SU981959A1 - Позиционный регул тор - Google Patents

Description

(54) ПОЗИЦИОННЫЙ РЕГУЛЯТОР

Изобретение относитс  к автоматике и предназначено дл  позиционного регулировани , преимущественно, температуры газообразных и жидких сред, а в сочетании с другими датчиками может быть использовано дл  регулировани  других неэлектрических и электрических величин: давлени , освещенности ,- напр жений, тока и т.п.

Известен позиционный регул тор, содержащий датчик и задатчик, подсоединенные ко входу измерительной схемы , к выходу которой подсоединены интегрирующие узлы, подключенные ко входам пороговых усстройств, выходы которых соединены со входами трехстабильного триггера, к выходам которого подключен исполнительный орган и входы пороговых устройств 1.

Однако регул тор обладает ограниченным числом позиций регулировани , причем их увеличение св зано с увеличением числа пороговых элементов, усложнением.схемы и снижением надежности ее работы.

Наиболее близким техническим решением к предложенному  вл етс  позиционный регул тор, содержащий датчик и задатчик, св занные с первым и вторым входами измерительного блока , к выходам которого подсоединены первый и второй интегрирующие узлы, третий интегрирующий узел, входом подключенный к источнику посто нного напр жени , причем выходы интегрирующих узлов св заны с первыми входами соответствукмдих трех пороговых элементов , первые входы второго и третье го пороговых элементов соединены меж10 ду собой через разделительный ключ, к выходам первого и третьего пороговых элементов первым и вторым входами подключен распределитель импульсов, к выходам которого непосредственно

15 подключены исполнительные элементы, а через функциональный преобразователь - третий вход измерительного блока, выход релаксационного генератора подключен ко входам поро20 говых элементов, выход блока запуска соединен с третьим входом распределител  импульсов, а первый вход - с выходом распределител  импульсов 2.

Однако устройство недостаточно на25 дежно в работе.

Целью изобретени   вл етс  повышение надежности регул тора.

