Электронный терморегулятор Советский патент 1983 года по МПК G05D23/19 

СП

(

сл ел

00

Изобретение относится к автоматическому регулированию температуры с использованием инерционных электронагревателей .

Известен терморегулятор термостата, содержащий термодатчик, усилитель сигнала термодатчика, исполнительное устройство, электронагреватель, обеспечивающий заданную температуру и цепь тепловой отрицательной обратной связи (ТООС) Щ .

Недостатками терморегулятора являются большие перепады температуры во время разогрева (до 10% от заданной температуры), неполное использование максимально возможного коэффициента стабилизации и перерасход электроэнергии из-за перепадов температуры.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является терморегулятор, содержащий усилитель, связанный входом с термодатчиком и выходом с исполнительным устройством, соединенным с электронагревателем, обеспечивающим заданную температуру, и с вторым электпонагревателем, осуществляющим ТООС.

Как и всякая отрицательная обратная связь, ТООС уменьшает чувствительность терморегулятора и, следовательно, ухудщает стабильность температуры в термостабилизируемом объеме. Величина ТООС является компромиссом между величинами перепадов температуры при разогреве и стабильностью ее в установивщемся режиме (чем больше величина ТООС, тем меньше перепады температуры и тем хуже ее стабильность) PsJ .

Недостатком известного устройства является его низкая точность.

Цель изобретения - повышение точности.

Поставленная цель достигается тем что электронный терморегулятор, содержащий включенные последовательно термодатчик, усилитель, исполнительный элемент и первый нагреватель, а также первую ступень тепловой отрицательной обратной связи, включающую в себя подключенный к выходу исполнительного элемента второй нагреватель, размещенный в тепловом контакте с термодатчиком, содержит вторую ступень тепловой отрицательной обратной связи, включающую в себя подключенные к выходу исполнительного элемента и соединенные последовательно реле времени и третий нагреватель, размещенный в тепловом контакте с термодатчиком.

На фиг. 1 представлена блок-схема электронного терморегулятора; на фиг. 2 - его принципиальная схема; на фиг. 3 - температурные зависимости электронного терморегулятора при различной 1лубине тепловой от-.

рицательной обратной связи (ТООС) (кривые 1-5) и температурная зависимость устройства-прототипа (кривая б) .

Кривая 1 снята без ТООС: темперйтура не застабилизировалась и колеблется относительно некоторого среднего значения (штриховая линия) косвенно представляющего собой предел максимально возможного для данного терморегулятора коэффициента стабилизации.

Кривая 2 снята при минимальной величине ТОСС, при которой возможна стабилизация: перепады температуры меньше, но коэффициент стабилизации ниже.

Кривая 3 снята при средней величине ТООС: перепады еще меньше, стабильность еще хуже.

Кривая 5 снята при большой величине ТООС: перепадов нет, но степень стабилизации значительно ниже предыдущих.

Кривая 4 представляет оптимальный температурный режим, характеризующий электронный терморегулятор.

Электронный терморегулятор содержит (фиг. 1) термодатчик 1, связанный с усилителем 2, исполнительный элемент 3, подключенный к питающей сети 4 и включающий первый электронагреватель 5, который обеспечивает заданную температуру в стабилизируе мом обьеме 6, а также включающий второй- 7 и третий 8 электронагреватели двух ступеней (величин) ТООС: первой ступени, включаемой непосредственно, и второй ступени, включаемой с помощью реле 9 времени.

Первая ступень ТООС работает непрерывно во всех режимах, но в неустновившемся режиме ее действие почти не сказывается из-за преоблгщающего действия второй ступени ТООС.

На принципиальной схеме (фиг. 2) датчик.температуры контактом Ю подключен к входу усилителя 2, содержащего транзисторы 11 и 12, резисторы 13-15 и конденсатор 16. Выход усилителя 2 связан с исполнительным элементом 3, выполненным на тиристоре, сое,циненном с источником питания, содержащим трансформатор, диод 17, конденсатор 18, резистор 19 и стабилитрон 20, соединенным с первым нагревателем 5, выполненным на резисторах 21 и 22, и с вторым нагревателем 7, размещенным в тепловом контакте с датчиком 1 температуры. Исполнительный элемент 3 через реле 9 времени, содержащее газоразрядные лампы 23 и 24, резисторы 25-27, даоды 28-30, конденсаторы 31 и 32 и реле 33 с замыкающими контактами 34 и 35, связан с третьи нагревателем 8, выполненным на ламп накаливания.

Электронный терморегулятор работает следующим образом.

В исходном состоянии контакты реле 33 и контакт 10 термодатчика разомкнуты. Транзисторы 11 и 12 и тиристор 3 открыты. Первый нагреватель 5 и нагреватель 7 первой ступени ТООС включены через тиристор 3 в электросеть. Через тиристор 3 и резистор 25 заряжается конденса- тор 31 до напряжения зажигания лампи 23. Сработав от разряда лампы 23, реле 33 подключает свою обмотку и лампу 8к части первого нагревателя 5 и нагрев продолжается. Горящая лампа 8 быстро нагревает термодатчик 1, его контакт Ю замыкается, тиристор закрывается, все нагреватели и реле 33 обесточиваются, лампа 8 гаснет (идет цикл охлаждения, после завершения которого контакт 10 термодатчика 1 размыкается и все процессы, в схеме терморегулятора повторяются снова. Температура плавно повышается до заданной (фиг. 3, кривая 4), после чего длительность цикла нагрева становится много меньше

5 выдержки реле времени, и термодатчик 1 замкнет свой контакт 10 раньше с момента срабатывания реле 33; цепь питания реле 33 обесточится и реле 9 времени возвратится в ис10 ходное состояние С помощью разрядной цепи (элементы 32, 27 и 29) и фиксирующего диода 28.

I

Изобретение позволяет снизить до

15 допустимого уровня перепады температуры при разогреве термостабилизирующего объема, повысить коэффициент стабилизации терморегулятора и уменьшить расход электроэнергии при

2Q разогреве путем более рационального ее использования.

ЭЛЕКТРОННЫЙ ТЕРМОРЕГУЛЯТОР, содержащий включенные последовательно термодатчик, усилитель, исполнительный элемент и первый нагреватель, а также первую ступень тепловой отрицательной обратной связи, включающую в себя подключенный к выходу исполнительного элемента второй нагреватель, размещенный в тепловом контакте с термодатчиком, отличающийся тем, что, с целью повышения точности, он содержит вторую ступень тепловой отрицательной обратной связи, включающую в себя подключенные к выходу исполнительного элемента и соединенные последовательно реле времени и третий нагреватель, размещенный в тепловом контакте с термодатчиком. о $