans le même sens, une résistance limitatrice de courant 28 montée entre les diodes 26 et 27, et un diviseur de tension

29 parallèle à la seconde diode 27 située du c6té sortie.

Les diodes 21, 22 de l'étage à bascule 18 sont cependant montées en sens contraire par rapport aux diodes 26, 27 de l'étage à bascule 19. Les entrées non -inverseuses (+) des comparateurs 20, 25 sont reliées à la sortie B du circuit de lissage et les entrées inverseuses (-) des comparateurs 20, 25 sont reliées par une autre prise respective d'un diviseur de tension constitué par des résistances 30, 31 et 32,

auquel est également appliqué la tension continue U du fonctionnement.

La prise d'un autre diviseur de tension, auquel est appliquée la tension continue de fonctionnement U est constituée par les résistances 33 et 34 ainsi que par un condensateur 35 monté parallèlement à la résistance 34 située du c8té de la masse, est reliée par l'intermédiaire d'un amplificateur 36 dont l'amplification est d'environ 1:1 à une borne d'un condensateur d'intégration 37. L'autre borne du condensateur d'intégration 37 est reliée aux prises des diviseurs de tension 24 et 29, qui comprennent respectivement une résistance réglable et une résistance fixe montées en série, et par l'intermédiaire d'un amplificateur 40 à forte résistance d'entrée et dont l'amplification est d'environ 1:1 aux entrées des étages à bascule

18 et 19.

La sortie E de l'amplificateur 40 est reliée à une entrée de commande de fréquence d'un redresseur 41. Ce dernier alimente un moteur 42 qui de son c8té entratne une pompe 43 qui remplit le réservoir 2 en fluide sous pression à une vitesse qui correspond à la fréquence du redresseur 41. Le fluide sous pression est prélevé à une sortie 44 du

réservoir 2.

Le mode de fonctionnement du dispositif de régulation est le suivant: Quand la pression est élevée dans le réservoir 2, l'inverseur 4 occupe la position d'extrémité au niveau du contact c. Dans cette position, un courant redressé à deux alternances circule sous forme de demi-ondes largement sinusoïdales par la diode à luminescence 11 et par le phototransistor 12 de l'optocoupleur 10. La tension UA au point A de la figure 1 présente de ce fait sensiblement la forme montrée à la figure 2A qui est celle de demi-ondes largement sinusoïdales inversées et redressées à deux alternances. De façon correspondante, la tension UB à la sortie B du circuit de lissage présente sa valeur la plus faible, comme le montre la figure 2B. Cette valeur est inférieure au potentiel de référence U1 l'entrée inverseuse (-) du comparateur 25 et inférieure au potentiel de référence U2 à l'entrée inverseuse (-) du comparateur 20. Les tensions de sortie UC et UD aux sorties C et D des comparateurs 20 et 25 sont donc (pratiquement) nulles. L'amplificateur fait donc passer un courant par les diodes 26 et 27, alors que les diodes 21 et 22 sont bloquées. Du fait de la baisse constante de la tension directe au niveau de la diode 27, la tension au niveau de la résistance 29 du diviseur de tension est également constante. Comme en outre la baisse de tension au niveau de l'amplificateur 40 est pratiquement nulle du fait de l'amplification de 1:1, la tension au niveau de la résistance 33 est également largement égale à la tension constante qui est prélevée du diviseur de tension 29 entre la sortie E et la résistance 39, ceci signifiant que la tension au niveau de la résistance 33 est largement constante. Comme le courant d'entrée de l'amplificateur 40 est négligeable, il passe également par le condensateur d'intégration 37 un courant constant qui décharge le condensateur d'intégration 37 de façon largement linéaire. Ceci est montré par la forme de la tension de sortie UE à la sortie E entre les moments 0 et t2, qui est représentée à la figure 2E. La tension de sortie E détermine de ce fait une diminution linéaire de la fréquence du redresseur 41, la vitesse du moteur 42 et de la pompe, et de ce fait une diminution correspondante de la pression dans le réservoir 2. Au moment t1, la pression a si fortement chuté que l'inverseur 4 s'éloigne de sa position d'extrémité au niveau du contact c et passe par une position intermédiaire dans la région b. Dans cette position intermédiaire, il ne passe qu'un courant redressé à une alternance (avec des lacunes) par la diode à luminescence 11 et le photo-transistor 12 du fait que le courant alternatif 15 ne peut faire passer un courant que par les diodes 8 et 6. De façon correspondante, la tension UA au point A ou au niveau du phototransistor 12 présente sensiblement la forme montrée à la figure 2A entre les moments t1 et t3. Dans la région comprise entre t1 et t3 la valeur moyenne de la tension UA est supérieure à celle de la région située entre 0 et t1, ce qui fait que le condensateur 17 commence à se charger au moment t à

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une tension UB plus élevée, comme le montre la figure 2B.

