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

Изобретение относится к автоматике, в частности к устройствам автоматического регулирования температуры.

Цель изобретения - сокращение времени выхода на режим.

На фиг. 1 приведена схема предложенного устройства; на фиг. 2 - кривая выхода устройства на режим.

Устройство содержит шины I и 2 сети переменного тока, блок 3 питания, блок 4 синхронизации 4, первый элемент И 5, форми- 10 рователь 6 импульсов, тиристорный элемент 7, нагреватель 8, второй элемент И 9, задат- чик 10 периода и.мпульсов, RS-триггер 11, задатчик 12 длительности И1мпульсов, содержащий ключ 13, нуль-орган 14, интегратор 15, термочувствительный резистивный делитель 16, блок 4 синхронизации содержит трансформатор 17, выпрямительный мост 18, резистор 19, диодный оптрон 20, переменный резистор 21, триггер Шмидта 22.

t5

вторые входы элементов И 5, 9 разрешающего сигнала высокого уровня. В результате импульсы синхронизации начинают проходить на вход тиристорного элемента 7 и на вход задатчика 12. С момента включения импульсы синхронизации с выхода блока 4 подаются на вход задатчика 10 периода. Последний представляет собой счетчик на определенное количество импульсов. Время его заполнения, и определяет задаваемый период. Он определяется емкостью N счетчика 0 частотой синхроимпульсов fc блока 4, которая в данном случае равна удвоенной частоте сети переменного тока. В соответствии с этим период Т равен

T-f

После его полного заполнения на его выходе формируется сигнал высокого уровня, который переводит триггер 11 в нулевое

Устройство работает следующим образом. 20 состояние и возвращает задатчик 12 длитель- Блок синхронизации 4 формирует им-ности также в нулевое состояние. После полпульсы, соответствующие моменту перехода напряжения сети переменного тока через

ного заполнения задатчик 10 по цепи внутренней связи (на фиг. 1 не показано) возвращается в исходное состояние и цикл работы схемы повторяется. Задатчик 12 обеспечивает получение сигнала управления с длительностью, пропорциональной входному воздействую х. С целью получения возможности регулирования длительности управляющего сигнала в широких пределах задат- 3Q чик 12 характеризуется переменным коэффициентом заполнения (счета) N.v, пропорциональным входному воздействию х, реализован на основе нуль-органа 14, интегратора 15, ключа 13. Время управления t,, определяется в соответствии с соотношение.м

ноль.

Эти импульсы перекрывают нулевой момент времени. За счет введения элементов 17-22, длительность этих импульсов может быть изменена в широких пределах. Этого можно достичь как за счет изменения значения сопротивлений 19 и 21, так и за счет изменения коэффициента трансфор- .мации трансформатора 17 путем изменения числа витков выходной обмотки. Импульсы синхронизации могут попасть на вход формирователя 6 импульсов, который представляет собой усилитель мощности с потенциальной или трансформаторной связью с тиристорным элементо.м 7 только при наличии разрешающего сигнала на втором входе первого элемента И 5. Под воздействием импульсов управления, сформированных на выходе формирователя 6 в результате воздействия синхроимпульсов, тиристорный элемент 7 обеспечивает коммутацию нагревателя в нулевые, моменты времени. Наличие сигналов синхронизации с перекрытием нулевого момента предохраняет коммутируемую цепь от бросков тока как в момент отпирания тиристора, так и в момент его запирания.

Сигнал разрещения на втором входе первого элемента И 5 формируется триггером 11, управляемым задатчиком 12. Он

25

ного заполнения задатчик 10 по цепи внутренней связи (на фиг. 1 не показано) возвращается в исходное состояние и цикл работы схемы повторяется. Задатчик 12 обеспечивает получение сигнала управления с длительностью, пропорциональной входному воздействую х. С целью получения возможности регулирования длительности управляющего сигнала в широких пределах задат- 3Q чик 12 характеризуется переменным коэффициентом заполнения (счета) N.v, пропорциональным входному воздействию х, реализован на основе нуль-органа 14, интегратора 15, ключа 13. Время управления t,, определяется в соответствии с соотношение.м

35

40

45

, N,

iy - f - ах,

1C

Длительность управления может изменяться в широких пределах от нуля до значения большего периода Т. В перво.м случае триггер 11 находится все время в единичном положении, так как с выхода нуль- органа 14 поступают сигналы высокого уровня практически с частотой импульсов синхронизации, т.е. сигнал на выходе интегратора 15 при поступлении первого импульса синхронизации становится больше сигнала, сни.маемого с выхода термочувствительного делителя 16. Во втором случае триггер 11 все время находится в состоянии ноль, так как при большом уровне входного сигнала х

