Устройство для регулирования температуры Советский патент 1987 года по МПК G05D23/19 

да на режим. Для этого устройство для регулирования температуры содержит элементы 1, 2, 3 сравнения, датчик 4 температуры, источник 5 опорных напряжений, формирователь 6 управляющего сигнала, исполнительный элемент 7, нагреватель 8, источник 9 переменного напряжения, источник 10 постоянного напряжения, интегрирующий конденсатор 11, ключи 12, 14 и выпрямители 13, 15. Изобретение при сохранении надежности работы устройства и снижении мощности нагрева в режиме отслеживания

1

Изобретение относится к области автоматического регулирования неэлектрических величин, в частности температуры, с использованием электрических средств, может быть использовано в системах термостатирования с малым временем установления рабочей температуры и является усоверщенствованием устройства по авт. св. № 1078412.

Цель изобретения - расщирение области применения устройства за счет уменьщения времени выхода на режим.

На чертеже представлена функциональная схема устройства.

Устройство для регулирования температуры содержит первый 1, второй 2, третий 3 элементы сравнения, датчик 4 температуры, источник 5 опорных напряжений, формирователь б управляющего сигнала, исполнительный элемент 7, нагреватель 8, источник 9 переменного напряжения, источник 10 постоянного напряжения, интегрирующий конденсатор 11, основной ключевой элемент 12 и основной выпрямитель 13.

Первые входы первого 1, второго 2 и третьего 3 элементов сравнения подключены к соответствующим выходам источника 5 опорных напряжений. Выходы элементов 1 - 3 сравнения подключены к соответствующим входам формирователя 6 управляющего сигнала, выход которого подключен к управляющему входу исполнительного элемента 7, подключенного последовательно с нагревателем 8 к источнику 9 переменного напряжения, выходы которого подключены к источнику 10 постоянного напряжения. Интегрирующий конденсатор 11 включен между входами первого элемента 1 сравнения. Основной ключевой элемент 12 включен параллельно первому выходу источника 5 опорных напряжений. Выход основного выпрямителя 13 подключен к управляющему входу основного ключевого элемента 12.

заданной температуры позволяет осуществить форсированный нагрев до температуры выще температуры отслеживания, что дает возможность применить данное устройство для регулирования температуры в системе термостатирования кристалла умножителя частоты и уменьщить время выхода на режим до 15 мин без увеличения мощности нагревателя, вызывающего нежелательные изменения механических напряжений кристалла. 1 ил.

Устройство содержит также дополнительный ключ 14 и дополнительный выпрямитель 15, подключенный в одом 16 к второму выходу третьего элемента 3 сравнения, а 5 выходом 17 - к управляющему входу дополнительного ключа, связанного информационным входом и выходом с соответствующими выводами источника 5 опорных напряжений.

- Первый элемент 1 сравнения выполнен на микросхеме 18, выход которой через резистор 19 соединен с анодом диода 20, катод которого соединен с резистором 21 (выходом первого элемента 1 сравнения) и подключен к управляющему входу тиристора 22 5 (первому входу формирователя 6 управляющего сигнала). Другой конец резистора 21 соединен с общим проводом устройства.

Второй элемент 2 сравнения выполнен на микросхеме 23, выход которой через резистор 24 соединен с анодом диода 25, катод 0 которого соединен с резистором 26 (выходом второго элемента 2 сравнения) и подключен к управляющему входу тиристора 27 (второму входу формирователя 6 управляющего сигнала). Другой конец резистора 26 5 соединен с общим проводом устройства.

Третий элемент 3 сравнения выполнен на микросхеме 28, выход которой через резистор 29 соединен с анодом диода 30, катод которого соединен с резистором 31 (выходом третьего элемента 3 сравнения) и под- 0 ключен к управляющему входу тиристора 32 (третьему входу формирователя 6 управляющего сигнала). Другой конец резистора 31 соединен с общим концом устройства.

Датчик 4 температуры подключен к неинвертирующим входам микросхем 18, 23, 28 (первым входам элементов 1-3 сравнения).

