DE1763725A1

DE1763725A1 - Reversible proportional controller for production processes

Info

Publication number: DE1763725A1
Application number: DE19681763725
Authority: DE
Inventors: Leonow Wiktor D; Karpow Wladimir G; Schirschow Nikolaj M; Tschernjawskij Wjaceslaw W
Original assignee: SP K BJURO POLUPROWODNIKOWYCH
Current assignee: SP K BJURO POLUPROWODNIKOWYCH
Priority date: 1968-07-25
Filing date: 1968-07-25
Publication date: 1972-01-05

Description

UhIKEHRBAM PROPORTIONAMMIER FÜR PRODUK-TIONSPROZESSE Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Regelungsvorrichtungen für Produktionsprozesse, insbesondere auf umkehrbare Proportionalregler, die zur Regelung der Produktionsprozesse durch Änderung des Laststromes der Industrieanlagen bestimmt sind.UhIKEHRBAM PROPORTIONAMMIER FOR PRODUCTION PROCESSES The present Invention relates to control devices for production processes, in particular based on reversible proportional controllers that are used to regulate the production processes through Change in the load current of the industrial systems.

Bekannt sind umkehrbare Regler der Produktionsprozesse, die auf Änderung des Laststromes der Industrieanlagen beruhen, enthaltend einen an einen der Zweige der mit einem Stellglied über einen Verstärker verbundenen Brückenschaltung angeschlossenen Meßgeber zum Erfassen der Regelgröße und einen phasenempfindlichen auf die Phase des Signals vom Brückenschaltungsausgang reagierenden Teil. Der phasenempfindliche Teil steuert das Steilglied, das den Laststrom in Abhängigkeit von der Regelgröße verkleinert oder erhöht (s. z.B. UdSSR-Urheberschein Nr. 148445, Klasse 21c, 4650).There are known reversible controllers of the production processes, which are based on the change of the load current of the industrial plants, containing a measuring transducer connected to one of the branches of the bridge circuit connected to an actuator via an amplifier for detecting the controlled variable and a phase-sensitive part which reacts to the phase of the signal from the bridge circuit output. The phase-sensitive part controls the steep element, which reduces or increases the load current depending on the controlled variable (see, for example, USSR copyright certificate no. 148445, class 21c, 4650).

Der Wirkungsgrad solcher Regler ist jedoch zu niedrig, was mit der Notwendigkeit, Ballastwiderstände in ihnen zu verwenden zusammenhängt. Außerdem besitzen solche Regler große Abmessungen und Masse, wodurch der Kupfer-- und Stahlverbrauch entsprechend hoch ist" Derartige Regler erfordern auch eine Kühlung der Ballastwiderstände.However, the efficiency of such a controller is too low, what with the Need to use ballast resistors in them is related. aside from that Such regulators have large dimensions and mass, which means that copper and steel are consumed "Such controllers also require cooling of the ballast resistors.

Ziel der Erfindung ist es, die erwähnten Nachteile zu beseitigen.The aim of the invention is to eliminate the disadvantages mentioned.

Der Erfindung ist die Aufgabe zugrunde gelegt, einen umkehrbaren Proportionalregler z'ür Produktionsprozesse zu entwickeln, der über einen hohen Wirkungsgrad, geringe Abmessungen und Masse sowie einen geringen Kupfer- und Stahlverbrauch verfügt. The invention is based on the object of developing a reversible proportional controller for production processes which has a high degree of efficiency, small dimensions and mass, and low copper and steel consumption.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß umkehrbare auf d»r Änderung des Laststromes der Industrieanlagen beruhende Proportionalregler für Produktionsprozesse, enthaltend einen an einen der Zweige der mit einem Stellglied über einen Verstärker verbundenen Brückenschaltung angeschlossenen Meßgeber zum Erfassen der Regelgröße, und einen phasenempfindlichen Teil, der auf die Phase des Signale vom Brückensch,altungsausgang reagiert, erfindungsgemäß über einen mit dem über einen Zusatzverstärker an den Stromzeichen#-Yerstärker engeschlossenen phasenempfindlichen Teil verbundenen Schaltteil verfügt, wobei das Stellglied einen magnetischen Verstärker und einen mit ihm in Reihe geschalteten Leistungsgleichrichter darstellt, der über den Schaltteil an die Belastung ange- schlossen ist. This object is achieved in that reversible on d »r change in the load current of the industrial equipment based proportional control valve for production processes, comprising a computer connected to one of the branches of the connected to an actuator via an amplifier bridge circuit measuring sensors for detecting the controlled variable, and a phase-sensitive portion according to the invention comprises the phase of the signals from the Brückensch, altungsausgang reacts over a narrow closed with # via an additional amplifier to the current character -Yerstärker phase sensitive portion connected switching member, wherein the actuator is a magnetic amplifier and a resistor connected in series with it power rectifier represents the above is appropriate the switching member to the load included.

