Симисторный переключатель

/ НИ ОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ ОПИСАНИЕ ИЗОБ К АВТОРСКОМ,Ф СВИДЕТЕЛЬСТ(71) Специальное конструкторско-технологическое бюро с опытным производством Минского радиотехнического института (72) В. М. Куценко, С, М. Дроздовский и В. Е. Селицкий(56) Авторское свидетельство СССР М 754677, кл. Н 03 К 17/72, 1978.Авторское свидетельство СССРЛо 762187, кл. Н 03 К 17/725, 1978.(57) Изобретение относится к автоматике и коммутационной технике и может быть использовано в устройствах управления технологическим оборудованием. Цель изобретения - расширение функциональных возможностей. Для этого в устройство введены два счетчика 5 и 17, генератор 13 импульсов, блок 18 сравнения кодов, элемент И 12, инвертор 14, два регистра 19 и 22, цифроаналоговый преобразователь 2. Устройство содержит формирователь 1, вход которого соединен с шиной 2 переменного тока, два элемента И 3 и 10, хЯ-триггер 5, симистор 5, управляющий электрод которого соединен с выводом усилителя 9, нелинейную нагрузку 6, источник 7 переменного тока, датчик 8 тока, компаратор 11. На чертеже также показаны шины подключения устройства: шина 16 Сброс, две информационные шины 23 и 24, шина 25 Пуск, выход 20 контроля. Введение в устройство новых элементов с новыми взаимосвязями позволяет плавно включать нелинейную нагрузку, автоматически доводить рассеиваемую на нагрузке мощность до заданной, поддерживать ее постоянной, а также обеспечить автоматическую регулировку рассеиваемой на нагрузке мощности в процессе работы, что и приводит к достижению поставленной цели. 1 ил.Изобретение относится к автоматике и коммутационной технике, а именно в устройствах управления технологическим оборудованием в случаях, когда требуется бесконтактная коммутация нагрузки. 5Целью изобретения является расширение функциональных возможностей симисторного переключателя, достигаемого за счет обеспечения плавного включения нагрузки, автоматического доведения рассчитанной на нагрузке мощности до заданной, поддержания 1 О ее постоянной в процессе работы,На чертеже приведена структурная схема п редл а гае мого устройства.Симисторный переключатель содержит формирователь 1, вход которого соединен с шиной 2 переменного тока, а выход подключен к первому входу элемента И 3, второй )ходе которого соединен с единицным ВЫХОДОМ 18-ТрцГГСрс( 4, СИМИГТор 5. ПСБЫЙ электрол которого через нелинейную нагрузку 6 сослицен с первым вьподом истоцццка 7 переменного тока, второй вывод которого через датчик 8 тока подклкчец церГому выводу усилителя 9 и второму электроду симистора 5, управляющий электрод которого соединен с Вторым выволом усилителя 9, элемент И 10, компаратор 11, инверсный вход которого соединен с выхолом датчика 8 тока. Выход элемсьпз И 3 соединен вторым входом элемента И О, ц(срвым Входсм элемента И2, вхолом генератора 3 импульсов и входом ицверторз 4, выхол которого подклюцец к второму зхолу (записи) езтсрого сцстчика5, Выхол которого подключен к вхолу усилителя 9, третий (счетный) вхол - . к выходу генератора 13, а четвертый (установки В нуль) Езход - к шине 6 Сброс, с-вхс.ду )8-триггера 4 и третьему Р-)ход первого счетчика 17, первый (прямого счета) вход которого соединен с Выходом второго элемента И 10, второй (ос)ратцого С 1 СТЗ) ВХОД -- С ВЫХОДОМ Т)СТЬС 0 ЭЛС.мента И 12, з выход цолклкцец к 1 ср. 4 О вому (информационному) входу Второго счстчие 15 и первому входу блока 8 срав.