Многопозиционный регулятор

Союз еаетскнв Соцналнстнческнк РвснублнкОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИ ВТИЛЬСУВУ(5)М. Кл.з Н 01 Н 47/00 с присовдинвнивм заявки йо Государственный комитет СССР по дедам изобретений и открытий(54) МНОГОПОЗИЦИОННЫЙ РЕГУЛЯТОР Изобретение относится к электротехнике и предназначено для многопозиционного регулирования температуры, давления, тока, напряжения и других величин.Известно реле с пороговым устройством на однопереходных транзисторах с КС-контурами в цепи эмиттера транзистора 1 .10Недостатком данного устройства является то, что оно не обладает многопозиционной регулировочной характеристикой, что не позволяет обеспечить требуемого качества регулирования. 15Наиболее близким по своей технической сущности к предлагаемому яв.- ляется позйционный регулятор, содержащий два пороговых элемента, выполненных, например, в виде однопереход ных транзисторов с КС-контурами в цепи эмиттеров, первый из которых подключен к точке соединения датчика сопротивления и резисторов, а второй кс-контур подключен к источнику 25 постоянного тока, к которому подключены тиристоры с исполнительными аппаратами в аноде 21 .Недостатком данного устройства является то, что оно не обеспечивает 30 требуемого качества регулирования при управлении различными технологи ческими процессами. Так при управлении сравнительно малоинерционными объектами, например вентиляторами при двупозиционном их включении, возникают большие перепады температур а высокая частота переключений электроприводов и электроаппаратуры резко снижает. надежность работы известных устройств.Цель изобретения - повышение качества регулирования.Указанная цель достигается тем, что известный многопозиционный регулятор снабжен дополнительным третьим и четвертым однопереходными транзисторами с ЯС-контурами в цепях эмиттеров, разделительными диодами, резисторными делителями напряжения, резисторами, конденсаторами, ВС-цепочкой и потенциометрами, первый из которых подсоединен через первый резисторный делитель к выводам источника питания, подвижный контакт этого потенциометра подключен к датчику сопротивления, второй вывод которого связан с эмиттером третьего однопереходного транзистора через два первых последовательновключенных разделительных диода,точка соединения которых подсоединена к эмиттеру второго транзистора,эмиттеры первого, второго и третьегооднопереходных транзисторов подключены через конденсаторы своих КС-контуров ко второй базе четвертого однопереходного транзистора, КС-контуркоторого подключен к источнику питания, первая база первого однопереходного транзистора подключена через1 Овторые разделительные диоды и первыеконденсаторы к трем управляющим переходам второго, третьего и четвертого тиристоров, которЫе подсоединенык анодам вышеуказанных тиристоровчерез первые резисторы, первые базы 15второго и третьего однопереходныхтранзисторов подключены через вторыерезисторы и третьи разделительные диоды к конденсатору общего ЯС-контура, через четвертые разделительные щдиоды - к управляющему электроду первого тиристора, первые базы первого,второго и третьего однопереходныхтранзисторов подключены через третьирезисторы к трем вторым потенциомет- драм, подключенным через четвертыерезисторы к выходным клеммам источника питания, точки соединения двухпервых указанных резисторов и потенциометров подключены совместно черезпятые резисторы и пятые разделитель-.ные диоды к средним точкам трех вторых резисторных д лителей, включенных между плюсовым выводом источника питания и анодами второго, третьего и четвертого тиристоров, втораябаза третьего однопереходного транзистора через шестой резистор, ше.стые разделительные диоды и вторыеконденсаторы подключены к трем управляющим электродам первого, второго и третьего тиристоров, а точкасоединения резистора и конденсатораобщего КС-контура подключена черезседьмые разделительные диоды к анодам второго, третьего и четвертоготиристоров, которые через седьмыерезисторы подключены к катодам соответствующих шестых разделительныхдиодов.На чертеже представлена схема 51четырехпозиционного регулятора порядок ее работы не меняется при увеличении и уменьшении числа позицийрегулирования.