Регулятор температуры Советский патент 1988 года по МПК G05D23/19 

со

00

со со

ел

Изобретение относится к области управления и регулирования температуры и предназначено для применения в термокамерах высокой точности с форсированным выходом на режим статирования и диапазоном регулирования температур от -60 до +100°С.

Цель изобретения - повышение точности регулятора в диапазоне температур ниже окружающей среды.

На чертеже представлен предлагаемый регулятор.

Регулятор температуры содержит измерительный мост 1, дифференциальный усилитель 2, выход которого подключен к входу канала 3 регулирования мощности нагревателя, состоящего из последовательно соединенных формирователей 4 импульсов синхронизации, генератора 5 пилообразного напряжения, порогового элемента 6, формирователя 7 импульсов управления, регулирующего элемента 8 и нагревателя 9. При этом диагональ измерительного моста 1 с термочувствительным элементом 10 на полупроводниковом диоде соединена с неинвертирующим входом повторителя 11 сигнала, выход которого подключен к цепочке из последовательно соединенных первого компаратора 12, инвертора 13, элемента ИЛИ 14 и оптронного ключа 15. Кроме того, выход дифференциального усилителя 2 дополнительно соединен с инвертирующим входом второго компаратора 16, выход которого подключен к второму входу элемента ИЛИ 14. Неинвертирующие входы первого 12 и второго 16 компараторов подключены соответственно к источникам положительного I и отрицательного -Eon опорных напряжений. Установка заданной температуры осуществляется переменным резистором 17, включенным во второе плечо измерительного моста.

К выводам 18 и 19 оптронного ключа 15 подключен узел управления производительностью холодильной мащины (не показан).

Регулятор работает следующим образом.

При температуре объекта регулирования, например термокамеры, ниже заданной с выхода дифференциального усилителя 2 снимается сигнал рассогласования по температуре в виде напряжения постоянного тока положительной полярности и подается на вход канала 3 регулирования мощности нагревателя 9. Нагревательный элемент 9 включается. Таким образом, осуществляется регулирование температуры при работе термокамеры в режиме «Нагрев.

Для перевода термокамеры в режим «Охлаждение необходимо резистором 17 установить заданную температуру и дополнительно включить электропитание холодильной мащины. При температуре в термокамере выще заданной с выхода дифференциального усилителя 2 снимается постоянное напряжение отрицательной полярности, которое подается на вход порогового элемента 6

и блокирует его работу. Нагреватель 9 выключен. Как только температура в термокамере станет ниже заданной, напряжение на выходе дифференциального усилителя 2

поменяет знак на противоположный и излишки холода будут компенсироваться включением нагревателя 9. Для точного поддержания температуры в диапазоне от -60°С до -j-20°C необходимо уменьшать произво„ дительность холодильной мащины термокамеры с ростом температуры. В то же время, при форсированном выходе на режим статирования холодильная мащина должна работать на полную мощность. Эту задачу выполняет канал регулирования производи5 тельности холодильной машины, состоящий из повторителя 11 сигнала, компараторов 12 и 16, инвертора 13, элемента ИЛИ 14 и оптронного ключа 15. Логическая часть канала выполнена таким образом, что при максимальной мощности холодильной мащины

оптронный ключ 15 открыт. С выхода измерительного моста 1 на инвертирующий вход компаратора 12 через повторитель 11 поступает сигнал постоянного тока, пропорциональный текущей температуре в рабочем

5 объеме термокамеры. Второй вход компаратора 12 подключен к источнику положительного опорного напряжения ь

Рассмотрим работу устройства при условии, что текущая и заданная температуры равны соответственно -50°С и -30°С, а ве0 личина напряжения пропорциональна температуре -40°С. При заданных условиях компараторы 12 и 16 установлены по выходу в состояние логического «О. При этом с выхода инвертора 13 снимается сигнал логической «1, который через элемент

5 ИЛИ 14 поступает на вход оптронного ключа 15. Последний открыт, и холодильная мащина работает на полную мощность. С ростом температуры в рабочем объеме камеры величина напряжения на инвертирую,, щем входе компаратора 12 уменьшается и при температуре несколько большей -40°С компаратор 12 срабатывает и переходит по выходу из состояния логического «О в состояние логической «1. При этом на обоих входах элемента ИЛИ присутствуют логи5 ческие «О и оптронный ключ 15 закрыт. Мощность холодильной машины уменьшена. С выхода дифференциального усилителя 2 на инвертирующий вход компаратора 16 поступает постоянное напряжение, величина которого пропорциональна рассогласованию

0 между заданной и текущей температурами. При этом положительная полярность напряжения указывает, что термокамера должна работать в режиме «Нагрев, а отрицательная полярность соответствует режиму «Охлаждение.