пения кодов, второй вхол которой соединен с выхолом первого регистра 19. Первый Гз 1- хоЛ блока 18 сравнения коЛов сосЛицш 1 с вторым входом третьего элементИ 12, з второй выходс третьим входом второго элемента И 10, первый вход которого соединен с выходом 20 кспггроля и выходом компаратора 11, неццвертирующий вхол которого соединен с выходом ЦАП 21, вхол которого соединен с выходом второго регистра 22, при этом входы первого9 ц второго 22 регистров соединены с первой 23 и второй 24 информационнымц шинами соответственно, а нрвый (установки) -Входе х 8-трцг герз 4 - с шиной 25 Пуск.Симисторцый переклочатель работает следующим образом. Предварительно в первый регистр 19 по первой информационной шине 23 от внешнего устройства управления заносится двоичный код, определяющий необходимую моцдность, рассеиваемую ца нагрузке 6, во второй регистр 22 по второй информационной шине 24 заносится двоичный кол допустимого тока нагрузки 6, который посредством ЦАП 21 задает опорный уровень на втором (цеинвертируюшем) входе компаратора 11.Перел началом работы по шине 16 Сброс от внешнего устройства управления поступает импу;ьс, устанавливающий выходы триггера 4 и счетчиков 15 и 17 в состояние логицеского О. Синусоилальное напряжение сети, поступающее по шине 2 на формирователь 1, преобразуется в короткие цоложитслыье цхц"ц ( ы, совцалзоцдисНассЛО 1 аж.01", 1:О, ,(,ОРИ . а ССТ ИМЦУЛЬСЫ ЦОСТУПЗК) 1 НЗ Ц(ЗВЬИ ВХОД ЭГ 1 С- мента И 3. На второй Вхол элемсцгз И 3 посту 1 ает уровсць логисско 0 0 с ц5 мого выхода триггера 4 110 эОму на Выхолс элемента И 3 )Ост 05 цо сохрз я(тс 51 хро- В(.нь логического О, с 00 Всгствсццо Отс)тствуот импульсы ца Выхолс гсцсрзтора 13, ца выходе счетчика 15 у.свой уровень, и симистор 5 закрыт. 1 з Вторз Вхолс элемента И 10 и ца псрвс Входе элсх:с- та И 12 уровень ГОгц ссого ", Ностхцаюший с Гехолс эле мс п з И 3. сс 0 зстстВснцо на Выхолзх этих э,ГХ 1 сцтов ц(нто. янцый уровень логицсс 010:О. )хромс того, на первый Вхол вгорого э,смепз И 10 с выхода компарзтора 1 1:Гк"Гу:зет уровень логической 1, так з гок В цзгруз. ке отсутствует, и ца цсрвый (ццвср- цр; 10- НЕИЙ) ВХОД КОМПараТОраС,сТцИКЗ 8 ТОКЗ ПОСТ ПЗЕТ НУ З(Вой У РОВС ., Нс Т)СЗ Рй ГЗХО Д элемента И 10 с В Горого Выхода блоха8 сравнения колов ш)ст)цзс уровшь.Огицеской 1. 1 а Второц ГО эсмгчпз,1 12первого Выхода б,(с. ) 8 (.рзв;Сц 5 ко:дов подается уровень логис:ксц 0 О.При поступлециц цз (и; цс 25 Г(у(цм. ПУЛЬСа От ЗЦЕЦНЕГО,СТРОСтЗРсВГЕР 5 на первый вход триг сра 4 1(сг(,.Н и ус. тс)пса Вли ВзстсЯ Б ели 1110; со".то 511 ис. У 10 - ЗСЦЬ ЛОГЦЦ К 01",( .1( 1 -51 ГО 1. сХО 3 полается ца второй хо:е элс(спе И 3 разрсшает прс)хожленис цмцульсо ф)рмц:)О;зателяНа Гзхол генератора 13 цм 1)ульсов, Вхо;д Реезсрторз4, ВГоройхо, с. мента И 10 ц первый Вход эз( стз2. С Выхода ицверторз 14 цег.гый ц.:,и,;:. фор. мРРовзтслЯ 1 Гост(1 ст нз Б)000хо;д (зходе записи) Вгорот сцстцикз 1,свсим 11(.1) с,е ц Р 1 м ф Р О н т О м ц с Р с 1 с ь В с с 1 с ц(ццк 15 кол с Выхо,.:,а ( с Гциз 1, равный ЦУЛК). ЭТОТ жС Р) ; ЛЬС СВОИ, ЗсЛ- цим фрОцтом ЗГНзсз(.1 с Рс)Итог 11 и,1- ЦХ Л ЬГОВ, КОТОРЫЙ ЗЫ Рс",ОТЬ ВсЕт И,. Ц С 1 ЬСЫ, по( тупакщие ца трет" йВхол прям г;( - З ) ГЗС), СсСТ(ИКЗ0 и ЗЗЦО 1 я;)Ц(5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Период импульсов генератора 3 Выбирается таким образом, чтобы импульс переполнения счетчика 15 появлялся в конце полу- периода сетевого напряжения.Импульс переполнения второго счетчика 15 подается на вход усилителя 9 запускающих импульсов, который открывает симистор 5. Угол отсечки симистора 5 получается близким к 180 и мощность, рассеиваемая на нагрузке 6, мала,Одновременно первый импульс формирователя 1 через элемент И 10 поступает на первый вход (прямого счета) счетчика 17 и своим задним фронтом увеличивает его состояние на единицу. Выходной код счетчика 15 поступает на первый вход (Л) цифрового компаратора 18, на второй вход (В) которого поступает код заданной мощности ца ца рузкс с Выхода регистра 9. Гока кол Л меньше кода В, на первом Выходе блока 18 сравнения колов сохраняется уровень логического О, а на втором выходе - уровень логической 1, открываюц.