Поставленна  цель достигаетс  тем, что позиционный регул тор содержит

30 датчик и задатчик, св :чанные с первым и вторьм входами измерительного блока, к выходам которого подсоедини ны первый и второй интегрирующие узлы , третий интегриругаций узел, входо подключенный к источнику посто нного напр жени , причем выходы интегрирую Ыих узлов св заны с перв.ыми входами Ьоответствук цих трех пороговых элеме тов, первые входы второго и третьего пороговых элементов соединены между собой через разделительный ключ, к выходам первого и третьего пороговых элементов первым и вторым входами подключен распределитель импульсов, к выходам которого непосредственно подключены исполнительные элементы, а через функциональный преобразователь - третий вход измерительного бл ка, вторые входы пороговых элементов подключены к выходу релаксационного генератора, третий вход распределител  импульсов соединен с выходом бл ка запуска, первый вход которого сое динен с выходом распределител  импул сов, причем второй вход блока запуск соединен с выходом релаксационного генератора, кроме того, измерительный блок выполнен в виде потенциомет ра, неподвижные ВЕЛВОДЫ которого чере резистор и потенциометр задатчика подключены к источнику посто нного напр жени , а подвижный вывод которого соединен с выходом функционального преобразовател , а между анодами включены резисторы, причем выход функциональнох-о преобразовател  св зан с анодом одного из диодов через резистор. На фиг. 1 приведена функциональна  схема регул тора; на фиг. 2 - принципиальна  схема. Функциональна  схема регул тора содержит датчик 1, например, темпера туры, задатчик 2, измерительный блок 3, интегрирующие узлы 4-6, источник питани  посто нного напр жени  7, по роговые элементы 8-10, реверсивный распределитель импульсов 11, исполнительные элементы 12-15, функционал ный преобразователь 16, разделительный ключ 17, релаксационный генератор 18 и блок запуска 19. Принципиальна  электрическа  схема регул тора (фиг. 2) содержит датчик 20, выполненный, например, в виде терморезистора, потенциометр 21, образующий задатчик температуры, включенный в схему измерительного блока 3, содержащего резистор 22, об разующий делитель напр жени  с термо резистором 20, потенциометр 23 и резисторы 24 и 25. Интегрирующие узлы 4-6 образованы резисторами 26-28 и конденсаторами 29-31 и подсоединены ко входам пороговых элементов 8-10, содержащих однопереходные транзисторы 32-34, верхние ба:зы которых подключены к подстроечным потенциометрам 35-37, нижние базы которых через резисторы 38-40 подключены к точке . соединени  резистора 41 и конденсатора 42 релаксационного генератора импульсов 18, выполненного на однопереходном транзисторе 43, эмиттер которого соединен с RC-контуром 44 и 42. Нижн   база транзистора 43 соединена со входом блока запуска 19 реверсивного распределител  импульсов 11. Ьлок запуска содержит конденсаторы 45 и 46, диод 47 и резисторы 48, 49. Реверсивный распределитель импульсов включает в себ  тиристоры 50-53, резисторы нагрузки 54-57, резистор 58, коммутирующие конденсаторы 59-62, входные диоды 63-68, конденсаторы 69-74 и резисторы обратной св зи 7580 . К выходным клеммам 81-84 распределител  импульсов подсоединены исполнительные элементы 12-15, выполненные , например, в виде электромагнитных реле, тиристорного регул тора напр жени  и т.п. к выходу распределител  импульсов через функциональный преобразователь, образованный диодами 85-87 и резисторами 88-90, подключен подвижный вывод потенциометра 23 измерительного блока. Дл  изменени  зоны нечувствительности регул тора служит переменный резистор 91. Питание регул тора осуществл етс  от источника посто нного напр жени  7 (клеммы 92,93), к которому подключен через балластный резистор 94 стабилитрон 95. Регул тор работает (фиг. 1) следующим образом. Датчик температуры 1 и задатчик 2 подключены к измерительной схеме 3, на выходе которой формируетс  управл ющий сигнал в виде напр жени , соответствующего температуре значени . К выходу измерительного блока подключены интегр.ирукадие узлы 4 и 5, установленные на входе пороговых устройств 8 и 9. Интегрирующий узел 6, вход которого подключен к источнику питани  посто нного напр жени  7, своим выходом соединен со входом порогового элемента 10. Входы пороговых элементов 9 и 10 соединены разделительным ключом 17, а выходы пороговых элементов 8 и 10 подключены ко входам реверсивного распределител  импульсов 11. К выходам реверсивного распределител  импульсов подключены исполнительные органы 12-15, например электромагнитные реле или входы тиристорного регул тора напр жени , выполненные, например, в виде разделительных диодов. Эти же выходы распределител  импульсов через функциональный преобразователь 16 подключены к измерительному блоку 3. При подаче напр жени  питани  на выходе генератора импульсов18 генерируетс  импульс, проход щий через блок запуска в работу реверсивного распределител  импульсов 19. При этом срабатывает одна из его  чеек, выдава  соответствующую команду на исполнитель ный орган 12. При включении любой из  чеек реверсивного распределител  импульсов 11 блок 19 запуска этого распределител  закрьшаетс , и через него импульсы с выхода генератора 18 на вхо распределител  импульсов 11 не посту пают. Дл  этого один из выходов распределител  импульсов соединен со .входом блока 19. Когда температура объекта регулировани  .