Рассмотрим работу устройства при форсированном выходе на режим статирования отрицательных температур при условии, что текущая и заданные температуры равны

-30°С, величина напряжения -{-Eon i пропорциональна температуре -40°С, а величина опорного напряжения -Eon соответствует рассогласованию в 1°С между заданной и текущей температурами. Переменным резистором 17 устанавливается напряжение, соответствующее температуре -60°С. При этом с выхода компаратора 16 на первый вход элемента ИЛИ 14 подан сигнал логической «1, а с выхода компаратора 12 через инвертор 13 на второй вход элемента ИЛИ 14 подан сигнал логического «О, и оптронный ключ 15 открыт. При температуре несколько меньшей -59°С компаратор 16 срабатывает и переходит по выходу из состояния логической «1 в состояние логического «О. Таким образом, в режиме «Охлаждение при величине рассогласования более 1°С между заданной и текущей температурами холодильная машина включена на полную мощность.

При многоступенчатом снижении производительности холодильной машины к выводам. 20 и 21 могут быть подключены дополнительные цепочки из последовательно соединенных компаратора 12-п, инвертора 13-/г, элемента ИЛИ 14-л и оптронного ключа 15-п.

Формула изобретения

Регулятор температуры, содержащий холодильную мащину с узлом управления производительностью и последовательно соединенные измерительный мост, дифференциальный усилитель и канал регулирования мощности нагревателя, отличающийся тем, что, с целью повышения точности регулятора в диапазоне температур ниже окружающей среды, он содержит последовательно соединенные повторитель сигнала, первый компаратор, неинвертирующий вход которого подключен к источнику опорного напряже- 5 ния, инвертор, элемент ИЛИ и оптронный ключ, а также второй компаратор, при этом выход дифференциального усилителя соединен с инвертирующим входом второго компаратора, неинвертирующий вход которого соединен с источником отрицательного опорного напряжения, а выход - с вторым входом элемента ИЛИ, вход повторителя сигнала соединен с соответствующим выводом термочувствительного элемента измерительного моста, а вход узла управления производительностью холодильной машины подключен к выходу оптронного ключа.

0

Изобретение касается управления и регулирования температуры и предназначено для применения в термокамерах высокой точности с форсированным выходом на режим статйрования с диапазоном регулирования температур от минус (-60) °С до плюс (|.-100)°С. Целью изобретения является повышение точности регулятора в диапазоне температур ниже окружающей среды. Регулятор температуры содержит холодильную машину с узлом управления производительностью и последовательно соединенные измерительный мост 1, дифференциальный усилитель 2 и канал 3 регулирования мощности нагревателя, состоящий из формирователя 4 импульсов синхронизации, генератора 5 пилообразного напряжения порогового элемента 6, формирователя 7 импульсов управления, регулирующего элемента 8 и нагревателя 9. Кроме того, регулятор имеет повторитель сигнала 11, первый компаратор 12, инвертор 13, элемент ИЛИ 14, опт- ронный ключ 15, второй компаратор 16, выводы 20 и 21 для подключения дополнительных цепочек, состоящих из последовательно соединенных компаратора, логических элементов и оптронного ключа. К выводам 18 и 19 оптронного ключа 15 подключается узел управления производительностью холодильной машины. Максимальное число дополнительно подключаемых цепочек зависит от нижней рабочей температуры и мощности холодильной машины. Использование данного регулятора температуры позволяет поддерживать температуру объекта в диапазоне температур от (-f20)°C до минус (-60)°С с погрещностью, не превышающей ±0,5°С. 1 ил. S (Л