Источник 5 опорных напряжений выполнен на резисторах 33-35, подключенных одним концом к выходу источника постоянного напряжения. Другой конец резистора 33 подключен к потенциометру 36, средний вывод которого (первый выход источника 5 опорных напряжений) соединен с неинвертирующим входом микросхемы 18 (вторым входом первого элемемента 1 сравнения). Другой конец резистора 34 подключен к потенциометру 37, средний вывод которого (второй выход источника 5 опорных напряжений) соединен с неинвертирующим входом микросхемы 23 (вторым входом второго элемента 2 сравнения). Другой конец резистора 35 подключен к потенциометру 38, средний вывод которого (третий выход источника 5 опорных напряжений) соединен с неипвертирующим входом микросхемы 28 (вторым входом третьего элемента 3 сравнения). Другие концы потенциометров 37 и 38 соединены между собой и через резистор 39 (дополнительный вход источника 5 опорных напряжений) подключены к общему проводу устройства. Резистор 40 одним концом подключен к инвертирующим входам микросхем 18, 23 и 28. Другие концы резистора 40 и потенциометра 36 соединены с общим проводом устройства.

Формирователь 6 управляющего сигнала выполнен на тиристорах 22, 27 и 32, причем катод тиристора 27 соединен с общим проводом устройства, анод тиристора 27 соединен с катодами тиристоров 22 и 32. Анод тиристора 32 через конденсатор 41 соединен с анодом тиристора 22 и с катодом диода 42, анод которого соединен с общим проводом устройства. Анод тиристора 22 через резистор 43 (выход формирователя 6 управляющего сигнала) соединен с управляющим симметричного тиристора 7 (управляющим входом исполнительного элемента 7). Катод и анод симметричного тиристора 7 через нагреватель 8 подключены к входам источника 9 переменного напряжения и к входам источника 10 постоянного напряжения и к входам источника 10 постоянного напряжения.

Источник 10 постоянного напряжения выполнен на трансформаторе 44, первая выходная обмотка которого подключена к аноду диода 45, катоду диода 46 и к резистору 47. Другой конец резистора 47 подключен к аноду диода 48 и к катоду диода 49. Катод диода 45 соединен с катодом диода 48 и подключен к конденсатору 50 и к катоду стабилитрона 51 (выходу источника 10 постоянного напряжения). Апод диода 46 соединен с анодом диода 49 и подключен к конденсатору 52 и к аноду стабилитрона 53. Катод стабилитрона 53 и анод стабилитрона 51 подключены к общему проводу устройства. Вторая выходная обмотка трансформатора 44 (дополнительный выход источника 10 постоянного напряжения) подключена к катоду диода 54 (входу основного выпрямителя 13), анод которого через резистор 55 подключен к аноду стабилитрона 56, катод которого соединен с общим проводом устройства.

Анод стабилитрона 56 (выход основного выпрямителя 13) соединен с резистором 57 (управляющим входом основного ключевого элемента 12). Другой конец резистора 57 5 соединен с затвором транзистора 58 и резистором 59, другой конец резистора 59 соединен с истоком транзистора 58 и подключен к общему проводу устройства.

Интегрирующий конденсатор 11 подключен между входами первого элемента 1 срав- 0 нения.

Дополнительный ключ 14 выполнен на транзисторе 60, сток которого подключен к выводу источника 10 постоянного напряжения, а исток через резистор 61 (выход дополнительного ключа 14) подключен к резистору 39 (дополнительному входу источника 5 опорных напряжений). Затвор транзистора 60 (вход дополнительного ключа 14) подключен к резистору 62 и конденсатору 63 (выходу дополнительного выпрямителя 15) и 0 к аноду диода 64. Другие концы резистора 62 и конденсатора 63 соединены с общим проводом устройства. Катод диода 64 через резистор 65 (вход дополнительного выпрямителя 15) соединен с выходом микросхемы 28 (дополнительным выходом третьего эле- мента 3 сравнения).

Устройство работает следующим образом.

Сигнал датчика 4 температуры усиливается и сравнивается в элементах сравнения с опорными напряжениями источника 5 опорных напряжений.