ий второй элсмснт И 1 О. Второй импульс формироватс,я 1 передним фронтом переписывает в счетчик 15 код с выхода счетчика 17, и, слсловательцо, увеличивает кол второго счетчика 15 на единицу. По задцсмх фронту второго импульса формирователяувеличивется ца единицу кол, записываемый в счетчик 17. Импульс переполнения счетчика 5 появляется раньше, и угол отсс чки сцмистора 5 уменьшается, т.е. напряжение ца цагрузке 6 увеличивается, ц, слсловатсльно, Возрастает рассеиваемая на наг рузкс 6 моцВггст .Г 1 роцссс протекает таким образом до тех пор, пока Выходной код счетчика 7 нс равццвается с колом регистра 19. В этот момсцт ца втором выходе блока 18 сравнсция колов появляется уровень логического О, закрывающий элемент И О и заирцюццй 11",Охожленцс импульОВ формироватс.яца первый вход счетчика 7. На вы.холе первого счетчика 17 сохраняется постоянный ко который в начале каждого шлуперцога сстс.ного напряжения переписывается счетчик 15, вследствие че- ГО И 1 ПУЛге ПЕРЕ.1 ОЛНСЦИЯ СЧЕтЧИКа 1 Э ПОЯВ- ляется В Олин 11 ОВыс моменты Времсци Относительно цагал цо.упериола сетевого напряжения, угол Отсчки симистора 5 постоянен, т с. моипоть, рассеиваемая на нагрузке 6, сохраястя постоянной. Устройство выходит ца зглаццый режим после ВклюЧСЦ И 5Олюврсмсшо грастанием напряжения через целицсйную нагрузку 6 возрастает и ток нагрузки. В.:;пгц а тока контролируется датчиком 8 т к., выходное напряжение которого, пропорциональное протекающему току, поступает на первый инвертгруОций) хОл кохгпаг 111 Ог)11 Вто;ОнВсц)1 тирсюцВй) Вход компаратора 11 с Выхола ЦАП 21 ноступает уровень напряжения, соотвстствуюци; заранее записанному в регистр 22 цифровому коду, определяющему допустимый ток. При увеличении тока в нагрузке сверх заданнои величины срабатывает компаратор 1на выходе которого появляется нулевой уровень, закрывающий элемент И 1 О ц запрещающий прохождение импульсов формирователя 1 на первый вход счетчика 7. Кол на выходе счетчика 17 сохраняется постоянным, поэтому импульс переполнения счетчика 5 появляется в один и тот же момент, в результате чего угол отсечки сцмистора 5 сохраняется, и напряжение га нагрузке 6 также постоянно до тех пор, пока сопротивление нелинейной нагрузки 6 не увеличивается. Тогда ток через нагруз. ку 6 уменьшается, и, если он станет мсць. ше лоцустцмого, то на выходе компаратора 11 появляется высокий уровень, откроется элемент И 1 О, код в счетчике 17 снова начнет увеличиваться, соответственно увели. чивается код, записываемый в счетчик 15, импульс переполнения появляется раньше, вслслствие чего угол отсечки сцмистора 5 снова уменьшается, и напряжение на ц грузке 6 возрстает.При срабатывании компаратора 11 вслслствце превышения заданного тока нулевой уровень с его выхода поступает на Выход 20 контроля и далее во внешнее устройство управления, сигнализируя о режиме ограничения тока нагрузки.