Схема содержит датчик сопротивления, например терморезистор 1, образующий с резисторами 2 и 3 делитель напряжения, подключенный к потенциометру 4, который через резисторы 5 и 6 соединен с источникомпостоянного тока (клеммы 7 и 8); 60однопереходные транзисторы 9-12 - сС-контурами 13 и 14; 15 и 16, 1718, 19 и 20 в цепях эмиттеров транзисторов тиристоры 21-14, образующие с исполнительными реле 25-28 5 коммутирующими конденсаторами 29-32 и резистором 33 многопозиционный триггер; разделительные диоды 34-53, КС-контур 54 и 55, конденсаторы 56- 61, резисторы 62-67 обратной связи и резисторы 68-73 делителей напряжения."егулятор работает следующим обра зом.Когда температура в зоне контроля ниже установленной по шкале температур потенциометром 4, сопротивление терморезистора 1 велико и, следовательно, падение напряжения на резисторах 2 и 3 будет меньше напряженияотпирания подключенных к этим резисторам транзисторов 9 и 10, Поэтому конденсатор 18 заряжается через резистор 17 под действием напряжения источника питания (клеммы 7 и 8) до напряжения отпирания транзистора 11,и на резисторе 74 формируется импульспоступающий через резистор 75 и разделительный диод 38 на управляющий электрод тиристора 21, Так как через резистор 54 до напряжения источника питания заряжен конденсатор 55, то этим напряжением диоды 40 и 41 заперты и импульс, поступающий через резистор 75 на управляющий электрод тиристора 21, не шунтируется, Одновременно этот же импульс поступает через резистор 76, к анодам разделительных диодов 42-44, катоды которых через конденсаторы 59-61 соединены с управляющими электродами тиристоров 21-23, Тиристор 21 отпи)раясь, включает реле 25, своими контактами (на чертеже не показаны) переключающее исполнительные органы, например вентиляторы, подающие охлажденный воздух к объекту регулирования, на наименьшую производительностПри некотором повышении регулируемой температуры относительно уставки и падение напряжения на резисторах 2 и 3 достигает напряжения отпирайия транзистора 10, Поэтому кон денсатор 16 через резистор 15 начинает периодически заряжаться до напряжения отпирания транзистора 10 и разряжаются через его эмиттер-базу на резистор 77, При этом пока периодически отпирается транзистор 10 на него через диод 35 разряжается конденсатор 18, не позволяя формировать на резисторе 74 управляющие импульсы. Постоянная времени КС-контура 17 и 18 более чем на порядок превышает постоянную .времени ВС-контура 15 и 16, а порогсрабатывания транзистора 10 устанавли вается потенциометром 78 выше порога срабатывания транзистора 11, выставляемого при помощи потенциометра 79. Еще выше, примерно на удвоенную зону нечувствительности одной позиции регулятора, порог отпирания транзистора 9, устанавливаемый потенциометром 80. Поэтому когда на это эначение повышается напряжение на терморезисторе 1, через резистор 13 заряжается конденсатор 14, который через транзистор 9 разряжается на резистор 81. Импульсы, сформированныена резисторе 81, поступают на анодыразделительных диодов 45-47, образующих с многостабильным триггером разделительными диодами 42-50, конденсаторами 56-71 и резисторами 62-67реверсивный распределитель импульсов Чтобы повысить входное сопротивление пороговых транзисторов 9-11 и обеспечить увеличение постоянных времени ЦС-контуров 13-14, 15-16 и 17-18 не за счет увеличения емкостей конденсаторов, а за счет увеличения сопротивления их резисторов служит генератор,. выполненный на транзисторе 12. Частота импульсов тока, выделяемых на резисторе 82 при периодическом разряде конденсатора 20 через транзистор 12, значительно превышает частоту импульсов, проходящих через транзисторы 9 и 11. С резистора 82 импульсы напряжения подаются в цепь эмиттеров транзисторов 9-11. Это исключает разряд конденсаторов 14, 16 и 18 на эмиттер-базы транзисторов 9-11 в зоне их отпирания и более чем на порядок увеличивает входное сопротивление транзисторов (до нескольких мм и, следовательно, входное .сопротивление усилительной схемы. В зависимости от температуры объекта регулирования на выходе одного из пороговых транзисторов 9 или 11 формируется или не формируется импульс, поступающий на аноды диодов 45-47 и 42-44, образующих прямой и обратный входы реверсивного распределителя импульсов. Если регулируемая температчра выше уставки, импульсы формируются на резисторе 81 и поступают на прямой вход реверсивного распределителя импульсов. Если температура объекта регулирования находится в пределах заданной температуры, то срабатывает транзистор 10 и на оба входа распределителя импульсы не поступают. При температуре в зоне установки терморезистора ниже нормы импульсы формируются на резисторе 74 и поступают на обратный вход распределителя. Реверсивный распределитель импульсов, выполненный на тиристорах 21-24, работает следующим образом.