Au moment t2, la tension UB dépasse la tension U1 prélevée i la résistance 30, ce qui fait que désormais la tension de sortie UD du comparateur 25 monte brusquement à une valeur positive élevée, comme montré à la figure 2B. Par contre la tension UB n'atteint pas encore la valeur de la tension U2, qui tombe dans son ensemble au niveau des résistances 30 et 31, ce qui fait que la tension de sortie UC du

comparateur 20 reste sensiblement nulle (figure 2C).

Dans la position intermédiaire de l'inverseur 4, toutes les diodes 21, 22, 26 et 27 sont donc fermées. Le condensateur d'intégration 27 ne peut donc ni se charger ni se décharger, ce qui fait que sa tension atteinte au moment t2 subsiste. Aussi longtemps que ltinverseur 4 Teste entre les positions d'extrémité a et c, la tension de sortie IE (figure 2E) reste donc constante bien que la tension UB au niveau du condensateur de lissage 27 monte jusqu'au moment t3 (et simultanément aussi la tension UA, ce qui n'est cependant pas montré sur la figure 2A) jusqu'à une nouvelle valeur moyenne correspondant à la nouvelle valeur moyenne de la tension U1. De manière correspondante, la pression dans le réservoir 2 reste également constante aussi longtemps qu'aucune

perturbation n'apparaît.

Au moment t4, la pression dans le réservoir 2 est tombée à un point tel que l'inverseur 4 a atteint la position d'extrémité au niveau du contact a. Dans cette position, la diode à luminescence 11 est court-circuitée par l'inverseur 4, ce qui fait que cette diode à

luminescence 11 et le photoLtransistor 12 restent sans courant.

Désormais, la tension UA au point A cesse de pulser. Le condensateur de lissage 17 se charge entre temps jusqu'au moment t6 à une tension UB plus élevée (dans le même temps monte également un peu plus la tension UA, ce qui cependant n'est pas montré à la figure 2A pour des raisons

de clarté).

Au moment t5, la tension UBau niveau du condensateur de lissage 17 dépasse également la tension U2, ce qui fait que désormais la tension de sortie U du comparateur 20 monte également brusquement à une valeur positive (figure 2C). Les diodes 21, 22 qui sont alors conductrices permettent une charge linéaire du condensateur d'intégration 37 et de ce fait aussi une augmentation de la pression

dans le réservoir 2.

La tension prélevée au diviseur de tension constitué par les

résistances 32 et 34 détermine la valeur de début de l'intégration.

s Cette tension est située entre U1 et U2, ce qui fait que le condensateur d'intégration 37, lors de la mise en service du dispositif de régulation, atteint plus rapidement la valeur de consigne. Pour obtenir un démarrage plus doux, la résistance 34 est shuntée par le

condensateur 35.

Grace aux diviseurs de tension réglables 24 et 29, on peut déterminer la vitesse de charge et de décharge du condensateur

d'intégration 37.

On choisit des valeurs égales pour les résistances 23 et 28 ainsi

que pour les résistances 24 et 29.

L'inverseur 4 peut être un inverseur à trois positions avec un

autre contact fixe dans une position située entre les contacts a et c.

Ce contact central doit cependant rester libre. En outre, le régulateur 3 et l'inverseur 4 peuvent être constitués sous forme d'un ensemble,

c'est-a-dire d'un pressostat.

Entre la sortie E de l'amplificateur 40 et son entrée ainsi que la masse peut être montée une résistance respective pour la décharge du condensateur d'intégration 37 après le débranchement du dispositif de régulation 1, pour ne pas charger l'amplificateur 40 avec une tension trop élevée lors de la mise en service. Le terme de "résistance"

utilisé ici désigne des résistances "ohmiques".

