Устройство для регулирования температуры Советский патент 1984 года по МПК G05D23/24 

1 Изобретение относится к регулированию температуры и может быть использовано в термостатах, предназ наченных для термостатирования различных узлов РЭА. По основному авт.св. № 871154 известно устройство, которое позволяет повысить точность термостатирования за счет введения в регулятор корректирующего сигнала, компен сирующего теплопотери объекта термостатирования. Данное устройство содержит последовательно соединенные термочувствительный мост, усилитель, компаратор, выход компарато ра связан через зарядные резисторы с входом интегратора и через выходное устройтсво и нагреватель - с ис точником питания, а также с входом счетчика периодов работы, выход которого связан с управляющим входом блока памяти, вход которого связан выходом интегратора Ll, Однако при подключенич нагревателя к источнику питания, один и полюсов которого заземлен (что наи более часто используется), на выхо интегратора будут поступать однопо (лярные импульсы. В результате выхо ное напряжение его будет пропорцио нально времени включенного (выключ ного) состояния, что не позво 1яет получить высокуЕо точность термоста .тирования в широком диапазоне темп ратур. Известно, что в стационарном ре жиме время включенного регулятораС Твкл равно +ЛtP С И а Т, Т и 4V -гистерезис регулятора; С -теплоемкость объекта; -время запаздывания; -мощность в импульсе; РП - потери объекта, В стационарном режиме , -Т РИ , (21 где Т - период автоколебаний ре гул 3 скважность-, С другой стороны Р -Ktj. (3), где К - постоянный коэффициент; t избыточная, по отношению к температуре термостатирования температура среды. 1 2 Подставив (3 в ( I ) .получим Из {4)видио, что Т екд является нелинейной функцией от температуры Так как Р., линейокружающеи средьг j-p , а Т д,д нелинейно, но зависят от t то введение в регулятор корректирующего сигнала, пропорционгльного не в состоянии обеспечить полную компенсацию мощности потерь объекта в широком диапазоне и получить высокую точность термостатирования. Для получения высокой точности корректир тощий сигнал должен быть, как следует из (.2) и (З), пропорциональнымЕсли на вход интегратора поступают двуполярные импульсы, то напряжение на выходе интегратора за период пропорционально скважности. Однако управляющие сигналы на транзисторы поступают одновременно (на ключ каждый п-й импульс),, что приводит к открыванию их Г-крыБание полевого транзистора прггйодит к разряду кондесатора интегратора. Таким образом, в зависимости от длительности запускающих импульсов, а также сдвига по времени между ними на конденсаторе будет запоминаться различное случайное напряжение при постоянной температуре окрулшющей среды. Вследствие svoro корректирующи:й сигнал, подаваемый на вход регулятора, будет также изменяться, что не позволит получить полную компенсацию теплопотерь объекта. Целью изобретения является повышение точности о Поставленная цель достигается тем, что в устройство для регулирования температуры введены элемент И и ключ, причем первый вход элемента И подключен к выходу первого триггера счетчика периодов работы и к управляющему входу ключа сброса интегратора, второй вход - к выходу счетчика периодов работы, а выход - к управляющему входу блока памяти, а ключ включен параллельно входу интегратора, вход упранлен-ия которого подключен к первому входу элемента И. На фиг, приведена блок-схема устройства; на фиг.2 - эпюры напряжений в различных точках устройства. 31 Устройство состоит из последовательно соединеннных измерительного моста , усилителя 2, компаратора 3 выходного устройства 4 и.нагревателя 5. Выход компаратора 3 через зарядные резисторы б и 7 соединен с.интегратором 8, а также с входом счетчика 9 периодов работы. Выход первого триггера счетчика 9 подключен к управляющим входам ключа 10 и сбр са интегратора 11, а также к одному из входов элемента И 12, на другой вход которого подается напряжение с выхода блока счетчика 9. С выхода элемента И 12 сигнал поступает на ключ 13 блока 14 памяти. Устройтсво работает следующим об разом. Б процессе регулирования напряжение на выходе компаратора 3 изменяется в соответствии (фиг.2) , при этом положительному импульсу соответствует включенное состояние нагревателя 5, отрицательному - выклю ченное. Эти импульсы поступают на вход счетчика 9 периодов работы и на выходе первого триггера счетчика эпюры напряжений соответствуют фиг. При положительном напряжении на вых де первого триггера ключ 10 закрыт и происходит заряд интегратора 8 положительным напряжением и разряд отрицательным.. После окончания периода напряжение на выходе интегратора будет пропорциональным скважности. С приходом положительного фронта второго импульса первый триг гер счетчика переключает ключ 10, который совместно с резистором 6 образует делитель напряжения, транзистор ключа 10 открывается и напря жение на его стоке резко падает. Поскольку сопротивление резистора 7 выбирается много большим, чем сопротивление резистора 6, а напряжение на стоке транзистора клю 14 ча 10 близко к нулю, то выходное напряжение интегратора 8 будет практически постоянным (фиг.2б). Одновременно с подачей открывающего напряжения на ключ 10 выходной сигнал первого триггера счетчика 9 -поступает на первый вход элемента И 12. С приходом п-го импульса на выходе счетчика 9 формируется перепад напряжений, который подается на второй вход элемента И 12 и приводит к открыванию ключа-13. Таким образом, запись выходного напряжения интегратора производится в тот момент, когда оно не изменяется. Положительный фронт третьего импульса переключает триггер счетчика 9, ключ 10 закрывается, а положительный перепад открывает ключ П.. Так как сопротивление открытого ключа 1 в меньше сопротивления резисторов б и 7, то разряд конденсатора будет происходить во столько же раз быстрее, чем заряд. Таким образом, временем разряда интегратора 8 можно пренебречь. При реализации устройтсва в качестве ключей могут быть использованы полевые транзисторы типов КП103 Iffl20i и .КП202. Счетчик 9 и элемент И 12 выполняются па микросхемах К155ИЕ2, К155ИЕ5, K155JLA3 или аналогичных элементах других логических серий (К134, К561). При применении бескорпусных элементов устройство может быть вьшолнено в гибридно-пленочном исполне:ши, что позволит получить высокую надежность без учеличения габаритов предлагаемого устройства. Использование предлагаемого устройства позволяет повысить точность термостатирования для устройств, работающих в широком диапазоне измерений температуры окружающей среды.

УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕГУЛИРОВАНИЯ ТЕМЕРАТУРЫ по авт.св. № 871154, отличающееся тем, что, с целью повышения точности, в него введены элемент И и ключ, причем первый вход элемента И подключен к выходу первого триггера счетчика периодов работы и к управляющему входу ключа сброса интегратора, второй . вход - к выходу счетчика периодов работы, а выход - к управляющему входу блока памяти, а ключ включен параллельно входу интегратора, вход управления которого подключен к первому входу элемента И. .«SSFS Cr. UJ