Устройство для регулирования температуры Советский патент 1984 года по МПК G05D23/19 

Изобретение относится к автоматик н частности к устройствам для регулирования температуры, и может быть использовано в установках для культи вирования биологических объектов, По основному авт.ев, № 960760 известно устройство для регулирования температуры, содержащее включенные последовательно термочувствительный мост, 6перационный усилитель и тирис горный усилитель мощности, через силовую цепь которого к выходу выпря мителя подключен нагреватель, а такж включенные последовательно и связанные с входом выпрямителя, соединенным с источником переменного напряже ния, импульсный блок питания, формирователь импульсов и генератор пилообразного напряжения, выходом подклю ченный к первому управляющему входу термочувствительного моста, второй управляющий вход которого подключен к выходу двоично-десятичного задатчи причем второй выход формирователя импульсов СВЯЗ-1Н с вторым входом ти.ристорного усилителя мощности. Для повьшения точности и упрощения устройства оно содержит подключенньпЧ последовательно с диагональю питания термочувствительного моста элект роншш. ключ, управляющий вход которо го подключен к первому выходу формирователя импульсов. Генератор пилообразного напряжения вьтолнен в виде двоично-десятичного интегрального счетчика, соединенного по следователь но с резистивной матрицей, выход ко торой является выходом генератора пилообразного напряженийs входом которого явлйется управляющий вход двоично-десятичного интегрального счетчика tl3 . Недостатком этого регулятора явля ется большой выброс Температуры в момент выхода на режим, возникающий из-за того, что датчик отнесен о нагревателя и расположен в геомет рическом центре камеры. Темлератург иьй выброс отрицательно сказьшается на точности регулирования температуры и приводит к гибели биологических объек:тов, Цель изобретения - повышение точности регулировй я температуры в момент выхода на режим, Указанная цель достигается тем, что устройство для регулирования температуры содержит последовательно соединенные двоичный счетчик и ключ, а также дополнительный резистор, подключенный через ключ к входу операционного усилителя, причем счетный вход двоичного счетчика связан с выходом двухвходового логического элемента, а сбросовый вход - с выходом двоично-десятичного интегрального счетчика. На фиГо представлена блок-схема устройства; на фиг,2 - график выхода на режим предлагаемого устройства и прототипа; на фиг. 3 - диаграмма работы предлагаемого устройства. Устройство для регулирования температуры (фиг,1) содержит датчик 1 температуры, В1шюченный в плечо термочувствительного моста 2, в который входят резисторы 3-6 и операционный усилитель 7; двоичный задатчик 8 температуры, в который входят программные двоично-кодовые переключатели и П и двоичная декодирующая резистивная матрица 12; генератор 1.4 пилообразного напряжения, состоящий из двоично-десятичного интегрального счетчика 14 соединенного с резистивной матрицей 15; формирователь 36 импульсов, состоящий из двух логических инверторов 17 и 18; импульсный блок 19 питания, обеспечивающий импульсным напряжением все остальные бло1Ш устройства; тиристорный усилитель 20 мощности, состоящий из двухвходового логического элемента И 21, соединенного с входом оптронной пары 22J выход последней соединен с входом тиристора 23 причем питание на тиристор 23 и на нагреватель 24 поступает от выпрямителя 25; электрон:ный ключ 26 J управляемый импульсами от формирователя 16; корректирующий контур 27, содержащий последовательно соединенные двоично-десятичный счетчик 28, логич€;ский элемент ИЛИ 29и ключ 305 а также дополнительный резистор 31 .J подключенный через ключ 30к входу операционного) усилителя 7, причем счетный вход двоичного счетчика 28 связан с выходом двуквходового логического элемента И 21, а сбросовый вход - выходом двоичнодесятичного интегрального счетчика 14, Работа предлагаемого устройства совместно с известным поясняется графиком выхода на режим (фиг.2), Кривая Т, где ДТ - величина выброса по температуре,, представляет собой график выхода на режим из вестного tl устройства, а кривая Д, где 4X2 - выброс по температуре представляет собой график выхода на режим предлагаемого устройства. Корректирующий контур 27 позволяет плавно подойти к заданной температуре без выбросов, так как в начальный момент выхода на режим он смещает температуру ниже заданной на величину выброса, и по достижении температуры смещения с точностью до четвертого импульса.