При необходимости изменить в процессе работы моцность, рассеиваемую на нагрузке 6, в регистр 19 записывается новос значение кола, В случае, если новый кол больше записанного ранее, работа устройства продолжается аналогично режиму установки. В случае, если новый кол мсцьцс ранее записанного, на первом выходе блока 18 сравнения кодов устанавливается уровень логической 1, который открывает элемент И 12, ца второй вход (обратного счета) счетчика7 проходят импульсы формирователя 1. Код с выхода счетчика 7 уменьшается, соответственно уменьшаетн кол, записываемый в счетчик 15, импульс переполнения последнего появляется позже, следовательно, угол отсечки симистора 5 увеличивается, а мощность, рассеиваемая ца и- грузкс 6, уменьшается. Процесс протекает до равенства кода с выхола счетчика 17 и кода, записанногопервый регистр 19 . В момент совпалсцця колов на первом выходе блока 18 срав. пения кодов появляется нулевой уровень. элемент И 12 закрывается, импульсы формирователяперестают поступать на Вход счетчика 17, код выхода последнего постоянен, угол отсечки симистора 5 не изменяется, следовательно мощность рассецвасмц на 1 агрузкс 6, то же сохраняется цо- тоянцой.1309299 форлгула изобретения Составитсль А. чаковский Редактор Л. Пилипенко Техред И. Версс Корректор,1. 1 илнпснко Заказ 1449/55 Тираж 902 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретении и огкрьггии 113035, Москва, Л( - 35, Раушская наб.д. 4,5 Гроизводственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Прослтная, 4Таким образом, введение новых элементов и связей позволяет плавно включать нелинейную нагрузку, автоматически доводить рассеиваемую на нагрузке мощность до заданной, поддерживать ее постоянной, а также обеспечить автоматическую регулировку рассеиваемой на нагрузке мощности в процессе работы, что расщиряет функциональные возможности симисторного переключателя, позволяет использовать его в автоматизированных системах управления технологическими процессами. Симисторный переключатель, содержа 1 ций формирователь, вход которого соединен с шиной переменного тока, а выход подклкгчсп к первому входу первого элеменга И, второй вход которого соединен с единичным выходом Е 5-триггера, симистор, первий электрод которого через нелинейную на,рузку соединен с первым выводом источ 1 ика переменного тока, второй вывод которого через датчик тока подключен к первому выходу усилителя и второму электроду симистора, управляющий электрод которого соединен с вторым выводом усилигсля, второй элемент И, компаратор, перви:й вход которого соединен с выходом датчик тока, отличающийся тем, что, с целью распирепия функциональных возможностей за счет обеспечения автоматической регулировки мощности, рассеиваемой на нагрузке,в него введены первый и второй счетчики, генератор импульсов, блок сравнения кодов, третий элемент И, инвертор, первый и второй регистры и цифроаналоговый преобразователь, причем, выход первого элемента И соединен с вторым входом второго элемента И, первым входом третьего элемента И, входом генератора имг 1 ульсов и входом инвертора, выход которого подкл 1 очен к второму входу второго счетчика, 10 выход которого подкгночен к входу усилителя, третий вход - к выходу генератора, а четвертый вход - к шине Сброс, второму входу КЯ-триггера и третьему входу первого счетчика, первый вход которого соединен с выходом второго элемента И, второи вход - с выходом третьего элемента И, а выход подключен к первому входу второго счетчика и первому входу блока сравнения кодов, второй вход когорого соединен с выходом первого регистра, первый выход блока сравнения кодов соединен с вторым входом третьего элемс нта И, а второй выходс третьим вхо.дом второго элемента И, первый вход которого соединен с выходом контроля и выходом компаратора, второй вход которого 25 соединен с выходом цифроапалг;говоо преобразователя, вход которого го(динсн с выходом второго регистра, при это:. входы пгрвого и второго регистров соединены с п(рвой и второй информационными шипами соответственно, а первый вход КЯ-три гера - с шиной Пуск.