Nachstehend wird die Erfindung anhand einen konkreten Ausführungsbeispiels unter Hinweis auf beigefügte Zeichnung erläutert, in der das Prinzipschaltbild des erfindungsgemäßen Proportionalreglers dargestellt ist. The invention will be explained with reference to a concrete embodiment with reference to accompanying drawings, in which the principle diagram of the proportional action regulator according to the invention.

Der erfindungsgemäße Proportionalregler für Produktionsprozesse enthält einen Meßgeber I zum Erfassen der Re- gelgröße, dessen Widerstand sich unter dem Einfluß der Regel- größe ändert. Dieser Meßgeber I ist an einen der Zweige der Brückenschaltung 2 raugeschlossen. Der Ausgang der Brückenschaltung 2 ist mit dem Verstärker 3 verbunden, der über den Gleichrichter 4 an die Steuerwicklung eines magnetischen Verstärkers 5 angeschlossen ist. The proportional controller according to the invention for production processes contains a measuring transducer I for detecting the controlled variable, the resistance of which changes under the influence of the controlled variable. This measuring transducer I is connected to one of the branches of the bridge circuit 2. The output of the bridge circuit 2 is connected to the amplifier 3, which is connected to the control winding of a magnetic amplifier 5 via the rectifier 4.

Über die Lastwicklung des magnetischen Verstärkers 5 wird die Netzspannung an den Leistungsgleichrichter 6 gelegt. Der Ausgang des Leistungsgleichrichters 6 ist über den Schaltteil 7 an die Belastung 8 angeschaltet.The mains voltage is supplied via the load winding of the magnetic amplifier 5 placed on the power rectifier 6. The output of the power rectifier 6 is connected to the load 8 via the switching part 7.

Der magnetische Verstärker 5 und der Leistungsgleichrichter 6 sind in Reihe geschaltet und bilden das Stellglied.The magnetic amplifier 5 and the power rectifier 6 are connected in series and form the actuator.

Der Ausgang des Verstärkers 3 ist über einen Zusatzverstärker 9 auch an den phasenempfindlichen Teil 10 angeschlossen. Der Zusatzverstärker 9 besteht aus einer nach einer Emittergrundschaltung ausgeführten Veratärkerstufe mit einer Triode II und einem Emitterfolger mit einer Triode 12. Der phasenempfindliche 'feil 10 verfügt über zwei mit Relais 14 und 15 belastete Ausgänge. Die gleichphasige Speisung wird dadurch erreicht, daB der phasenempfindliche Teil 10 und die Brückenschaltung 2 von einer Wechselspannungsquelle, und zwar vom Transformator 13, gespeist werden. Im Schaltteil werden Schütze 16 und 1? verwendet, deren Wicklungen über Kontakte 19 und 20 des Relais 14 bzw. 15 an eine Speisequelle 18 angeschlossen sind. Die Belastung 8 ist über Kontakte 21, 211 und 22, 22t der Schütze 16 bzw. 1? mit dem Leistungsgleichrichter 6 verbunden. Die Arbeitsweise den Reglers wird an einem Beispiel der Temperaturregelung im Thermostat mit einer Halbleiter- -Thermobatterie betrachtet. Mag sich, $.B., die Temperatur in Uermoet4t im Ver- gleich zu dem Sollwert erhöhen. Der Widerstand den Gebers 1 nimmt also ab und die Brückenschaltung 2 kommt au® Gleiohgewichtszustand. Das dabei entstehende ünwuchtseignal (Brückendisgonalspanauag) wird durch den Verstärker 3 verstärkt und über den Gleichrichter-4 der Steuerwicklung den Magnetverstärkers 5 gelegt. Der die ge- nannte Wicklung durchtliegeMo Strom wird durch den Unwuahte- wart (die Diagonalspanaung)der Brückenschaltung 2 bestimmt. Der Widerstand den von Netzwechselstrom gespeisten mag- netischen Verstärkers 5 und dementsprechend die dem Eingang den Leistungsgleichrichter® 6 zugeführte Spannung ändert sich und ruft somit eine entsprechende Änderung der Gleichspannung an dessen Ausgang hervor. über den Schaltteil ? wird diese Spannung der Thermobatterie gelegt, die eine Belastung dar- stellt und stromdurcitlossea wird. Je nach Stromrichtuf gibt die Thermobatterie dem Thermostat Kälte bzw. Wärme ab. Falle sich die Temperatur er- höht (worüber anfangs die 8ede@war),soll die Stromrichtung in der Thermobatterie offensichtlich so ®ein, daß die Kälte- entwicklung gewährleistet wird, die Stromstärke wird dabei proportional der Temperaturabweichung von den Sollwert sein. .Aus dem Gesagten folgt, daß die Stromrichtung in der Thermobatterie bei Temperatursenkung eine Wärmeentwicklung im Thermostat gewährleisten muß.The output of the amplifier 3 is also connected to the phase-sensitive part 10 via an additional amplifier 9. The additional amplifier 9 consists of a processing stage designed according to a basic emitter circuit with a triode II and an emitter follower with a triode 12. The phase-sensitive 'feil 10 has two outputs loaded with relays 14 and 15. The in-phase supply is achieved in that the phase-sensitive part 10 and the bridge circuit 2 are fed from an alternating voltage source, namely from the transformer 13. In switching part contactors 16 and 1 are? used, the windings of which are connected to a supply source 18 via contacts 19 and 20 of the relay 14 and 15, respectively. The load 8 is via contacts 21, 211 and 22, 22t of the contactors 16 or 1? connected to the power rectifier 6. An example is used to illustrate how the controller works the temperature control in the thermostat with a semiconductor -Thermal battery considered. May be, $ .B., The temperature in Uermoet4t in increase equal to the setpoint. The resistance of the encoder 1 thus decreases and the Bridge circuit 2 comes from the balance weight condition. That included resulting imbalance signal (bridge disgonalspanauag) amplified by the amplifier 3 and via the rectifier 4 the control winding the magnetic amplifier 5 placed. The who called winding durchtliegeMo current through the Unwuahte- wart (the diagonal tension) of the bridge circuit 2 is determined. The resistance to the magnet supplied by the alternating netic amplifier 5 and, accordingly, the input The voltage supplied to the power rectifier 6 changes and thus causes a corresponding change in the DC voltage at its exit. about the switching part ? will this Voltage of the thermal battery, which represents a load represents and stromdurcitlossea becomes. Depending on the current converter, the thermal battery gives the Thermostat from cold or heat. If the temperature falls increases (which was initially the 8ede @), the direction of the current should be in the thermal battery in such a way that the cold development is guaranteed, the amperage is thereby proportional to the temperature deviation from the setpoint . From what has been said, it follows that the direction of current in the thermal battery must ensure that heat is generated in the thermostat when the temperature drops.

