Устройство для регулирования температуры Советский патент 1988 года по МПК G05D23/19 

мального 5, максимального 6 и стати- руемого 8 значений температуры, а также генератор линейно-изменякнцего- ся напряжения 9, генератор импульсов 1Oj элементы И 11, исполнительньй блок 13. Предлагаемое устройство позволяет повысить точность регулирова ния температуры за счет автоматичес409989

кого обеспечения баланса нагрева и отбора тепла при каждом отдельном .сочетании внешних условий и характеристик объекта. При этом перерегулирование практически устраняется, что уменьшает расход электроэнергии, повышает надежность и достоверность контроля работы. 1 з.п.ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к средствам автоматики и может быть использовано для стабилизации и регулирования температуры, в частности при изготовлении электронной аппаратуры. Целью изобретения является повьппение точности устройства и сокращение затрат электроэнергии, а также повьше- ние надежности работы. Устройство для регулирования температуры содержит датчик температуры, первьй 3, второй 4 и третий 7 пороговые элементы, реализованные соответственно на стабилитроне 21, резисторах 19, 20 и операционном усилителе 18, коллекторе и нуль-органе, задатчики мини(§ (Л

Изобретение относится к средства автоматики и может быть использовано для стабилизации и регулирования температуры, в частности при изгото лении электронной аппаратуры.

Целью изобретения является повышение точности устройства за счет автоматического регулирования в заданном интервале температур и сокра щение затрат электроэнергии, а так- 5ке повышение надежности работы.

На фиг, 1 изображена блок-схема устройства; на фиг. 2 - схема выпол- нения и соединения генератора линейно-изменяющегося напряжения и генератора импульсов и диаграмма сигналов в их узловых точках.

Устройство содержит датчик темпе- ратуры, состоящий из последовательно соединенных термопары 1 и усилителя 2. Выход усилителя 2 соединен с первыми входами первого 3 и второ- рого 4 пороговых элементов (в каче- стве порогового элемента 4 использован компаратор). К вторым входам пороговых элементов подключены выходы задатчиков минимального 5 и максимального 6 значений температу- ры. Устройство содержит такие третий пороговьй элемент 7, в качестве которого использован нуль-орган, и за- датчик 8 статируемого значения температуры. Второй вход порогового элемента 7 соединен с выходом генератора 9 линейно изменяющегося напряжения. Второй выход генератора 9 линейно изменяющегося напряжения, на котором формируется импульс, по времени совпадающий с временем нарастания линейно изменякщегося на

Q

5

0 5 Q д

5

пряжения, соединен с входом генератора 10 импульсов При этом рабочей частью линейноизменяющегося напряжения является время изменения напряжения от его максимального значения до минимального (до нуля).

Выходы пороговых элементов 4 и 7 соединены с первь& и входами элементов И 11 и 12, вторые входы которых соединены с выходом генератора 10 импульсов, а выходы - с входа1 1И исполнительного блока 13. При этом исполнительньй блок 13 содержит тири- сторньш ключ 14, соединенный последовательно с нагревательным элементом 15, и тиристорный ключ 16, соединенный с исполнительным элементом 17, например холодильником.

Первый пороговый элемент 3 содержит операционный усилитель 18, один вход которого через резистивный делитель напряжения, образованный первым 19 и вторым 20 резисторами, и стабилитрон 21 соединен с выходом усилителя 2. Второй вход операционного усилителя 18 соединен с выводом задатчика 5 минимального значения температуры, а выход его служит выходом порогового элемента 3. )3ыходы элементов И 11 и 12 подключены к входам ждуиута: мультивибраторов 22 и 23, выходы которых соединены с индикаторами 24 и 25,

Генератор 9 линейно-изменя1.ощегося напряжения (фиг, 2) содержит опера- ционный усилитель 26 и КС-цеп;ь 27 и 28.

Устройство работает следую1цим образом.

Сигнал термопары 1 усиливается усилителем 2 и поступает на входы

314

пороговых элементов 3 и А. На инвертирующий вход .компаратора 4 и второй вход порогового элемен та 3 поступают опорные напряжения с задатчиков 6 и 5 соответственно, амплитуды которых выбираются таким образом, чтобы выходной сигнал порогового элемента 4 имел высокий уровень при температуре вьше Тд,акс S выходной сигнал порогового элемента 3 имел высокий уровень при Т причем

MlДH

дТ, ;

Т/ныкс Тцо - где Т„о(л требуемгш температура еле-

жения;

А Т - точность отслеживания тем- пературы.