ниже заданного значени , напр жение на выходе измерительного блока 3 выше напр жени  срабатывани  пороговых элементов 8 и 9. В этом случае пороговый элемент В при срабатывании формирует импульсы, поступающие на пр мой вход реверсивного распределител  импульсов 11, обеспечива  переключение распределит л  на следующую  чейку и включение исполнительного органа 13. Поскольку выходы распределител  импульсов 11 св заны обратной св зью через функциональный преобразователь 16 с изме рительньм блоком 3, напр жение на вы ходе измерительного блока несколько уменьшаетс . Поэтому на выходе порогового элемента 8 импульс сформирует с  лишь при дальнейшем понижении регулируемой температуры. При дальнейшем снижении температурил снова срабо тает пороговый элемент 8 и включитс  исполнительный орган 14, увеличивающий подачу теплоносител  к объекту регулировани . Порог срабатывани  элемента 9 установлен несколько ниже (на зону нечувствительности регул то ра) порога срабатьшани  элемента 8, поэтому если температура ниже заданной или равна норме, периодически срабатывает элемент 9. А так как посто нна  времени интегрирующего узла 5, установленного на его входе, мень ше посто нной времени интегрирующих узлов 4 и 6, через разделительный ключ 17 при срабатывании порогового элемента 9 периодически разр жаетс  конденсатор интегрирующего узла 6 и напр жение на нем достигает порога срабатьшани  элемента 10. Это происходит до тех пор, пока напр жение на выходе измерительной схемы не снижаетс  ниже порога срабатывани  элемен та 9 . Когда температура объекта регулировани  повыситс  выше заданной, пороговый элемент 9 перестает срабатывать и разр жать интегрирующий конденсатор узла б.в результате этот конденсатор зар дитс  под действием напр жени  источника питани  7 до напр жени  порогового элемента 10, и на его выходе сформируетс  импульс. поступающий на обратный вход реверсивного распределител  импульсов 10, Исполнительный орган, например 14 отключаетс , а включаетс  13, обеспечивающий подачу к объекту регулировани  меньшего количества теплоносител , чем исполнительный орган 14. ДлЛ увеличени  входного сопротивлени  пороговых устройств 8-10 и увеличени  чувствительности регул тора входы пороговых элементов соединены о выхо- дом релаксационного генератора 18. При подключении регул тора к источнику питани  через резисторы 58, , 49 и 96 (фиг. 2) зар жаетс  конденсатор 45 до напр жени  первого источнА- ка питани , а через резистор 48 - конденсатор 46 зар жаетс  до такого же напр жени . Одновременно через резистор 44 зар жаетс  конденсатор 42, и как только он зар дитс  до порога отпирани  транзистора 43 генератора импульсов, транзистор отпираетс , пропуска  через себ  на резисторы 41 и 96 импульс тока. Импульс тока проходит через конденсаторы 45 и 46 и отпертый диод 47 блока запуска распределител  в работу в цепь управлени  тиристора 50 распределител  импульсов , и тиристор 50 отпираетс , пропуска  через резисторы 58 и 54 ток. Одновременно включаетс  исполнительный орган, например электромагнитное реле, подсоедин емое к клемме 81 или взамен резистора 54, обеспечива  минимальную подачу теплоносител  к объекту регулировани . За счет протекани  посто нного тока тиристор 50 удерживаетс  в отпертом состо нии, а так как на резисторе 58 падает напр жение при отпирании любого из тиристоров 50-53, конденсатор 46 зар жаетс  до более высокого напр жени , чем конденсатор 45, на величину падени  напр жени  на резисторе 58. Поскольку падение напр жени  на резисторе 58 превышает амплитуду напр жени  импульса, формируемого на резисторе 96, то диод 47 разностью напр жений на конденсаторах 46 и 45 заперт, и последующие импульсы в цепь управлени  тиристора 50 не проход т. Под действием напр жени  на анодах всех тиристоров, кроме 50 через резисторы 76-80 зар жаютс  конденсаторы 70-74, а конденсатор 69, подключаемый через резистор 75 к аноду отпертого тиристора 50, разр жаетс , отпира  диод 63. С резистора 42 импульсы поступают на нижние базы транзисторов 32-34, кратковременно понижа  их пороги срабатывани  и тем самым существенно (в сотни раз) увеличива  их входные сопротивлени . Когда температура в зоне регулировани  ниже заданной потенциометром 21, падение напр жени  на терморезисторе 20 дос.тигает напр жени  отпирани -транзистора 33. Поэтому конденсатор 30 через резистор 27 начинает .периодически зар жатьс  до напр жени  отпирани  транзистора 33 и разр жатьс  через его эмиттер-базу на ре .зистор 39. При этом пока периодически отпираетс  транзистор 33, на него через разделительный ключ - диод 97 разр жаетс  конденсатор 31, не позвол   формировать на резисторе 40 управл ющие импульсы. Посто нна  времени КС-контура 28, 31 более чем на пор док превышает посто нную времени RC-контура 27, 30, а порог срабатывани  транзистора 33 устанавливаетс  потенциометром 36 выше порога срабатывани  транзистора 34, выставл емого При помощи потенциометра 37. Еще , приглерно, на удвоенный дифферентдиал одной позиции регул тора порог отпирани  транзистора 32, устанавливаемый потенциометром 35. Поэтому, когда на это значение повыситс  напр жение на терморезисторе 20, через резистор 26 зар жаетс  конденсатор 29, который через транзистор 32 разр жаетс  на. резистор 38. Импульсы, сформированные на резисторе 38, поступают на аноды разделительных диодов 63-65, образующие пр мой вход реверсивного распределител  импульсов.

