Устройство для регулирования температуры резистивного нагревателя Советский патент 1989 года по МПК G05D23/19 

Изобретение относится к системам: автоматического регулирования температуры и может быть использовано для регулирования температуры в процессах с заданными температурно-временными характеристиками и, в частности, для инфракрасного обогрева животных.

Цель изобретения - уменьшение колебаний напряжения в питающей сети.

На фиг.Т изображена структурная схема предлагаемого устройства; на фиг.2 - схема силового блока.

Устройство (фиг.1) содержит блок 1 синхронизации, делитель 2 частоты, цифровой задатчик 3 температуры, вы- читатель 4, блок 5 памяти, цифровой датчик 6 температуры, силовой блок 7, нагреватель 8, задатчик 9 временных интервалов, цифровой вольтметр 10. Силовой блок (фиг.2) содержит входы 11-14 и выходы 15 и 16, счетчик 17, инвертор 18, триггер 19, элемент 2ИЛИ-НЕ 20, усилитель 21, импульсный трансформатор 22, соглач

сующие блоки 23.1 и 23.2, компаратор 24 с демпфирующими диодами на входе, элемент 25 задержки, инвертор 26, триггеры 27.1 и 27.2, одновибратор 28 с времязадающей RC-цепью, тиристор ный ключевой элемент 29, к выходу 15 силового блока параллельно нагревателю 8 подсоединена конденсаторная батарея 30, другие электроды нагревателя и батареи соединены с нулевым проводом 16 питающей сети.

Блок 1 синхронизации формирует последовательность импульсов„длительность которых задается времязадаю- щими цепями одновибратора, а временное расположение - переходами напряжения питающей сети через нуль в обоих направлениях.

Начало процесса сопровождается сбросом в нулевое состояние всех триггеров делителей. Цепи сброса, а также ускоренной установки дели10

14746174

деляемые средней температурой окружающей среды в помещении выращивания в данное время t. На выходах вычитателя 4 образуется сигнал (код), соответствующий необходимому для данного возраста (В) и температуры окружающей среды (Т ) воздействию Р (Р П Тв).

Сигнал (код) Р поступает на блок 5 памяти, представляющий собой ПЗУ, который по совокупности сигналов Р, сигналов (кодов) цифрового вольтметра 10 (V), а также имеющейся информации о характеристиках нагревателей 8 (Z), помещения выращивания (Б) и вида выращиваемых животных (Ж) формирует сигнал М, соответствующий требуемому перегреву (П) для данного 2Q возраста (В) и вида (Ж) выращиваемых животных в данном помещении (Б) при температуре окружающей среды (Т ) и величине напряжения (V) питающей

15

Изобретение относится к системам автоматического регулирования температуры, в частности, для инфракрасного обогрева животных. Цель изобретения - уменьшение колебаний напряжения в питающей сети. Устройство для регулирования температуры резистивного нагревателя содержит блок синхронизации, делитель частоты, цифровой задатчик температуры, выключатель, блок памяти, цифровой датчик температуры, силовой блок, нагреватель, задатчик временных интервалов и цифровой вольтметр. Устройство обеспечивает автоматическое поддержание и требуемый закон изменения температуры перегрева и длительность цикла обогрева с заданной точностью в зависимости от возраста животных и температуры окружающей среды. В устройстве устранены значительные колебания напряжения, возникающие в сельских распределительных сетях при регулировании активной нагрузки. 2 ил.

телей делителя1 2 частоты, необходимой при пропадании напряжения питающей сети в случае аварии, цепи управления цифровым1 вольтметром, а также устройства индикации текущего времени выращивания не показаны.

Устройство работает следующим образом.

Блок 1 синхронизации формирует импульсы с частотой, равной удвоенной, частоте сети., С выхода делителя 2 частоты коды, соответствующие пе- ресчитанкому в требуемое число раз количеству импульсов блока (т.е. текущему моменту времени выращивания t),-поступает на адресные входы задатчика 3 температуры и задатчика 9 временных интервалов соответственно.

Задатчики 3 и 9 формируют сигналы управления (Включение, Выключение Интенсивность) нагревателем 8, в качестве которого используются инфракрасные излучатели, в соответствии с хранящейся в памяти задатчиков программой обогрева.

На первом выходе задатчика 3 формируются сигналы, соответствующие величинам необходимых для данного t (например, возраст выращиваемых животных t В) перегревов П tf(B). Сформированные таким образом сигналы управления (П) поступают на входы уменьшаемого вычитателя 4, а на его входы вычитаемого поступают сигналы с датчика 6 температуры (Т), опре0

5

0

сети, измеренных в данньй момент 5 времени t датчиком 6 и вольтметром 10. Следовательно, , (г,Б ,Ж, P,V).