При подаче напряжения питания тиристоры 21-24 заперты и реле 25-28 отключены, Конденсатор 55, подключенный через резистор 54, заряжен, поскольку разделительные диоды 48-50 заперты потенциалами на анодах закрытых тиристоров 22-24. Через резисторы 62-67 заряжены конденсаторы 56-61 до потенциалов на закрытых тиристорах, обеспечивая запирание диодов 42-47. Поэтому при поступлении импульсов тока на любой из входов распределителя тиристоры 21-24 не откроются. Откроется же только тири- стор 21 под действием импульса, вы".деляемого на резисторе 74 при температуре в зоне детчика ниже нормы или падающего на резисторе 77 при температуре регулирования, равной или выше нормы, проходящего через резисторы 75 или 83 и разделительные диоды 38 или 39. Так как тиристоры 21-24 заперты, конденсатор 55 заряжен через резистор 54, и диоды 40 и 41 заперты. Следовательно импульсы, поступающие через резисторы 75 и 83 в цепь управления тиристора 21, не шунтируются. Тиристор 21 отопрется и включится реле 25, осуществляющее управление подачей минимального количества теплоносителя к объекту регулирования. Через резисторы 62-64 из всех конденсаторов 56-58, подключаемых к управляющим электродам тиристоров, разряжается до напряжения на аноде отпертого тиристора 21 кон 25 денсатор 56. Сопротивление резисторов 62-67 устанавливается такой величины, чтобы ток, протекающий через них под действием напряжения на анодах закрытых тиристоров 21-24, был меньше тока отпирания тиристоров, Второй импульс, генерируемый транзистором 9 и поступающих через диоды 45-47 на конденсаторы 56-58, проходит их всех диодов 45-47 лишь через открытый диод 45 и разряженный конденсатор 56, и тиристор 22 отпирается, Включается реле 26, несколько увеличивающее скорость вращения вентиляторов. Одновременно за счет общего анодного резистора 33 и коммутирующих конденсаторов 29 и 30 тири- стор 21 запирается, а реле 25 отключается. Через резисторы 63 и 65 разряжаются конденсаторы 57 и 59. Одновременно на любой из открытых тиристоров 22-24 через резистор 84 и соответствующий диод 48-50 разряжается конденсатор 55, и диоды 40 и 41 отпираются. При этом импульсы, поступающие на вход тиристора 21 с выходов транзисторов 10 и 11, шунтируются, не позволяя открываться тиристору 21. Третий импульс вызывает включение тиристора 23 и реле 27 и отключение тиристора 22 и реле 26 и т. д. При включении тиристора 24 и реле 28 вентиляторы переключаются на максимальную производительность, С анодов тиристоров 22-24 подается смещение и на конденсаторы 59-61 через диоды 4244, связанные с базой транзистора 11, формирующего отключающие импульсы, Если открыт, например, тиристор 23, то разряжен через резистор 66 конденсатор 60, Поэтому когда температура в зоне кон троля такова, что срабатывает транзистор 11, отпирается диод 43 и включается тиристор 22 и реле 26, а тиристор 23 и реле 27 отключаются. Оче. редной отключающий импульс вызовет отпирание тиристора 21 и эапирание тиристора 22.Аноды тиристоров 22-24 соединены с плюсовой клеммой 7 источника питания через делители напряжения, образованные резисторами 68-73, средние точки которых через разделительные диоды 51-53, резисторы 85-86 и диоды 36-37 соединены с точками соединений потенциометров 80 и 78 и с резисторами 87 и 88Соотношения сопротивлений резисторных делителей 68-73 напряжения выбраны таким образом, что потенциалы точек соединения резисторов 87 и 88 и потенциометров 80 и 78 выше средних точек делителей напряжения, а наименьший потенциал имеет точка соединения резисторов . 72 и 73. Несколько выше потенциал точки соединения резисторов 70 и 71 и еще выше потенциал средней точки резисторов 68 и 69, При отпирании любого из тиристоров 22-24 через резисторы 85-86 и разделительные диоды 36-37, 51-53 шунтируются постоянные резисторы 87 и 88 и, следователь но, уменьшается падение напряжения, на резисторах 87 и 88, и снижается порог срабатывания транзисторов 10 и 11,Причем, при каждом переклю. чении тиристоров слева найраво падение напряжения на резисторах 87 и 88 уменьшается на одну треть (в общем случае на и -1 раза, где п число позиций) от разности падения напряжения на них при отпертых тиристорах 21 или 24. В качестве делителя напряжения могут быть применены потенциометры.