Чтобы повысить входное сопротивление транзисторов 32-34 и обеспечить увеличение их входных- сопротивлений и посто нных времени КС-контуров 26, 29,- 27, 30,и 28, 31 не за счет увеличени  емкостей конденсаторов, а за счет увеличени  сопротивлени  их резисторов , а также стабильность и точность работы служит релаксационный генератор, выполненный на транзисторе 43. Частота импульсов тока, выдел емых на резисторе 41 при периодическом разр де конденсатора 42 через транзистор 43, значительно превышает , частоту импульсов, проход щих через транзисторы 32 и 34, С резистора 41 импульсы отрицательного напр жени  подаютс  в цепь нижних баз транзисторов 32-34, Это исключает разр д конденсаторов 29-31 на эмиттер-базы транзисторов 32-34 в зоне их отпирани  и более чем на два пор дка увеличивает входное сопротивление транзисторов {до нескольких дес тков мОм) и, следовательно, входное сопротивление усилительной схемы.

В зависимости от температуры объекта регулировани  на ВЕлходе одного из тиристоров 32 и 34 формируетс  или не формируетс  импульс, поступающий на аноды диодов 63 - 65 и 66 - 68, образующих пр мой и обратный входы реверсивного распределител  импульсов . Если регулируема  температура ниже уставки, импульсы формируютс 

,на резисторе 38 и поступают на пр мой вход реверсивного распределител  импульсов. Если температура объекта регулировани  находитс  в пределах заданной температуры, то срабатывает транзистор 33 и на оба входа распределител  импульсы на поступают. При температуре в зоне установки терморезистора выше нормы импульсы формируюс  на резисторе 40 и поступают на обратный вход распределител .

Реверсивный распределитель импульсов , выполненный на тиристорах 50-53 работает следующим образом,

При подаче напр жени  питани  под действием импульса напр жени , выдел емого на резисторе 96, открываетс  тиристор 50. Тиристор 50 отпираетс  и включаетс  нагрузка 54, осуществл юща  управление подачей минимального количества теплоносител  к объекту регулировани . Через резисторы 75-77 из всех конденсаторов 69-71, подклюу:аемых к управл квдим электродам тиристоров , разр жаетс  до напр жени  на аноде отпертого тиристора 30 конденсатор 69. Сопротивление резисторов 75-80 устанавливаетс  такой величины чтобы ток, протекающий через них под действием напр жени  на анодах открытых тиристоров 50-53, был меньше тока отпирани  тиристоров. Первый импульс , генерируемый транзистором 32 и поступающий через диоды 63-65 и конденсаторы 69-71, проходит из всех диодов 63-65 лишь через открытый диод 63 и разр женный конденсатор 69, и тиристор 51 отпираетс . Включаетс  следующа  нагрузка 55, увеличиваквда  подачу теплоносител  к объекту регулировани . Одновременно за счет зар женного коммутирующего конденсатора 59 и падени  напр жени  на резисторе 58 при зар де конденсатора 60 тиристор 50 запираетс , а нагрузка 54 отключаетс . Через резисторы 76 и 78 разр жаютс  конденсаторы 70 и 72. Тртий импульс вызывает включение тиристора 52 и исполнительного элемента 56 и отключение тиристора 51 и исполнительного элемента (реле) 55 и т.д. При включении тиристора 53 к объекту регулировани  поступает максимальное количество тепла.

С анодов тиристоров 50-53 подаетс  смещение на конденсаторы 72-74 через диоды 66-68, св занные с базой транзистора 34, формирующего отключающие импульсы. Если открыт, например , тиристор 52, то разр жен через резистор 79 конденсатор 73. Поэтому когда температура в зоне контрол  такова, что срабатывает транзистор 34, отпираетс  диод 67, и включаетс  тиристор 51, а тиристор 52 отключа етс . Очередной отключающий импульс

вызывает отпирание тиристора 50 и запирание тиристора 51.

