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

1 Изобретение относится к автомати ческому регулированию и может быть использовано для стабилизации и регулирования температуры, в част. ности в регуляторах с широтно- импульсным способом регулирования. Известны широтно-импульсные рр.гуляторы, содержащие задающее устройство, генератор пилообразного напряжения, пороговый элемент и исполнительный блок, охваченные обратной связью по первой степени напряжения питания Г 13. Недостатком является низкая.точность поддержания заданной температуры при колебаниях питающего напряжения. Наиболее близким техническим решением к данному является устройство, содержащее блок сравнения, первый вход которого соединен с вых дом измерительного блока, второй вход - с выходом генератора пилообразного напряжения, а выход - с пер вым входом исполнительного блока, второй вход которого подключен к источнику питания, квадратор, вход которого подключен к источнику пита ния , а выход - к управляющему входу генератора пилообразного напр яжения 2. Это устройство обеспечивает стаб лизацию температуры при колебаниях питающего напряжения, но не обеспечивает компенсацию временного измен ния сопротивления нагревателя, кото рое, например, у карборундовых нагревательных элементов в процессе эксплуатации увеличивается в нескол ко раз. Кроме того, квадратор, введенный в схему для компенсации колебаний питающего напряжения, явл ется достаточно сложным и ненадежны элементом. Цель изобретения - повышение точности устройства. Указанная цель достигается тем, что в устройство для регулирования температуры, содержащее измерительн блок, блок сравнения, генератор пилообразного Ешпряжения, последо вательно соединенные исполнительный блок, источник питания и нагревате а также датчик.напряжения питания, причем выход измерительного Злока по ключен к одному из входов .блока сравнения, а датчик напряжения питания - к выходу источника питания, введены релейный элемент 8 и датчик тока нагрузки, причем выход датчика напряжения питания подключен к другому входу блока сравнения, выход которого соединен с первым управляющим входом генератора пилообразного напряжения, а выход датчика тока нагрузки- ,со вторым управляющим входом генератора пилообразного напряжения, противофазным первому управляющему входу, выход генератора пилообразного напряжения через релейный элемент подключен к управляющему входу исполнительного блока. На чертеже представлена блок-схема устройства для регулирования температуры . Оно содержит блок сравнения 1, измерительньй блок 2, датчик напряжения 3, источник питания 4, генератор пилообразного напряжения {ГПН15, датчик тока нагрузки 6, релейный элемент 7, исполнительный блок 8, нагре ватель 9. Устройство работает следующим образом. При включении питания исполнительный блок 8 не пропускает ток нагрузки. На один вход блока сравнения 1 -поступает сигнал задания УЗ с измерительного блока 2, пропорциональный отклонению температуры объекта регулирования от заданной. На другой вход блока сравнения 1 поступает сигнал отрицательной обратной связи по напряжению питания U(,j.f, с датчика напряжения 3. Выходной сигнал блока сравнения подается на первый вход управления генератора пилообразного напряжения (Г11Н)5, который формирует восходящую ветвь пилы. По достижении выходным сигналом ГПН порогового уровня U срабатывает релейный элемент 7 включает исполнительный блок 8. результате через нагреватель 9 протекает ток нагрузки J , и датчик тока 6 подает сигнал U на второй вход управления ГПН противофазный первому. Этот сигнал находится в противофазе по отношению к выходному сигналу блока сравнения 1 и превосходит его по модулю. Под действием разницы входных сигналов ГПН,формирует нисходящую ветвь пилы. Когда выходной сигнал ГПН достигает нулевого значения, срабатьшает релейный элемент 7 и исполнительньй элемент 8 отключает ток нагрузки. Таким образом, восходящая ветвь

J1124268

выходного сигнала ГПН соответствует паузе, а нисходящая - рабочему периоду импульсного регулирования.

Процесс формирования восходящей ветви пилы ГПН (пауза ) описывается уравнением U--K(«Uj-bU,Jp 1 где и - мгновенное значение напряже ния на выходе ГПН; i - текущее значение времени; k - коэффициент усиления блока сравнения; о(,Ъ - коэффициент приведения Uи Ugj. к одному входу; R,C - постоянная времени заряда для восходящей ветви ГПН в момент срабатьшания релей ного элемента , ,,. Продолжительность паузы tp опреде лится как nopRiC Ч«Ч-ьЦ,сн) Процесс формирования нисходящей ветви пилы ГГШ (рабочий период J описывается уравнением ,..р(:-5;гУЧ гЧс„1г где R,C - постояиная времени разряд для нисходящей ветви ГПН. В момент срабатывания релейного элемента и 0 , . Продолжительность рабочего пери да определяется как При анализе соотношений I2 5 и I видно, что с ростом напряжения питания увеличивается продолжитель ность паузы „ падает продолжительность рабочего периода tp, а при понижении напряжения питания расте tp .и уменьшается tf,. При временном

росте сопротивления нагрузки увеличивается рабочий период tb . Таким образом, регулятор компенсирует изменения питающего напряжения и Ьопротив5 пения нагрузки.

Для широтно-импульсного регуяиро- вания мощность на нагрузке равна . А. где и. , Эд - действующие значения напряжения и тока в рабочий период. . После подстановки значений i и tp из( 2 ) и (4)в ( 5) и алгебраических преобразований получается следующее соотношение для регулируемой мощности нагревателя i VAi:v oc«i -(Unop-U,) После выражения переменных величтЗд.идр, ,и через 1) получается окончательное выражение для мощности нагревателя к-(«и,-ък,и , 2R, где R, - сопротивление нагревателя; k - коэффициент усиления датчика напряжения; - коэффициент усиления датчика тока. . При анализевыражения (7) видно, что при выборе необходимых коэффициентов и параметров элементов схемы CR,iR2i - к, устройство регулирования поддерживает постоянство мощности нагревателя при колебаниях питающего напряжения и . Таким образом, устройство для регулирования температуры характеризуется независимостью от колебаний напряжения питания в пределах допустимых для сетей промьгашенных предприятий (+10%, -15% )и колебаниях сопротивления нагрузки R ц .

УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕГУЛИРОВАНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ, содержащее измерительный блок, блок сравнения, генератор пилообразного напряжения, последовательно соединенные исполнительный блок, источник питания, и нагреватель, а также датчик напряжения питания, причем выход измерительного блЬка подключен к одному из входов блока сравнения, а датчик напряжения питания - к выходу источника питания, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что, с целью повышения точности устройства, оно содержит релейный элемент и датчик тока нагрузки, причем выход датчика напряжения питания подключен к другому входу блока сравнения, выход которого соединен с первым управляющим входом генератора пилообразного напряжения, а выход датчика тока нагрузки- со вторым управл пощим входом генератора пилообразного (Л напряжения, противофазным первому управляющему входу, выход генератора пилообразного напряжения через релейный элемент подключен S к управляющему входу исполнитель шА ного блока.