Стабилизатор температуры Советский патент 1990 года по МПК G05D23/13 

СП

4ъ

:л j

Изобретение относится к системе регулирования температуры, может быть использовано в радиотехнических, тепловых и других приборах, в частности для стабилизации температуры чувствительных элементов систем автоматического регулирования, и является усовершенствованием изобретения по авт.св.N1441367. Цель изобретения - повышение надежности работы стабилизатора температуры, в частности при отказах транзистора усилителя мощности или устройств, которые управляют этим транзистором, в результате чего исключается протекание неуправляемого тока через нагреватель, т.е. перегрев и разрушение чувствительного элемента и нарушение работоспособности системы автоматического регулирования. Стабилизатор температуры содержит датчик 1 и задатчик 2 температуры, дифференциальный усилитель 4, генератор 5 пилообразного напряжения, динамическое запоминающее устройство 7, суммирующий усилитель 6, компаратор 8, усилитель 11 мощности и нагреватель 14, а также вновь введены дополнительный компаратор 16, источник 17 опорного напряжения, два ограничительных резистора 9 и 15, ключевой элемент 10, защитный диод 12 и дополнительный усилитель 13 мощности. 1 ил.

ю

Изобретение относится к системам регулирования температуры, может быть использовано в радиотехнических, тепловых и других приборах, в частйости для стабилизации температуры чувствительных элементов систем автоматического регулирования и является усовершенствованием устройства по основному авт.св. 1ч .1

Цель изобретения - повышение надежности работы стабилизатора температуры, в частности при отказах транзистора усилителя мощности или блоков, которые управляют этим тран- 1 зистором, в результате чего невозможно протекание неуправляемого тока через нагреватель, т.е. перегрев и разрушение чувствительного элемента в нарушение работоспособности системы 2 автоматического регулирования.

На чертеже представлена структурная схема стабилизатора температуры.

Стабилизатор содержит датчик 1 температуры и задатчик 2 температуры, 2 подключенные через элемент 3 сравнения к входу дифференциального усилителя k, генератор 5 пилообразного напряжения, суммирующий усилитель 6 и динамическое запоминающее устройст- J во 7, выходы которых подключены соот- ветственно к первому и вторым входам компаратора 8, выход которого через первый ограничительный резистор 9 подключен к входу ключевого элемента 10 и к управляющему входу усилителя 11 мощности и через защитный диод 12 к управляющему входу дополнительного усилителя 13 мощности, выход которого подключен к нагревателю 1. Управляю- 4 щий вход ключевого элемента 10 через второй ограничительный резистор 15 подключен к выходу дополнительного компаратора 16, первый вход которого подключен к источнику 17 опорного нап ряжения, а второй вход к выходу дифференциального усилителя 4.

Стабилизатор работает следующим образом.

При отклонении температуры от но-ч минальной напряжение рассогласования между датчиком 1 и задатчиком 2 температуры поступает на надежный дифференциальный усилитель k, на выходе которого появляется положительное напряжение, - пропорциональное отклонению температурь от заданной .Это положительное напряжение поступает на первый вход суммирующего усилителя 6 и на первый вход дополнительного компаратора 16, на второТР вход которого поступает отрицательное напряжение с выхода источника 17 опорного напряжения, устанавливая на его выходе напряжение (отрицательное), которое через второй ограничительный резистор поступает на управляющий вход ключевого элемента 10, запирая его. В это же самое время положительные пилообразные импульсы с генератора j пилообразного напряжения поступают на второй вход суммирующего усилителя 6 и на вход динамического запоминающего устройства 7jB котором вырабатывается положительное напряжение с величиной, равной амплитуде пилообразного напряжения, и которое является опорным для компаратора 8. При этом на выходе суммирующего усилителя 6 присутствует сумма пилообразного напряжения и постоянного напряжения с выхода дифференциального усилителя Ч, которое больше, чем опорное напряжение на выходе динамического запоминающего устройства 7, в результате чего на выходе компаратора 8 вырабатываются положительные импульсы длительностью, пропорциональной сигналу рассогласования, т.е. отклонения температуры от заданного значения. Эти импульсы через первый ограничительный резистор 9 поступают на управляющий вход первого усилителя 11 мощности и через диод 12 на управляющий вход дополнительного усилителя 13 мощности, открывая их на время, соответствующее ширине импульса, течение этого времени через нагреватель 1 протекает ток.