определяет длительность по времени, в те- Q коэффициент пересчета N становится также

чение которого на втором входе элемента -- ---

И 5 действует сигнал разрешения. В начальный .момент времени (момент включения схемы) осуществляется установка всех элебольшим, и сигнал на выходе интегратора за период Т не успевает достигнуть уровня порога срабатывания нуль-органа 14. При постоянно открытом триггере 11 на втором входе элемента 11 5 постоянно присутментов и узлов схемы в исходное нулевое

большим, и сигнал на выходе интегратора за период Т не успевает достигнуть уровня порога срабатывания нуль-органа 14. При постоянно открытом триггере 11 на втором входе элемента 11 5 постоянно присутсостояние (цепи установки схемы в нулевое 55 ствует сигнал разрешения, который и позвосостояние на фиг. 1 не показаны). В результате этого триггер II устанавливается в нулевое состояние, что приводит к подаче на

ляет синхроимпульсам постоянно проходить через формирователь 6 на управляю- ц;ий электрод тиристорного элемента 7. От

вторые входы элементов И 5, 9 разрешающего сигнала высокого уровня. В результате импульсы синхронизации начинают проходить на вход тиристорного элемента 7 и на вход задатчика 12. С момента включения импульсы синхронизации с выхода блока 4 подаются на вход задатчика 10 периода. Последний представляет собой счетчик на определенное количество импульсов. Время его заполнения, и определяет задаваемый период. Он определяется емкостью N счетчика 0 частотой синхроимпульсов fc блока 4, которая в данном случае равна удвоенной частоте сети переменного тока. В соответствии с этим период Т равен

T-f

ного заполнения задатчик 10 по цепи внутренней связи (на фиг. 1 не показано) возвращается в исходное состояние и цикл работы схемы повторяется. Задатчик 12 обеспечивает получение сигнала управления с длительностью, пропорциональной входному воздействую х. С целью получения возможности регулирования длительности управляющего сигнала в широких пределах задат- чик 12 характеризуется переменным коэффициентом заполнения (счета) N.v, пропорциональным входному воздействию х, реализован на основе нуль-органа 14, интегратора 15, ключа 13. Время управления t,, определяется в соответствии с соотношение.м

, N,

iy - f - ах,

1C

Длительность управления может изменяться в широких пределах от нуля до значения большего периода Т. В перво.м случае триггер 11 находится все время в единичном положении, так как с выхода нуль- органа 14 поступают сигналы высокого уровня практически с частотой импульсов синхронизации, т.е. сигнал на выходе интегратора 15 при поступлении первого импульса синхронизации становится больше сигнала, сни.маемого с выхода термочувствительного делителя 16. Во втором случае триггер 11 все время находится в состоянии ноль, так как при большом уровне входного сигнала х

коэффициент пересчета N становится также

коэффициент пересчета N становится также

---

большим, и сигнал на выходе интегратора за период Т не успевает достигнуть уровня порога срабатывания нуль-органа 14. При постоянно открытом триггере 11 на втором входе элемента 11 5 постоянно присут ствует сигнал разрешения, который и позволяет синхроимпульсам постоянно проходить через формирователь 6 на управляю- ц;ий электрод тиристорного элемента 7. Отдаваемая мощность в нагрузке может быть выражена в общем случае в виде

Р Рмахс 1 Р..,акс

что отражено на фиг. 2 с помощью графика 2. Значение хкас означает условие, при котором длительность t,, становится разной или боль- щей Т. Значение Риакс определяет мощность, отдаваемую в нагрузку в течение половины периода питающего напряжения.

Для известного устройства длительность времени управления .может быть представлена в виде

iy to+ t a + bx a период в виде

Т у+ t;. а+ Ьх+ с.

откуда отдаваемая мощность может быть выражена в виде

1„ „а+ Ьх

Р Рмакс Р..КС 3

20 пульсов и управляющим входом задатчика длительности импульсов, второй вход которого подключен к выходу термочувствитель ного делителя напряжения, при это.м задат- чик длительности импульсов содержит нуль- орган, интегратор и ключ, вход которого под ключен к управляющему входу задатчика длительности импульсов, первый и второй входы которого соединены соответственно с входами интегратора и одним из входов нуль-органа, другой вход нуль-органа поди представлена с помощью графика 1 на фиг. 2. Из графика и выражения следует, что при сигнале Х О осуществляется отдача в нагрузку минимальной мощности РО. При .макси.мальном сигнале максимальную мощность в нагрузке получить невозможно. Последнее определяется принципом работы использованного устройства для получения iy Т. Использование изобретения сокралТ„Г/гТГф к« . ,30 - « -.ход. „„. „ к™ а устройство характеризуется большим быст- Hv.ib.ooraHa подсоединен к аыход зародействием при больщих входных сигналах (за счет больщей отдаваемой мощности), большим диапазоном регулирования мощности в нагрузке, большей линейностью передаточной характеристики.

