接触式自动控制器及其应用

接触式自动控制器广泛地用于非电量的测量、检验及自动控制等方面。被控制的物理参数（力、速度、压力、流量、温度等等）, 由传感器变换成机械位移（线位移或角位移），使接在控制电路中的接点闭合或断开，以完成控制作用。

最简单的一种接触式自动控制器, 例如图A所示的具有两对接点的双位接触控制器,可用来检验工件的尺寸。当尺寸太大时, 传动杆向上移，上面的接点闭合,信号灯Л\(_{1}\)亮。当尺寸太小时,传动杆落下，下面的接点闭合,信号灯Л2亮。这种控制器，由于接点间通过较大的电流，会产生电弧或火花，使接点表面很快腐蚀，因此在工作时的准确性、可靠性和稳定性都较差。此外，它在工作时需要比较大的接触压力。为了克服这些缺点，通常采用由传感器和电子继电器组成的设备，如图B所示。从这个电路可以看出，传感器中的接点接在电子管的栅极电路中，通过接点的电流很小，而且利用了电子管的放大作用，所以工作更灵敏、可靠。图中电子管6N1（6H1П)的右半部分接成半波整流电路,它的输出经过电容器C\(_{2}\)、C3及电阻R\(_{B}\)所组成的滤波电路，供给继电器P及6N1左半部分的屏极电源。当传感器中接点断开时，6N1左半部分的栅极，由阴极电阻RK供给一个很大的负栅偏压，因而屏极电流极小，屏路中的继电器不能吸动。当传感器中接点闭合时，栅极直接与阴极相连，栅偏压等于零，屏极电流骤然增加，使继电器P吸动，改变了继电器接点的接触位置，因此就可以达到控制的目的。阴极电阻R\(_{K}\)采用可变电阻器，以适应不同的屏极电压和继电器。如果传感器中接点接触不十分良好，有接触电阻，那么RK上的电压降就会通过接触电阻和R\(_{K}\)构成的分压器给栅极加上一个负偏压，但只要接触电阻不大于50～100千欧,调整RK就可以使负栅偏压降低，从而使电子管仍能产生足够大的屏流，保证可靠地工作。

图C是另一种电路,采用6P1(6ПП)功率放大管, 由交流电源直接供给负栅偏压,并接成三极管使用,以得到较大的屏流。变压器T的次级高压线圈要依同一个方向绕制，并如图C连接。这时， 当加在电子管屏极上的电压为正时，则加在栅极上的电压为负（对阴极而言），屏流截止；当加在栅极上的电压为正时，则屏极电压为负，也使屏流截止。只有在传感器中的某一对接点闭合时，相应的栅极才具有和阴极相同的电位，在屏极电压为正的半周内有屏极电流，电子管成为一个半波整流器，整流后的电流使屏路中的继电器P吸动，继电器的接点换接，达到控制目的。为了使通过继电器的电流稳定，在每个继电器的两端并联一个作滤波用的电解质电容器。这个电路，由于传感器的接点接有较高的电压（数十伏），接点断开时会有火花，容易腐蚀接点。采用图D所示的电路，可以克服这个缺点。在图D中，利用6N2（6H2П)控制6P1的栅极电压，而传感器控制6N2的栅极电压。这样，由于6N2可以采用较低的屏压,它的截止栅偏压相应降低,传感器接点所接的电压也相应降低,只有几伏,所以工作更可靠。6N2部分的工作原理与图C电路相似。当传感器的某一对接点闭合时，6N2相应的三极管部分有屏流,这个屏流在R上产生一个电压降,给相应的6P1栅极加一个负偏压,使这个6P1电子管屏流截止。因此，在图D电路中，当传感器接点闭合时，控制继电器释放，而当传感器接点断开时，控制继电器吸动，这一点与图C电路中的控制继电器恰恰相反。图中，在次级高压线圈上并联一只电容器C\(_{B}\)，作滤波用。

在实际运用中，传感器可根据被控对象的特点设计。一般在具有上下限控制点的情况下，采用接触式自动控制器是很有效的。下面就介绍几个实用的例子。

恒温控制的原理示于图1。传感器部分由双金属螺圈、螺杆、接点组成。电子继电器采用图B的电路，图中只画出了方框图和连接的方法。当恒温器里的温度超过规定的温度时，由于双金属制成的螺旋圈膨胀的结果，使传感器接点闭合，电子继电器动作，将电磁铁的线圈接通电源。电磁铁吸引它的衔铁，使水银开关位置倾斜，水银离开开关中的接点，切断了加热器的电路，停止加热。等到恒温器里的温度降低后，双金属片冷缩，传感器中接点分开，电子继电器释放，因而电磁铁也释放，水银开关闭合，加热器又开始加热。

调节螺杆，可调整控制的温度。

工作原理示于图2。传感器由一个盛有空气的特制容器制成，电子继电器也采用图B的电路。平时，容器下室内的空气，经多孔阀可与外面的空气相通，室内薄膜上下受力均衡，接点分开。当有火灾时，温度升高，下室里的空气膨胀，压力急速增大，薄膜受压向上突起，推杆把接点闭合，电子继电器吸动，接通警笛电源，发出告警信号。

工作原理示于图3 。传感器直接放入被控制的液体中，由浮子和接触接点组成。电子继电器使用图D的电路。这种控制器只适合控制不导电的液体（如菜油等等）。虽然接点浸在绝缘的液体中，但是控制器仍能可靠地工作。当液面达到规定的高度时，由于浮子的傅动，使上接点或下接点闭合，使电子继电器动作，接通执行机构的电路，以控制液体的流入。

工作原理示于图4。传感器由浮子、滑轮、齿轮、拨杆等组成。电子继电器采用图D的电路。当液面升高或降低时，浮子上升或落下，使滑轮转动，从而带动齿输。齿输每转过一齿，带动拨杆，使接点接触一次，于是电子继电器动作一次，接通相应的电磁铁，使电磁铁吸动一次，推动爪推动棘轮，使指针转动一格。从图中可看出，有两个电磁铁，一个是液面上升时动作，它的推动爪推动棘轮顺时针方向转动；另一个是液面下降时动作，它的推动爪推动另一个同轴棘轮反时针方向转动。

工作原理示于图5。电子继电器采用图5的电路。传感器的动作由孔板两边的气压差控制。当孔板右边的压力增加，气压差加大，右边的钟罩上升。这时，下面一对接点（接点1、2）接触，电子继电器动作，接通单相可逆电动机，带动螺杆旋转，使记录笔架向右移动，弹簧被拉紧，力图平衡右边钟罩上升产生的下压力量。当记录笔架向右移动到相应的距离时，得到平衡，接点1、2分开，接点1处在中间位置，单相可逆电动机停止转动。同样，当气压差减小时，左边钟罩上升，上面的一对接点接触，单相可逆电动机向相反的方向转动，使记录笔架向左移动，放松弹簧，达到新的平衡，接点1、3分开，单向可逆电动机停止转动。记录纸用另一个单相电动机带动，记录笔在上面画出连续的曲线，由这条曲线可看出气体流量的变化。

工作原理示于图6。在秤量器金属指针下面加装一根用硬胶纸板制成的绝缘指针。绝缘指针的一端装一块薄黄铜片，作为接点；金属指针作为另一个接点。使用时，把绝缘指针放在预定的量值处，秤量时如已达到预定量值，金属指针即与绝缘指针上的黄铜片接触，使电子继电器动作，切断电磁铁电源，电磁铁释放，关闭阀门，使秤量物品停止进入。电子继电器可采用图B的电路。（林先锐）