К анодам тиристоров раст ределител  импульсов через разделительные диоды 85-87 и резисторы 88-90 функционального преобразовател  16 подсоединен подвижный вывод потенциометра 23, включенного через резистор 24 в цепь потенциометра 21 задатчика температуры. При отпирании любого из тиристоров 51-53 соответствующих резисторов 88-90 шунтируетс  цепь потенциометра 21 задатчика температуры и уменьшаетс  падение напр жени  на нем и, следовательно, на делителе напр жени , преобразованном терморезистором 20 и резистором 22. Величины сопротивлений 88-92 рассчитаны таким образом, чтобы при каждом переключении тиристоров слева направо увеличивалось падение напр жени  на резисторе 24 и потенциометре 23 на одну треть (в -общем случае на Ъ - 1 раза, где п - число позиций регул тора) от падени  напр жени  на них при отпертом тиристоре 50. Осуществл ема  в регул торе обратна  св зь с выхода на его вход обеспечивает снижение напр жени , подаваемого на RC-контура, установленные в цеп х транзисторов 32 и 33, при переключении тиристоров слева направо, что создает требуемый дифференциал при переключении исполнительных злементов регул тора. В результате этого каждому определенному значению регулируемой температуры по отношению к уставке температуры по шкале регул тора соответствует включение определенного тиристора и исполнительного злемента. При помощи потенциометра 23 величина дифференциала может измен тьс  в широких пределах . Зона нечувствительности регул тора измен етс  одновременно с изменением дифференциала с помощью переменного резистора 91, сблокированного механически с потенциометром 23. Значение температуры регулировани  задаетс  при помощи потенциометра 21. Резистором 25 компенсируетс  разброс величины сопротивлени  терморезистора 20, а при помощи переменного резистора 21 настраиваетс  измерительный блок регул тора на шкалу температур за счет разброса коэффициента температурного сопротивлени  терморезистора. Конденсатор 98 предназначен дл  защиты регул тора от помех в сети.

Регул тор характеризуетс  простотой схемы, высокой надежностью,чувствительностью и точностью работы, что позвол ет найти ему практическое применение не только с терморезисторными датчиками сопротивлени  в качестве регул тора температуры различных сред, но и в сочетании с датчиками влажности, освещенности, давлени  и т.п. в регул торах соответствующих параметров.

Claims (2)

1. Позиционный регул тор, .содержащий датчик и задатчик, св занные с первым и вторьм входами измерительного блока, к выходам которого подсоединены первый и второй интегрирующие узлы, третий интегрирующий узел, входом подключенный к источнику посто нного напр жени , причем выходы интегрирующих узлов св заны с первыми входами соответствуквдих трех пороговых элементов, первые входы втОрого и третьего пороговых элементов соединены между собой через разделительный ключ, к выходам первого и третьего пороговых злементов первьм

и вторым входами подключен распределитель импульсов, к выходам которого непосредственно подключены исполнительные элементы, а через функцио .нальный преобразователь - третий

вход измерительного блока, вторые входы пороговых элементов подключены, к выходу релаксационного генератора, третий вход распределител  импульсов соединен с выходом блока запуска, первый вход которого соединен с выходом распределител  импульсов, отличающийс  тем, что, с целью повышени  надежности регул тора, второй вход блока запуска соединен с выходом релаксационного генератора.

2. Регул тор по п. 1,о т л и ч аю щ и и с   тем, что измерительный блок выполнен в виде потенциометра, неподвижные выводы которого через

резистор и потенциометр задатчика подключены к источнику посто нного напр жени , а подвижный вывод соединен с выходом функционального преобразовател , состо щего из диодов,

катоды KOTOpbLx св заны со входами функционального преобразовател , а между анодами включены резисторы, причем выход функционального преобразовател  св зан с анодом одного из

диодов через резистор.

Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР № 601674, кл. G 05 D 23/19, 1975.

2. Авторское свидетельство СССР

758091,кл. G 05 D 23/19, 1978 (прототип ) .

fuz.

;0