устройство переключается на сравнение с заданной температурой. Как видно на фиг. величина выброса температуры ДТ не превышает заданной температуры. С момента времени t,, до t (фиг„2К когда температура в каме ре ниже заданной, на инверсном вход операционного усилителя 7 присутству ют импульсы положительной полярности от датчика 1 температуры, которые меньше по величине, чем напряжение на неинверсном входе, соответствующей заданной температуре, а с выхода опе рационного усилителя 7 поступает раз рещающий положительный потенциал (фиг.З, диаграмма W ) на логический элемент И 2I для прохождения прямоугольных импульсов ( фиг.З, диаграмма 5) частотой 100 Гц с логического инвертора 17 формирователя 16 импуль сов. Эти импульсы с логического элемента И 21 поступают через оптрон 22 на управляющий вход тиристора 23 для включения нагревателя 24. Через нагреватель 24 протекат ток частотой 100 Гц, имеющий форму, показанную на фиг. 3 (диаграмма в) . Нагреватель включен на полную мощность, т.е. каждый цикл ( в цикле 10 импульсов ) проходят 10 импульсов тока. Одновременно с логического элемента И 21 импульсы поступают на счетный вход двоичного счетчика 28, который сбрасывается в исходное состояние каждым десятым импульсам от двоично-десятичного интегрального счетчика 14. Выходы четыре ( позиция 32 на фиг.1 ) и восемь ( позиция 33 на фиг.1) двоичного счетчика 28 заведены на логический элемент ИЛИ 29. Во время каждого цикла, начиная с четвертого импульса, поступающего на вход двоичного счетчика 28, логический элемент ИЛИ 29 вырабатывает строб-импульс (фиг.З, диаграмма t). На время действия строб-импульса резистор 31 через ключ 30 подключается к неинверсному входу операционного усилителя 7 и понижает его порог срабатывания. На неинверсном вкоде при этом Присутствует напряжение, соответствующее смещенной ( ниже заданной) температуре. При входе в зону регулирования температуры смещения с помощью пилообразно-ступенчатого напряжения (фиг.З, диаграмма (Э ) отрабатывается разбаланс между напряжением датчика 1 температуры и температурой смещения. На выходе операционного усилителя 7 сигнал меняется (фнг.З, диаграмма е) и при наступлении перегревал зона перегрева t,. распростраг Т няется и на зону недогрева t, будет сплошная зона перегрева t , запрещающая прохождение импульсов с логического инвертора 17 формирователя 16 на логический элемент И 21. По мере охлаждения камеры появится и зона недогрева t2, при этом с логического элемента И 2 в зависимости рт ширины зоны t2 пройдет несколько импульсов на включение нагревателя и на корректирующий контур 27. Если разбаланс ЛТд (фиг.2 ) между температурой смещения и температурой. в камере от О до 4 импульсов (нагреватель работает от О до 40% мощности), то логический элемент ИЛИ 29 перестает вырабатывать строб-импульс. Резистор 31 отключится и на неинверсном входе операционного усилителя 7 потенциал будет соответствовать заданной температуре . В период переходного процесса (участок на фкг,2, отображающий изменение температуры от смещенной до заданной ) с логического элемента И 21 на нагреватель за каждь1й цикл проходит не больше четырех импульсов (т.е. 40% мощности). При разбалансе между заданной температурой и температурой в камере, равном А1 ( фиг.2 ) и эквивалентном числу импульсов .4, с выхода ло гического элемента И 21 поступает б-З импульса ( фиг.З, диаграмма Ж), которые подаются на нагреватель и в течение цикла через него проходит от о до 3 импульсов тока (фиг.З, диаграмма з). 109247 После tj (фиг.2) наступает стационарный режим. Введение в предлагаемое устройство корректирующего контура 27 поз516 воляет в 2,5 - 3 раза повысить точность регулирования температуры в момент выхода устройства на режимфиг.{

УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕГУЛИРОВАНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ по авт.св. № 960760, отличающееся тем, что, с целью повышения точности устройства, оно содержит последовательно соединенные двоичный счетчик и ключ, а также дополнительный резистор, подключенный через ключ к входу операционного усилителя, причем счетный вход двоичного счетчика связан с выходом двухвходового логического элемента, а сбросовый вход - с выходом двоично-десятичного интегрального счетчика.

i/1

a

пгттвтттттпппппп

;tr A/vYvvvwvvwv j

X

;