Сигналы с второго выхода задатчика 3 и второго выхода делителя 2 частоты управляют адресными входами задатчика 9, на выходе которого образуется сигнал (Л), соответствующий длительности и времени наступления пауз в циклах обогрева, необходимых при данном возрасте (В) выращиваемых животных данного вида (Ж) в данном помещении (Б). При этом Л F2 (В, Ж, Б). Временная диаграмма суточного цикла воздействия формируется под управлением сигналов (кодов), поступающих с выходов делителя 2 частоты и задатчика 3.

Сигнал Л на выходе задатчика 9 временных интервалов может принимать значения логических О или 1. Если на вход 12 силового блока 7 с выхода задатчика 9 поступает сигнал, равный логической 1, он независимо от состояния других входов силового блока 7 производит выключение нагревателей 8.

Сигнал (код) М; с выхода блока 5 памяти поступает на вход 11 силового блока 7 и вызывает на его выходах 15 и 16 воздействие соответствующей М. интенсивности.

Блок 7 осуществляет согласование нагревателей 8 через входящие в его состав силовые ключи на базе тирис5

0

5

5

торов 29 с трансформаторным управле нием с выходами блока 5 памяти, за- датчика 9 и блока t сигнализации. Количество полупериодов тока, пропускаемых блоком 7 в нагреватели 8 равно величинам кодов М;, сформированным на выходе блока 5 (входе 11 блока 7). При наличии управляющего сигнала с выхода задатчика 9 (логи- чаская 1) на входе 12 блока 7 (импульсы тока не пропускаются блоком 7 в нагреватели 8) формируется пауза в процессе обогрева животных. С целью экономии электрической мощности, рассеиваемой на тиристорных ключах 29 блока 7, схемы ориентированы на широтно-импульсный метод регулирования, при котором число пропускаемых полупериодов равно величине сформированного блоком 5 кода М;, а их временное расположение зависит от момента перехода напряжения питающей сети через нуль (вход 13 блока 7) и схемной реализации блока 7.

Предложенный вариант исполнения блока 7 (фиг.2) позволяет пропускать в нагрузку либо все пропускаемые импульсы от trro до М-го (Мштук , Np - период регулирования в начале периода регулирования), либо в конце регулирования импульсы с номерами от (Np - М)-го до N -го.

По сигналу с выхода делителя 2 частоты на вход t4 силового блока 7 триггер t9 через инвертор 18 устанавливается ц О, одновременно в счетчик |7 на информационные входы 1J заносится код с выхода блока 5 памяти (информация об интенсивности обогрева животных). После этого начинается счет импульсов, поступающих на счетный вход счетчика Т7-через вход 13 с блока t синхронизации. Количество разрядов счетчика выбрано так, чтобы его переполнение наступало через Np-M импульсов блока 1, триггер 19 устанавливается в 1, разрешая прохождение импульсов на вход усилителя 21 через элемент 2ИЛИ-НЕ 20 с блока 1 синхронизации или от одновибратора 28.

С приходом импульса управления, синхронного с переходом напряжения питающей сети через нуль, на управляющих электродах тиристоров возникает положительное относительно их катодов отпирающее напряжение и

746176

открывается тот из тиристоров, на аноде которого присутствует в данный момент положительное относительно катода напряжение.

В следующий полупериод напряжения Vc отпирается другой из тиристоров. , .

В момент, когда напряжение на ка10 тоде снижается до напряжения удержания и тиристор должен выключаться, компаратор 24 (получив сигналы через согласующие блоки 23) формирует на своем выходе перепад напряжения соjg Ьтветствующей полярности. По любому из фронтов этого перепада устанавливаются в 1 либо триггер 27.1, либо триггер 27.2 (через инвертор 26). Сигналы с инверсных выходов триггеров

2Q 27 запускают одновибратор 28, формирующий импульсы, длительность которых определяется параметрами RC-цепи одновибратора, а временное расположение - моментом наступления равенства

25 напряжений на входе и выходе пары тиристоров 29. Импульсы одловибрато- ра возвращают соответствующий триггер 27 в О и через элемент 2ИЛИ-НЕ и усилитель подпитывают уаравляю20 щие электроды тиристоров 29, препятствуя прекращению тока в нагрузке от момента наступления равенства снижающегося по модулю напряжения Vc с напряжением на нагрузке 8 до очередного перехода Vc через нуль в каждом из полупериодов. Ток в нагрузку пропускается во все М полупериодов напряжения питающей сети за период регулирования. Схема позволяет уменъ35

0

шить расход электроэнергии за счет

уменьшения мощности, выделяемой на элементе 29. Угол отсечки в выходном токе не превышает 4-60 в связи с тем, что анодное напряжение, достаточное для включения тиристоров, не превышает 7-JO В.