По мере разогрева нагреваемого объекта напряжение рассогласования между датчиком 1 и задатчиком 2 температуры уменьшается, уменьшается ширина импульсов на выходе компаратора 8 и уменьшается время протекания тока через нагреватель 1) до тех пор, пока нагреваемый объект не достигнет заданной температуры. В этом случае напряжение рассогласования и напряжение на выходе дифференциального усилителя k равно нулю, на входы компаратора 8 поступают только пилообразные импульсы с выхода сумматора 6 и постоянное напряжение, равное амплитуде пилы, с выхода динамического запоминающего устройства 7, на выходе компаратора 8 устанавливается отрицательное напряжение, запирающее усилители

11

515

13 мощности, ток через нагреватель 1 прекращается. На выходе компаратора 16 поддерживается отрицательное напряжение источником 17 опорного напряжения и ключевой элемент 10 продолжает оставаться запертым.

При остывании объекта снова появляется сигнал рассогласования и налряжение на выходе дифференциально УСИ-JQ оно становится меньше, чем на опорном

элементе 17, напряжение на выходе компаратора 16 основа становится отрица- и ключевой элемент 10

25

лителя k, снова появляются импульсы на выходе компаратора 8 и течет ток через нагреватель 14.

13 случае возникновения неисправности типа короткого замыкания элект- 15 родов усилителя 11 мощности работоспособность стабилизатора температуры обеспечивается усилителем 13 мощности. В случае возникновения такой же неисправности в усилителе 13 мощное- 20 ти работоспособность обеспечивается диодом 12 и усилителем 11 мощности.

В случае возникновения неисправностей в генераторе 5 пилообразного напряжения, в динамическом запоминающем устройстве 7, в суммирующем усилителе 6, в компараторе 8, приводящих к появлению на выходе компаратора 8 положительного неуправляемого напряжения, усилители 11 и 13 мощности оказываются постоянно включенными. Через нагреватель Н проходит максимальный ток. Объект быстро разогревается. Напряжение рассогласования и напряжение на выходе дифференциально- го усилителя k уменьшаются. Как толь- ко температура объекта превышает заданную, напряжение рассогласования г меняет фазу (полярность), на выходе дифференциального усилителя появляется сигнал рассогласования другой (отрицательный) полярности, и, как только он превышает напряжение опорного элемента 17, на выходе компаратора 16 устанавливается положительное напряже- $ ние, которое через резистор 15 попадает на управляющий вход ключевого элемента 10, открывая его.

тельным и ключевой элемент 1U снова закрывается, через нагреватель 14 снова течет максимальный ток. В этом случае режим работы стабилизатора релейный,перегрева и разрушения объекта разогрева не происходит.Неисправность в компараторе 16 может привести только к тому, что объект не разогревается, но разрушения его также не происходит. Формула изобретения

Стабилизатор температуры по авт.св. I 1441367, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности, он содержит первый ограничительный резистор, последовательно соединенные источник опорного напряжения, Зо дополнительный компаратор, второй ограничительный резистор и подключенный к второму выводу второго ограничительного резистора ключевой элемент, а также защитный диод и соединенный с ним управляющим входом дополнительный усилитель мощности, причем второй вход дополнительного компаратора соединен с выходом дифференциального усилителя, усилитель мощности соединен с нагревателем через дополнительный усилитель моцности, а управляющий вход усилителя мощности соединен с выходом компаратора через первый ограничительный резистор и с входом защитного диода непосредственно, причем ключевой элемент включен между управляющим входом усилителя мощности и обцей шиной.

40

Неуправляемый сигнал через резистор 9 замыкается на общую шину и усилители 11 и 13 мощности закрываются. Ток через нагреватель 1 прекращается. Объект начинает остывать. Напряжение рассогласования уменьшается, уменьшается и напряжение на выходе дифференциального усилителя k, и как только

элементе 17, напряжение на выходе компаратора 16 основа становится отрица- и ключевой элемент 10

5

5 0

- $

тельным и ключевой элемент 1U снова закрывается, через нагреватель 14 снова течет максимальный ток. В этом случае режим работы стабилизатора релейный,перегрева и разрушения объекта разогрева не происходит.Неисправность в компараторе 16 может привести только к тому, что объект не разогревается, но разрушения его также не происходит. Формула изобретения

Стабилизатор температуры по авт.св. I 1441367, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности, он содержит первый ограничительный резистор, последовательно соединенные источник опорного напряжения, о дополнительный компаратор, второй ограничительный резистор и подключенный к второму выводу второго ограничительного резистора ключевой элемент, а также защитный диод и соединенный с ним управляющим входом дополнительный усилитель мощности, причем второй вход дополнительного компаратора соединен с выходом дифференциального усилителя, усилитель мощности соединен с нагревателем через дополнительный усилитель моцности, а управляющий вход усилителя мощности соединен с выходом компаратора через первый ограничительный резистор и с входом защитного диода непосредственно, причем ключевой элемент включен между управляющим входом усилителя мощности и обцей шиной.

0