Deswegen sichert der Regler eine selbsttätige Stromumkehr in der Thermobatterie je nachdem, ob die Temperatur im Thermostat zu- bzw. abgenommen hat.This is why the controller ensures an automatic current reversal in the thermal battery depending on whether the temperature in the thermostat has increased or decreased.

Dazu wird eine Eigenschaft der Brückenschaltung 2@, ausgenutzt, den Ausgangssignal mit zwei entgegengesetzten Phasen bei deren Unwucht nach beiden Seiten vom Gleichgewichtszustand zu erzeugen.A property of the bridge circuit 2 @ is used for this purpose, the Output signal with two opposite phases when they are unbalanced on both sides from equilibrium to generate.

Je nach der Phase des Signals von der Brückenschaltung 2 gewährleistet der Regler erforderliche die Stromrichtung in der Thermobatterie. Dies wird dadurch erreicht, daß im Regler ein phasenempfindlicher Teil 10 verwendet wird, in dem die Phase des Signals vom Ausgang der Brückenschaltung 2 mit der Phase der Speisespannung verglichen wird. Mit Hilfe des phasenempfindlichen Teils wird also festgestellt, ob die Temperatur im Thermostat zu- bzw. abgenommen hat.Depending on the phase of the signal from the bridge circuit 2 guaranteed the controller required the direction of current in the thermal battery. This is because of this achieved that a phase-sensitive part 10 is used in the controller, in which the Phase of the signal from the output of the bridge circuit 2 with the phase of the supply voltage is compared. With the help of the phase-sensitive part it is determined whether the temperature in the thermostat has increased or decreased.

Der phasenempfindliche Teil 10 stellt eine Zweiwegschaltung dar. Im beliebigen Augenblick ist diejenige der Trioden 23 und 24 stromleitend, deren Basis und Kollektor ein in bezug auf den bnitter negatives Potential aufweist. Wenn die Triode 23 stromführend ist, so wird die Triode 24 durch die Basisspannung gesperrt. Je nach der Spannungspolarität an den Wicklungen 25, 25, 27 und 28 des Transformators 1 3 fließt der Strom entweder durch die Wicklung des Relais 14 oder des Relais 15 durch.The phase-sensitive part 10 represents a two-way circuit. At any given moment, that of the triodes 23 and 24 is conductive, the base and collector of which has a negative potential with respect to the bitter. When the triode 23 is live, the triode 24 is blocked by the base voltage. Depending on the voltage polarity at the windings 25, 25, 27 and 28 of the transformer 13, the current flows through either the winding of the relay 14 or the relay 15 .