Мощность, пропускаемая в нагреватели 8, может составлять величины д порядка десятков киловатт.

Таким образом, устройство обеспечивает автоматическое поддержание и требуемый закон изменения температуры перегрева (П) и длительность циклов обогрева (Т) с заданной точ5

ностью в зависимости от возраста животных (В) и температуры окружающей среды (Т ) в данном помещении для выращив ания (Б) при изменении

714

напряжения питающей сети Vc в широких пределах.

формула, изобретения

Устройство для регулирования температуры резистивного нагревателя, содержащее цифровые датчик и задат- чик температуры, вычитдтель, делител частоты, блок синхронизации, блок памяти, заддтчик временных интервалов, цифровой вольтметр, нагреватель и силовой блок, который содержит счетчик, инвертор, первый триггер, уси- , литель, тиристорный ключевой элемент вход уменьшаемого вычитателя соедине с одним: из выходов задатчика температуры, вход вычитаемого соединен с выходом цифрового датчика температу- ры, выход вычитателя подключен к одному из входов блока памяти, входы блока синхронизации и цифрового вольтметра соединены с сетью переменного тока, выход цифрового вольт- метра подключен к второму входу блока памяти, выход которого соединен с установочным входом силового блока, гасящий, счетный и управляющий входы которого подключены соответст- венно к выходам задатчика временных интервалов, блока синхронизации и первому выходу делителя частоты, второй выход которого подключен к первому входу задатчика временных интервалов, второй вход которого соединен-с другим выходом цифрового задатчика температуры, соединенного входом с третьим выходом делителя частоты, вход которого подключен к выходу блока синхронизации, в силовом блоке информационные входы счетчика, его R-вход и счетный вход являются соответственно первым, вторым и третьим входами силового бло- ка, L-вход счетчика является четвертым входом силового блока и соединен с входом инвертора, выход которого соединен с R-входом первого триггера, S-вход которого соединен с выходом Перенос счетчика, выход усилителя соединен с началом первичной обмотка .трансформатора выходного каскада, конец которой соединен с источником постоянного напряжения, первичная обмотка трансформатора

8

зашунтирована демпфирующим диодом, начало первой вторичной обмотки трансформатора соединено с управляющим электродом первого тиристора, катод которого соединен с концом первой вторичной обмотки и анодом второго тиристора,управляющий электрод которого соединен с концом второй вторичной обмотки трансформатора, своим началом соединенной с анодом первого тиристора и катодом второго тиристора, первьй выход силового блока через нагреватель подключен к нулевой шине питающей сети, к фаз- ной шине которой подключен второй выход силового блока, отличающееся тем, что, с целью уменьшения колебаний напряжения в питающей сети, параллельно нагревателю включена конденсаторная батарея, а в силовой блок введены первый и второй согласующие блоки, компаратор, демпфирующие диоды, второй, третий триггеры, элемент задержки, инвертор, одновибратор, элемент 2ИЛИ-НЕ, причем входы компаратора зашунтиро- ваны демпфирующими диодами, включенными встречно-параллельно,выход компаратора соединен со. счетным входом второго триггера и через элемент задержки и инвертор - со счетным входом третьего триггера, инверсные выходы триггеров соединены с управляющими входами одновибратора, выход которого соединен с R-входами второго и третьего триггеров и с одним из входов одной половины элемента 2ИЛИ-НЕ, один из входов другой половины элемента 2ИЛИ-НЕ соединен с третьим входом силового блока, другие входы обеих половин элемента 2ШШ-НЕ и синхронизирующий вход одновибратора соединены с выходом первого триггера, выход элемента 2ИЛИ-Н соединен с входом усилителя, начало второй вторичной обмотки трансформатора через первый согласующий блок соединено с пррвым выходом силового блока, конец первой вторичной обмотки трансформатора через второй согласующий блок подключен к второму выходу силового блока, вторые выходы согласующих блоков соединены с соответствующими входами компарато - ра.

5

Jo

o-

us

Wi

0

lr

t

0

es4

I

cr

Составитель В.Шефтель Редактор В.ДанкоТехред М.ДидыкКорректор ЛПатай

Заказ 1892/45

Тираж 788

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат Патент, г.Ужгород, ул. Гагарина,101

15

Фиг. 2

Подписное