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

4 4 4 СО N5

Изобретение относится к области автоматического регулирования температуры. Изобретение является дополнительным к авт. св. № 1200262. Целью изобретения является повышение точности регулирования температуры. Устройство содержит задатчик и датчик температуры, компаратор, ключ, дифференциальный усилитель, элемент сравнения, ЦАП, преобразователь напряжения в частоту, счетчик, усилитель, интегратор, дифференциатор, сумматор, исполнительный элемент. 1 ил.

По

Изобретение относится к автоматическому регулированию температуры и предназначено для использования в устройствах, в которых температура объекта регулирования должна достигать установленного значения с определенной постоянной скоростью, например в установках дифференциального термического анализа (ДТА), и является усовершенствованием известного устройства, описанного в авт.св. № 1200262.

Целью изобретения является повышение точности регулирования температуры.

На чертеже представлена схема устройства для регулирования температуры.

Устройство содержит задатчик температуры 1, датчик температуры 2, компара- тор 3, ключ 4, резистор 5, дифференциальный усилитель 6, элемент сравнения 7, цифроаналоговый преобразователь (ЦАП) 8, преобразователь 9 напряжения в частоту (ПНЧ), счетчик 10, линейный усилитель И, интегратор 12, дифференциатор 13, сумматор 14, исполнительный элемент 15.

Устройство работает следуюш.им образом.

После подачи напряжений, питаю- ш,их элементы схемы, счетчик 10 и интегратор 12 автоматически или вручную устанавливаются в нулевое состояние. Если на выходах задатчика 1 и датчика 2 присутствует сигнал, соответствующий нулевой начальной температуре, то компаратор 3 ключо.м 4 соединяет входы дифференциального усилителя 6 между собой, на выходе усилителя 6 также нулевое напряжение, поэтому импульсы с выходов ПНЧ 9 не поступают ни на вход сложения, ни на вход вычитания счетчика 10, на выходе ЦЛП 8 присутствует напряжение, соответствующее нулевой температуре. На выходе элемента сравнения 7 напряжение ошибки также нулевое, поэтому разогрева об ьекта регулирования не происходит.

После установки при помощи задатчика 1 скачка температуры с исходной на задан- ную компаратор 3 ключом 4 разъединяет входы усилителя 6 и последний начинает работать в режиме ограничения. Далее устройство функционирует в соответствии с алгоритмом по основному авт. св. № 1200262, обеспечивая линейное изменение температуры объекта регулирования. Когда разница сигналов с задатчика 1 и датчика 2 уменьшается настолько, что усилитель 6 вь ходит из ограничения, его выходной сигнал пропорционально умень- шается (по абсолютному значению), пропорционально уменьшается и частота следования импульсов на выходе ПНЧ 9, происходит замедление роста напряжения с выхода ЦАП 8, мощность, подаваемая на объект регулирования, снижается. Выход объекта регулирования на заданную температуру происходит асимптотическим снизу и как только разница между заданной и

0

5

0

0 g 5

0

5

те.мпературой объекта регулирования становится равной порогу срабатывания компаратора 3, последний срабатывает и ключом 4 соединяет входы дифференциально усилителя 6 между собой, прерывая тем самым путь сигнала от датчика 2 к входу дифференциального усилителя 6, поскольку величина сопротивления резистора 5 много больше внутреннего сопротивления задатчика температуры 1. На выходе дифференциального усилителя 6 устанавливается нулевое напряжение, импульсы с выхода ПНЧ 9 на счетчик 10 не поступают, на выходе ЦАП 8 напряжение также перестает из.меняться. Система переходит в режим поддержания заданной температуры с высокой точностью, поскольку исключается прохождение сигнала от датчика температуры 2 к входу элемента сравнения 7 через интегрирующее звено, образованное ПНЧ 9, счетчиком 10 и ЦАП 8, что вызывает снижение устойчивости системы регулирования.

Если в программе имеется резкое изменение задаваемое значения температуры, например, при переходе на поддержание более низкой температуры компаратор 3 ключом 4 разъединяет входы усилителя 6, который снова переходит в режим ограничения, его выходное напряжение принимает максимальное значение, но уже противоположной полярности, например отрицательной. Происходит равномерное снижение температуры объекта до заданного значения, после чего компаратор 3 срабатывает и ключом 4 соединяет входы дифференциального усилителя 6 между собой, температура объекта поддерживается на новом уровне с прежней высокой точностью.

Исключение прохождения сигнала отдатчика температуры 2 к входу элемента сравнения 7 через интегрирующее звено, образованное ПНЧ 9, счетчиком 10 и ЦАП 8 в изотермическом режиме объекта регулирования, повышает устойчивость работы системы регулирования. Это позволяет повысить общий коэффициент усиления разомкнутой цепи без усложнения регулятора введением большого числа дополнительных корректирующих звеньев и тем самым увеличить точность регулирования температуры в изотермическом режиме.

Формула изобретения

Устройство для регулирования температуры по авт. св. № 1200262, отличающееся тем, что, с целью повышения точности регулирования, оно дополнительно содержит компаратор, ключ и резистор, причем первый вход компаратора соединен с выходом задатчика, второй вход соединен с выходом датчика те.млературы, выход компаратора соединен.с управляющим входом ключа, коммутационные входы

которого соединены первый с первым входом дифференциального усилителя, соединенного с входом задатчика температуры,

а второй - с вторым входом дифференциального усилителя, соединенного с выходом датчика температуры через резистор.