Термостатирующее устройство Советский патент 1983 года по МПК G05D23/19 

Изобретение относится к технике автоматического регулированиятемпературы, а более конкретно к системам управления термостатс1ми, предназначенными для термостатирования различных радиоэлектронных элементов автоматики в условиях, когда температура статирования всегда выие (или йсегда ниже) температуры окружающей среды, а также относится к электрическим самонастраивающимся (оптимальным по быстродействию) системам управления объектами с распределенными параметрами при неполном измерении состояния объекта ограничениях на управление и на максимешьную температуру тепа.

Известно термостатирувдщее устройство, содержащее термочувствительный мост, подключенный к блоку управления, к выходу которого через последовательно соединенные ключевой элемент и усилитель мощности подюпрчен нагреватель, а также содержащее подключенные к выходу ключевого элемента последовательно соединенные генератор линейно возрастающего напряжения и пороговой элемент, выход которого подключен к одному из плеч термочувствительного моста tl3.

Недостатком известного устройства является низкое быстродействие.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому, результату к изобретению является термостат4.кхцее устройство, содержащее термочувствительный мост и задатчик температур, подключенные к блоку управления, компаратор, последовательно сое10диненные генератор монотонно возрастающего напряжения и первый пороговый элемент, последовательно соединенные основной усилитель мощности и исполнительный элемент, а также

15 подключенные к первому выходу блока ;управления последовательно соединенные блок памяти начальной температуры, дифференциальный усилитель, второй пороговвлй элемент, смеситель

20 видеоимпульсов и управляющий триггер, а, кроме того, содержит инвертирующий повторитель и коммутатор напряжений, первый и второй входы которого соединены с выходами компа25ратора и блока управления, а выход коммутатора напряжений связан со входом основного усилителя мощности, причем второй вход дифференциального усилителя связан с выходом задат30чйКа Температуры, а выход - со входом компаратора и со вторым входом первого порогового элемента, выходом связанного со вторым вводом сме сителя видеоимпульсов, вход инвертируквдего повторителя связан с выходом генератора монотонно возрастающего напряжейия,а выход - со вторым входом второго порогового элемента, выходы управляющего триггера подключены к управляющим входам коммутатора на-т |Пояжений L21.

Недостатком данного устройства является его сложность для работы в тех условиях, когда заранее извест но, что температура статиррвания всегда выше (или всегда ниже) темпв ратуры окружающей среды.

Цель изобретения - упрощение устройства и повышение его надежности.

Поставленная цель достигается тем что термостатирукщее устройство, содержащее включенные последовательно термочувсгтвительный мост, блок управления, коммутатор напряжения, основной усилитель мощности и основной исполнительный элемент, а также подключенный выходом через последова--. тельно соединенные коммутатор напряЖжений и форсирующий усиЛитель мощности к форсирующему исполнительному элементу первый компаратор, генератор монотонно возрастающего напряжения, блок памяти, дифференциальный усилитель, источник задешицих напряжений и управляющий триггер, выходами связанный с третьим и четвертым sxoдами блока коммутации напряжений, причем блок памяти первым входом связан с вторым выходом блока упрайления и с первым входом первого компаратора, а выходом - с первым входом дифференциального: усилителя j вторым входом соединенного с вторым входом блока управления и с первым выходом источника задакжцих напряжений, вторым выходом подключенного к второ му входу первого компаратора,содержит второй компаратор ,первь5м входом соединенный с выходом дифференциального усилителя, вторым входом - с . первым выходом генератора монотонно

возрастающего напряженияя ыходомс входом управляющего триггера.

На фиг. 1 изображена блок-схема термостатиругацегр устройства на фиг. 2 -.ф нкциональная схема, блока (памяти и генератора монотонно возрастающёго напряжения.

Термостатирукицее устройство (cv. фиг. 1) содержит термочувствительный мост 1, блок 2 управлений, коммутатор 3 напряжений, основной усилитель 4 мощности, основной исполнительный элемент 5, блок б памяти, дифференциальный усилитель 7, генератор 8 монотонно возрастающего напряжения, первый компаратор 9, уп-.

равляющий триггер 10, второй компаратор 11, формирующий усилитель 12 мощности, форсирую ций исполнительный элемент 13, источник 14 задающих напряжений (задатчик). Клемма, на которую подается установочный сигнал (сброс), обозначена позицией 15

Кроме того, блок 6 памяти (см. фиг. 2) содержит логический элемент К 16, счетчик 17 импульсов, первый 18 цифроаналоговьИ преобразователь 18, RS-триггер 19, третий компаратор 20.

Генератор 8 монотонно возрастающего напряжения (см. фиг. 2) содержит генератор 21 импульсов, стабилизированный кварцем, делитель 22 частоты счетчик 23 импульсов, второй цифроаналоговый преобра ователь 24.