При температуре ниже 1, на вход тиристорного ключа 14 поступает сиг- нал с генератора 10 импульсов с частотой менее 10 кГц, обеспечивающий открытие тиристорного ключа 14 в каждый полупериод питающего напряжения при этом тиристорный ключ 16 закрыт-. В нагревателе 15 вьщеляется максимальная мощность. Если температура находится в интервале т тиристорньй ключ 14 открывается при .высоком уровне на выходе порогового элемента 7. Генератор 9 линейно -измняющегося напряжения вырабатывает импульсы с линейно падающей амплитудой с частотой, в два раза превышающей частоту питающего напряжения сети, и синхронизированные с моментами прохождения амплитуды напряжения через нулевой потенциал. На неинвертирующий вход порогового элемента 7 поступает напряжение с выхода по- рогов ого элемента 3.

Выбор температуры, соответствующей производится задатчиком 5. Для повышения точности установки мин последовательно с выходным сигналом усилителя 2 включен стабилитрон 21.

J3 интервале и gj,,,,c Т U и, , Тд,д. пороговый элемент 3 выходит на линейньй режим усиления, который определяется выражением -, R

и

8

ЬЫХ.ПУ

-;;-(UR, - и, ),

R

го

19

где , „ - напряжение на выходе

порогового усилителя Ъ

чэ

- напряжение на резисто- ре 19;

«5

- напряжение на выходе задатчика 5.

с

0

5

0 5 зО Q

35

50

55

По

мере уменьшения разности U - Up напряжение на выходе порогового элемента 3 понижается. При этом на вькоде порогового элемента 7 появляются отрицательные импульсы, синхронизированные с частотой питающей сети, которые задерживают прохождение импульсов генератора 10 для запуска тиристорного ключа 14 относительно момента времени прохождения напряжения питающей сети через нуль. Длительность отрицательных импульсов с выхода порогового элемента 7 увеличивается по мере уменьшения напряжения на выходе порогового усилителя 3 и, следовательно, уменьшается мощность, отдаваемая нагревателю тирис- торным ключом 14. По мере повьш ения температуры объекта напряжение на выходе порогового усилителя достигает нулевой величины. При этом на выходе компаратора напряжение также равно нулю и импульсы генератора 10 не поступают через элемент И 11 для запуска тиристорного ключа 14, т.е. нагрев прекращается, следовательно, регулировать температуру вьжлючения нагревателя Т можно с помощью задатчика 8. Момент полного выключения нагревателя устанавливают с учетом термои 1ерционности нагревателя, при T,,t .

В установившемся режиме перерегулирование полностью отсутствует. Но в случае достижения температуры объекта (аварийный режим) сра- батьшает компаратор 4, разрешив про- хождение импульсов генератора 10 для регулярного запуска тиристорного ключа 16 (тиристорньп ключ 14 уже дс закрыт), который ключает исполнительный элемент 17, включающий, в свою очередь, охладитель, приводы механизмов перемещения и т.д.

Для повьшения надежности работы устройства с второго выхода генератора 9 линейно изменяющегося напряжения на генератор 10 поступает импульс, срьшающий процесс генерации в генераторе 10. Импульс синхронизирован с моментом прохождения питающего напряжения через нуль и вьфа- батывается в процессе формирования линейно падающего напряжения. Для повьш1ения достоверности контроля раЗоты устройства к входам регулирую- |цего блока 13 подключены два ждущих | ультивибратора 22 и 23, которые включаются от импульсов, поступающи la ткристорные ключи 14 и 16. К вы- кодам ждуищх мультивибраторов подключены индикаторы, например свето- диоды 24 и 25. Свечение соответст- зующего светодиода указывает на ра- Зоту нагревателя или охладителя. В штервале температур То :ветодиода выключены.

- &МХ

- Тд,аксОба

формула изобретения

0

5

0 5 0

нен с выходом второго порогового элемента, а также задатчик статируе- мого значения генератора, отличающееся тем, что, с целью повышения точности устройства и сокращения затрат электроэнергии первьй пороговый элемент выполнен в виде последовательно соединенных стабилитрона, первого резистора, точка соединения которых через второй резистор соединена с общей шиной, и операционного усилителя, в цепь обратной связи которого включен задатчик ста- тируемого значения температуры, причем катод стабилитрона является первым входом первого порогового элемента, второй вход операционного усилит теля - вторым входом, а выход операционного усилителя - выходом первого порогового элемента, соединенньм с вторым входом третьего порогового элемента, выход которого связан с вторым входом первого элемента И.

гг)