выход нуль-органа подсоединен к выходу задатчика длительности импульсов, а задат- чик периода импульсов выполнен в виде счетчика.

2. Устройство по п. 1, отличающееся -JC- тем, что блок синхронизации содержит после- довательно соединенные транформатор, выпрямительный мост, резистор и диодный оп- трон, а также переменный резистор и триггер Шмидта, причем фотодиод диодного оптрона образует с переменным резистоФормула изобретения

1. Устройство для регулирования температуры, содержащее термочувствительный

2. Устройство по п. 1, отличающееся -JC- тем, что блок синхронизации содержит после- довательно соединенные транформатор, выпрямительный мост, резистор и диодный оп- трон, а также переменный резистор и триггер Шмидта, причем фотодиод диодного оптрона образует с переменным резистоиТторньГ елтГь „а„7яж Ги я-„ос.;;:;: « Р° напряжения. Я «оторого

..,,T-im 1.-п iy-,1101.1 UT L П1.. ПТШч Я ПНТЯНИЯ Я Rblвательно соединенные первый элемент И, формирователь импульсов и тиристор :; Й элемент, а также блок питания, нагреватель, блок синхронизации, задатчик периода импульсов и задатчик длительности

подключены к выходам блока питания, а вы- .ход - к входу триггера Шмидта, выход которого соединен с выходом блока синхронизации, входами блока являются входы трансформатора.

импульсов, причем нагреватель включен последовательно с тиристорным элементом в сеть переменного тока, щины которой подключены к входам блока синхронизации выход которого подключен к одному из входов первого элемента И, а входы термочувствительного резисторного делителя напряже ВИЯ соединены с выходами блока питания, отличающееся тем, что, с целью сакрате- ни я времени выхода на режим, устройство содержит второй элемент И и RS-триг- гер, причем выход блока синхронизации подключен к входу задатчика периода импульсов и одному из входов второго элемента И, другой вход которого соединен с выходом RS-триггера и другим входом первого элемента И, выход второго элемента И соединен с первым входом задатчика длительности импульсов, выход которого подключен к S-входу RS-триггера, соединенного R-входом с выходом задатчика периода импульсов и управляющим входом задатчика длительности импульсов, второй вход которого подключен к выходу термочувствительного делителя напряжения, при это.м задат- чик длительности импульсов содержит нуль- орган, интегратор и ключ, вход которого подключен к управляющему входу задатчика длительности импульсов, первый и второй входы которого соединены соответственно с входами интегратора и одним из входов нуль-органа, другой вход нуль-органа под- « -.ход. „„. „ к™ а Hv.ib.ooraHa подсоединен к аыход за- « -.ход. „„. „ к™ а Hv.ib.ooraHa подсоединен к аыход завыход нуль-органа подсоединен к выходу задатчика длительности импульсов, а задат- чик периода импульсов выполнен в виде счетчика.

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что блок синхронизации содержит после- довательно соединенные транформатор, выпрямительный мост, резистор и диодный оп- трон, а также переменный резистор и триггер Шмидта, причем фотодиод диодного оптрона образует с переменным резистоР° напряжения. Я «оторого

Р° напряжения. Я «оторого

T-im 1.-п iy-,1101.1 UT L П1.. ПТШч Я ПНТЯНИЯ Я Rblподключены к выходам блока питания, а вы- .ход - к входу триггера Шмидта, выход которого соединен с выходом блока синхронизации, входами блока являются входы трансформатора.

л//ас

Л

Фи..2

Изобретение относится к автоматике, в частности к устройствам для регулирования температуры. Устройство содержит последовательно соединенные первый элемент И 5, формирователь 6 импульсов и ти- ристорный элемент 7 с нагревателем 8, управляемый по сигналу блока 4 синхронизации с нулем сети переменного тока и сигналу, формируемому задатчиком 10 периода импульсов и задатчиком 12 длительности импульсов, и обеспечивает снижение времени выхода на режим за счет наличия второго элемента И 9, включенного на первом входе задатчика 12 длительности импульсов, на второй вход которого подается сигнал с термочувствительного 16 ре- зистивного делителя. Выходной сигнал задатчика через RS-триггер 11, тактируемый датчиком периода, управляет работой тирис- торного элемента 7, при этом задатчик дли тельности импульсов содержит ключ, нуль- орган и интегратор. 1 з.п. ф-лы. 2 ил. i (Л со Ci со О