Осуществляемая обратная связь с выхода регулятора на его вход обеспечивает снижение напряжения срабатывания транзисторов 9 и 10 при переключении тиристоров слева направо, что создает требуемый дифференциал при переключении исполнительныхреле регулятора, Благодаря этому каждому определенному значению регулируемой температуры по отношению кустановке температуры по шкале регулятора соответствует включение определенного тиристора и исполнительного реле. При помощи переменногорезистора 85 величина дифференциаламожет изменяться в широких пределах.Значение температуры регулированиязадается при .помощи потенциометра 4,Резистором 3 компенсируется разбросвеличины соПротивления терморезистора 1, а при помощи переменногорезистора 6 настраивается измерительная часть схемы регулятора нашкалу температур эа счет разбросакоэффициента температурного сопротивления терморезистора. Конденсаторы 89 и 90 предназначены для эащиты регулятора от помех.Предлагаемый многопозиционныйрегулятор характеризуется простотойвысокой надежностью, чувствительностью и точностью работы, что находит ему практическое применениене только с терморезисторными.датчиками сопротивления в качестве рсо гулятора температуры различных сред,но и в сочетании с датчиками .влажности, освещенности, давления и т. и,в регуляторах соответствующих параметров,Формула изобретенияМногопозиционный регулятор, содержащий два пороговых элемента, 20 выполненных в виде однопереходныхтранзисторов с КС-контурами, подключенными к точке соединения датчикасопротивления, и резисторов, общийИС-контур подключенный к выводам 2 Я источника постоянного тока, к которым через общий резистор и тиристоры подключены исполнительные элементы, шунтированные коммутирующими конденсаторами, о т л и ч а ю щ и й с я ЗО,тем, что, с целью повышения качества регулирования, оно снабжено дополнительным третьим и четвертымоднопереходными транзисторами с КСконтурами в цепях эмиттеров, разделительными диодами, резисторными делителями напряжения, резисторами,конденсаторами, КС-цепочкой и потенциометрами, первый из которых подсоединен через первый реэисторный делитель к выводам источника питания, 40 подвижный контакт этого потенциометра подключен к датчику сопротивления, второй вывод которого связанс эмиттером третьего однопереходного транзистора через два первых по следовательно включенных разделительных диода, точка соединения которыхподсоединена к эмиттеру второго транзистора, эмиттеры третьего , второгои первого однопереходных транэистоо ров подключены через конденсаторысвоих КС-контуров к второй базе четвертого однопереходного транзистора,КС-контур которого подключен к,источнику питания, первая база первого однопереходного транзистора подключена через вторые разделительныедиоды и первые конденсаторы к тремуправляющим переходам второго, -третьего и четвертого тиристоров, которые подсоединены к анодам вышеукаф 0 занных тиристоров через первые резисторы, первые базы второго и третьего однопереходных транзисторов подключены через вторые резисторы и третьи разделительные диоды к конденсаф 5 тору общего С-контура, через четвертые разделительные диоды - к управляющему электроду первого тиристора,первые базы первого, второго и третьего однопереходных транзисторовподключены через третьи резисторы ктрем вторым потенциометрам, подключенным через четвертые резисторы квыходным клеммам источника питания,точки соединения двух первых указанных резисторов и потенциометров подключены совместно через пятые резисторы и пятые разделительные диодык средним точкам трех вторых реэисторных делителей, включенных междуполюсовым выводом источника питанияи анодами второго, третьего и четвертого тиристоров, вторая база третьего однопереходного транзисторачерез шестой резистор, шестые разделительные диоды и вторые конденсаторы подключена к трем управлящим электродами первого, второго и третьеготиристоров, а точка соединения резистора и конденсатора общего кС-контура подключена через седьмые разделительные диоды к анодами второго,третьего и четвертого тиристоров,которые через седьмые резисторы подключены к катодам соответствующихшестых разделительных диодов.Источники инФормации,принятые во внимание при экспертизе1. Недолужко .И.Г. и др. Однопереходные транзисторы,М. "Энергия",1974, с. 93.1 2, Авторское свидетельство СССРпо заявке М 2092566/21,кл. Н 01 Н 47/00, 1976.