Амплитуды опорных напряжений выбираются таким образом, чтобы при закрытом дополнительном ключе 14 выходные сигналы сравнения закрывали: тиристор 22 при температуре, равной и выше , тиристор 27 при С температуре, равной и выще /макс., тиристор 32 при температуре, равной и выще /«ин, причем

/VMH

/макс

/ном Д/;

/ном Д/,

где /ном - требуемая температура отслеживания;

Д/ - точность отслеживания температуры.

Сопротивление резистора 61 выбирается таким образом, чтобы при открытом допол- нительном ключе 14 выходной сигнал второго элемента 2 сравнения закрывал тиристор 27 при температуре выще /Ф.н., а выходной сигнал третьего элемента 3 сравнения закрывал тиристор 32 при температуре, равной и выще /Ф.ч. (/ф,н. - температура отключения форсированного нагрева).

Основной выпрямитель 13 формирует в течение положительной полуволны отрицательное напряжение, запирающее полевой транзистор 58 основного ключевого элемен- та 12. В течение отрицательной полуволны транзистор 58 открыт и интегрирующий конденсатор 11 заряжается до напряжения, величина которого определяется сопротнвленкем основного датчика 4 температуры. В течение положительной полуволны происходит сравнение этого напряжения с опорным напряжением, формируемым на потенциометре 36.

При включении устройства при t /мни выходные сигналы элементов сравнения открывают тиристоры 22, 27 и 32. Через управ- ляюпдий электрод исполнительного элемента 7 протекают токи тиристоров 22, 27 и ток заряда конденсатора 41 в положительную полуволну напряжения сети. В отрицательную полуволну напряжение сети через управляющий электрод исполнительного элемента 7 протекает ток разряда конденсатора 41 через диод 42. В нагревателе рассеивается максимальная мощность, что обеспечивает форсированный нагрев. При этом дополнительный ключ 14 открыт, и через резистор 39 протекает ток, определяющий требуемую температуру отключения форсированного нагрева /ф.н..

При температуре в месте расположения датчика температуры, равной /Ф.н., выходной сигнал третьего элемента сравнения зак)ы- вает тиристор 32, отключая формированный нагрев. При этом на выходе дополнительного выпрямителя 15 формируется отрицательное напряжение, запирающее дополнительный ключ 14. Температура в месте расположения датчика температуры понижается. При температуре, равной /макс, открывается тиристор 27, а при дальнейшем понижении температуры выходной сигнал первого элемента сравнения начинает откры

вать тиристор 29 с некоторым фазовым сдвигом, онределяемы.м постоянно; разряда интегрирующего конденсатора i 1. Мощность, рассеиваемая нагревателем, начинает увеличиваться и при / установится динамическое равновесие, необ ходимое для поддержания требуемой температуры.

При отказе в основном канале отслеживания (первом элементе сравнения или тиристоре 22) устройство начинает отслеживать температуру /млке или /мин, так как постоянная разряда конденсатора 63 велика и дополнительный ключ 14 не открывается за время нагрева объекта.

Таким образом, устройство при сохранении надежности его работы и возможности снизить мощность нагревателя в режиме отслеживания позволяет осуществить форсированный нагрев до температуры, выще требуемой температуры отслеживания, и тем самым уменьщить время выхода на режим.

Формула изобретения

Устройство для регулирования температуры по авт. св. № 1078412, отличающееся тем, что, с целью расн ирения области применения за счет уменьшения времени выхода на режим, в устройство введены дополнительные ключ и выпрямитель, подключенный входом к второму выходу третьего элемента сравнения., а выходом - к управляющему входу дополнительного ключа, связанного информационным входом и выходом с соответствующими выводами источника опорных нанряжений.

Изобретение относится к автоматическому регулированию неэлектрических величин, в частности температуры, с использованием электрических средств, может быть исиользовано в системах термостатирования с малым временем установления рабочей темиературы, является усовершенствованием изобретения по а. с. № 1078412. Цель изобретения - расширение области применения за счет уменьшения времени выхо(Л к 1 I U т 65 у| 1 И ев-- 16