Fließt der Strom durch die Wicklung des Relais 15, so spricht das Relais an, wobei die Spannung über dessen Kontak- te 20 dem Schütz 17 zugeführt wird. Kontakte 22 und 22' dienen Schützes schließen. If the current flows through the winding of the relay 15, the relay responds, the voltage being fed to the contactor 17 via its contacts 20. Contacts 22 and 22 ' are used to close contactors.

Die Kontakte 21 und 21' des Relais 14 sind dabei offen. Die Spannung vom Leistungsgleichrichter 6 wird über die Kon- takte 22 und 22' an die Thermobatterie (Belastung 8) gelegt. Dabei verursacht der diese Batterie durchfließende Strom eine Kälteentwicklung, was die Temperatursenkung bis zum Sollwert herbeiführt. Nü"t die Temperatur im Thermostat ab, so kehrt die Phase der von der Brückenschaltung 2 abgenommenen und den Basen der Trioden 23 und 24 des phseenempfindlichen Teile 10 zugeführten Spannung um. Wie es aus der Schaltung den phasen- empfindlichen Teils 10 ersichtlich ist, wird bei ursprünglicher Verteilung der ßpannungspolaritäten an den Wicklungen 25 -- 28 die Wicklung des Relais 14 stromdurchflossen und die des Relais 15 stromlos. The contacts 21 and 21 'of the relay 14 are open. The voltage from the power rectifier 6 is applied to the thermal battery (load 8) via the contacts 22 and 22 '. The current flowing through this battery causes coldness to develop, which causes the temperature to drop down to the setpoint . Nu "t is the temperature in the thermostat from, the phase returns the removed from the bridge circuit 2 and the bases of the triodes 23 and 24 of phseenempfindlichen parts 10 supplied voltage. As 10 can be seen from the circuit the phase-sensitive part is 28 current flows through the coil of the relay 14 and the relay 15 de-energized - during original distribution of ßpannungspolaritäten on the windings 25th

Das Relais 14 spricht an und über dessen Kontakte 19 wird die Speisespannung dem Schütz 16 zugeführt. Seine kontakte 21 und 21' schließen. The relay 14 is activated and on the contacts 19, the supply voltage of the contactor 16 is supplied. His contacts 21 and 21 'close.

Kontakte 22 und 22' sind dabei offen. Wie es aus der Schaltung des Schaltteile .7 ersichtlich ist, kehrt der Strom durch die Thermobatterie (Belastung 8) um, wodurch die Wärmeentwicklung und Temperaturerhöhung bis auf den Sollwert erfolgt. Um sie selbsttätige Umkehr des Ausgangsstromes bei Minimalunwuchten der Brückenschaltung 2, d.h. ganz am Anfang des Regelbereiches, sicherzustellen, wird das den phanenempfindlichen Teil 10 steuernde Signal durch den Zusatzverstärker 9 verstärkt.Contacts 22 and 22 ' are open. As can be seen from the circuit of the switching parts .7 , the current through the thermal battery (load 8) reverses, whereby the heat development and temperature increase takes place up to the target value. Them that automatic reversal of the output current at minimum unbalance of the bridge circuit 2, at the very beginning of the control range to ensure that the signal phanenempfindlichen controlling part 10 is amplified by the auxiliary amplifier. 9

Die vorliegende Schaltung den Reglers ermöglicht es, seinen Wirkungsgrad bis 175% zu erhöhen, das Gewicht des Reglers um das Doppelte und mehr zu verringern sowie seine Abmessungen wesentlich zu verkleinern. Die Anzahl der verwendeten-magnetischen Verstärker und Transformatoren vermindert sich und der Ballastwiderstand mit dessen Kühlsystem wird aus- geschlossen. The present circuit the controller makes it possible to increase its efficiency up to 175%, to reduce the weight of the controller to double and more as well as to reduce its size considerably. The number of used-magnetic amplifiers and transformers is reduced and the ballast resistor with its cooling system is excluded.

Claims

P A T E N T A N S P R Ü C ß Reversible proportional controller for production processes, which is based on the change in the load current of the industrial plants, containing a bIeßgeber for detecting the controlled variable, which is transmitted to one of the branches of the with an actuator a bridge circuit connected to a current signal amplifier is connected, and a phase sensitive part that responds to the phase of the signal from the bridge circuit output reacts, that he has a switching part (7), which has an additional amplifier (9) connected to the current signal amplifier (3) connected phase-sensitive part (10) is connected to the actuator from a magnetic amplifier (5) and a power rectifier connected in series with it (6), which is connected to the load (8) via the switching block (7).