В таком устройстве в качестве исполнительных элементов (основного 5 и форсирующего 13) могут применяться как всевозможные электрические нагреватели (охладители), так и управляемая реверсивная термобатарея; Кроме того, в таком устройстве дат- чиК температуры термочувствительного моста 1 желательно размещать вблизи исполнительных элементов 5 и 13, т.е. на входе объекта, управления.

Термостатирующее устройство работает следующим образом.

При включении питания на блоки бу 8 и 10 через входной зажим 15 подается установочный сигнал (сброс), который устанавливает схему в исходное положение. После этого блок памяти 6 получает из блока 2 управления и хранит в течение переходного процесса начальное значение температуры объекта, которое непрерывно в виде.постоянного напряжения поступает, на вычислительную схему, состоящую из блоков 7-10 и определяющую время форсированного разгона объекта в режим. Начало и конец времени форсированного разгона формируется триггером 10, который управляет работой коммутатора 3, переключающего каналы форсированного разгона и термостабилизации на заданном конечном значении. С первого выхода источника 14 задающего напряжения на блоки 2 и 7 поступает напряжение U задания температуры статирования, а со второго выхода на компаратор 11 поступает напряжение ил(.,адания максимально допустимой температуры на входе теплофизического объекта. В начальный момент второй компаратор 11 переводит усилители 4 и 42 мощности в режим насыщения. Последние, в свою очередь, выводят соот ветствующие исполнительные элементы 5 и 13 на полную мощность. Температура в термостатирующем устройстве начинает возрастать с максимальной скоростью и, если температура

достигает.предельного значения, то второй компаратор 11 ограничивает ее на этом уровне до конца форсированного разгона. Второй компаратор 11 на этом промежутке времени работает как релейный регулятор. При этом интервал времени от начала переходного процесса до момента .срабатывания управляющего триггера 10 пропорционален перепаду между заданной температурой статирования и начальной температурой объекта. После окончания форсированного разгона блок 2 управления отрабатывает ошибку рассогласования в соответствии с заложенным в него законом регулирования.

Рассмотрим работу блока б памяти и генератора 8 монотонно возрастающего напряжения (см. фиг. 2).

Установочный сигнал (сброс) устанав;ливает счетчики 17 и 23 импульсов и триггер 19 в исходное нулевое) положение. После этого импульсы с выходов элемента И 16 и делителя 22 частоты заполняют соответствующие счетчики 17 и 23 импульсов, а на выходах соответствующих преобразователей 18 и 24 появляется монотонно возрастающее напряжение. Наклон монотонно возрастающего напряжения генера.тора 8 регулируется с помощью передаточного коэффициента К делителя 22 яастоты. Напряжение с выхода преоб.разователя 18 непрерывно сравнивает ся с входным (запоминаемым на1пряжением на компараторе 20. В момент равенства этих напряжений компара- . тор. 20 срабатывает, перебрасывая триггер 19 в другое состояние. После этого триггер 19 запрещает прохождение импульсов с генератора 21 на вход счетчика 17. Таким образом, на выходе цифроаналогового преобразователя 18 запоминается значение в содной величины блока 6 памяти на сколь угодно длительное время. Время запоминания входного напряжения блоком 6 памяти очень мало по сравнению с временем переходного процесса в термостатирующем устройстве и зависит от частоты генератора 21 импульсов ,

Использование предложенного изобре тения позволяет упростить устройство и тем самым повысить его надежность.

Формула изобретения

Т.ермостатирующее устройство, содержащее включенные последовательно

0 термочувствительный мост,, блок управ ления, коммутатор напряжения, основной усилитель мощности и основной исполнительный элемент, а так-ге подключенный выходом через последова5 тельно соединенные коммутатор напряжений и форсирующий усилитель мощности к форсирующему исполнительному элементу первый компаратор, генератор монотонно возрастающего напря-

0 жения, блок памят.и, дифференциальный усилитель, источник эадакщих напряжений и управляющий триггер, выходами связанный с третьим и четвертым входами блока коммутации нап5 ряжений, причём блок памяти первым входом связан с вторым выходом блока управления и с первым входом . первого компаратора, а выходом - с первым входом диффэренциального усиQ литеяя, вторым входом соединенного с вторым входом блока управле я и с первым выходом 11сточника задающих напряжений, вторым выходо подключенного к второму входу первого

компаратора, отличающееся тем, что, с цапью упрощения и повышения надежности устройства, оно содержит вторсД компаратор, первым входом соединенный с выходом дифференциального усилителя, вторым вхо0дом - с первым выходом генератора .монотонно возрастающего Нсшряжения, выходом - с входом управляющего Чт иггева,

Источники информации,

5 принятые во внимание при экспертизе

1.Авторское свидетельство СССР 549792, кл. G 05 О 23/24, 1977.

2.Авторское свидетельство СССР по заявке 2922725/18-24,

кл. G 05 С 23/19, 1980 (прототип).