En ce qui concerne un changement de la valeur de consigne (ou d'une grandeur de référence), le dispositif de régulation 1 peut 8tre considéré comme un dispositif de commande. Même lorsque le fonctionnement a lieu de façon "ouverte", c'est-a-dire par exemple lors d'un réglage de l'inverseur 4 en fonction d'une autre grandeur physique que la pression régnant dans le réservoir 2 qui n'est pas détectée (mesurée) par le régulateur 3, par exemple lors d'un réglage de l'inverseur 4 à la main ou en fonction d'un programme prédéterminé, le dispositif de régulation 1 fonctionne en tant que dispositif de

commande.

Claims (7)

REVENDICATIONS

1. Régulateur pseudo-continu destiné a un dispositif de régulation ou de commande, comprenant un inverseur qui peut être inversé en fonction de l'amplitude d'un signal de commande entre une position d'extrémité et une autre position d'extrémité, et comprenant un circuit de lissage auquel peuvent être appliquées, en fonction de la position de l'inverseur, diverses impulsions dont la valeur moyenne correspond au signal de commande, caractérisé en ce que l'on prévoit un montage redresseur (5) alimenté par une tension alternative, dans lequel la liaison entre diodes (6-9) peut être inversée par l'inverseur (4) de manière que le montage redresseur soit commuté en fonction des deux positions d'extrémité et d'une position intermédiaire (4) de l'inverseur pour constituer un redresseur à une alternance ou un redresseur à deux alternances, et son circuit de courant continu est

couplé au circuit de lissage (16, 17) ou en est séparé.

2. Régulateur selon la revendication 1, caractérisé en ce que le circuit de lissage (16, 17) reçoit une tension continue constante par l'intermédiaire d'une résistance série (13) et est monté en parallèle à au récepteur de lumière d'un optocoupleur (10) constitué sous forme d'un photo-transistor (12) dont l'émetteur de lumière (11) est monté dans le circuit de courant continu du montage redresseur (5) et qui est

sans courant dans une position d'extrémité (a) de l'inverseur (4).

3. Régulateur selon la revendication 2, caractérisé en ce que l'inverseur (4) court-circuite l'émetteur de lumière (11) dans une position d'extrémité (a) et commute le montage redresseur (5) en tant que redresseur en pont à deux alternances dans l'autre position d'extrémité (c), l'inverseur (4) reliant l'une à l'autre les cathodes de deux diodes (8, 9) formant dans cette autre position d'extrémité le

pôle plus du redresseur en pont à deux alternances.

4. Régulateur selon l'une quelconque des revendications I à 3,

caractérisé en ce que la sortie (B) du circuit de lissage (16, 17) est reliée à deux étages à bascule (18, 19) qui présentent des valeurs de seuil différentes (U1, U2) et qui produisent, quand il y a dépassement de leur valeur de seuil, des tensions continues (UC, UD) de p8le contraire sous forme de tensions de charge pour un condensateur

d'intégration (37).

5. Régulateur selon la revendication 4, caractérisé en ce que chaque étage à bascule (18, 19) comprend un comparateur (20, 25) dont une entrée (-) reçoit un potentiel de référence (U1, U2) déterminant se valeur de seuil et dont l'autre entrée (+) est reliée à la sortie (B) du circuit de lissage (16, 17), et du côté sortie deux diodes (21, 22; 26, 27) montées en série dans le même sens et un diviseur de tension (24; 29) parallèle à la seconde (22; 27) de ces diodes (21, 22; 26, 27) de manière que la prise du diviseur de tension (24; 29) soit reliée par une résistance de charge (38; 39) à une borne du condensateur d'intégration (37), l'autre borne du condensateur d'intégration (37) étant soumise à un potentiel de référence, et en ce qu'une borne du condensateur d'intégration (37) est reliée par l'intermédiaire d'un amplificateur (40) dont l'amplification est d'environ I à l'extrémité (E) des circuits série de ces diodes (21, 22; 26, 27) qui est tournée à

l'inverse des comparateurs (20, 25).

6. Régulateur selon la revendication 5, caractérisé en ce que le potentiel de référence du condensateur d'intégration (37) est situé

entre les potentiels de référence (U1, U2) des comparateurs (20, 25).

7. Régulateur selon la revendication 6, caractérisé en ce que le potentiel de référence du condensateur d'intégration (37) est prélevé d'une résistance (34) du diviseur de tension qui est shuntée par un

condensateur (35).