Регулятор температуры Советский патент 1980 года по МПК G05D23/24 

Изобретение относится к автоматическому регулированию температуры, в частности к системам управле ния подогревными термостатами, пред назначенными для термостатирования различных радиотехнических устройст кварцевых резонаторов,линий задерж ки . Известно устройство для подачи мощности форсированного обогрева, содержащее последовательно соединенные обогреватель форсирования и контакт реле включения форсированного обогрева, подключенного к исто нику питания, и регулирующий узел с обогревателем, причем реле включения форсированного обогрева подсоединено к обогревателю регулирующего узла через параллельно соединенные собственный контакт дополни:тельного реле,установленного послед вательно с накопител|энь( элементом Недостаток устройства состоит в том, что увеличивается потребляемая мощность, снижается надежность, воз растсцот габариты и перегревается датчик термочувствительного элемент моста. Наиболее близким по технической сущности к предлагаемо является регулятор температуры, содержащий последовательно соединенные интегрирующий усилитель, пороговый элемент, термочувствительный мост,регулирующий блок и нагреватель, причем выход и вход интегрирующего усилителя связаны че)ез первый кл чевой элемент,а второй вывод нагревателя, соединен с одним выводом источника напряжения. В этом регуляторе температуры для . обеспечения быстродействия, тепловое сопротивление нагреватель-датчик термочувствительного моста должно быть минимальным. Температура отключения нагревателя (Т) выбирается с точки зрения оптимизации времени выхода объекта в режим, т.е. в момент охлаждения нагревателя до температуры термостатирования (Т), температура объекта также будет равна f. Если дальнейшее регулирование ведется по датчику температуры, не совмещеннолу с нагревателем, то а момент достижения нагревателем температуры Т,температура датчика не соответствует его температуре в стационарном режиме .Чаще всего она выше этой температуры. Ьри этом включение системы не происходит , обьект выходит йз 3 оШ регулйро:Гания &J. Недостатком регулятора температур является значительная величина времени выхода регулятора в номинальны режим, так как при достаточно большо тепловом сопротивлении между датчико и нагревателем происходит расхождени процессов их охлаждения, что приводит к увеличению времени второго вкл чения нагревателя, падению егЬ темпе ратуры и выходу температуры объекта за пределы зоны регулирования. Цель изобретения - уменьшение времени выхода регулятора температуры в номинальный режим. Цель достигается тем, что регулятор температуры, содержащий последовательно соединенные интегрирующий усилитель, пороговый элемент, термочувствительный мост, регулирующий блок и нагреватель, причем выход и вход интегрирующего .усилителя связаны через первый ключевой элемент,- а одним выводом источника напряжения, послёдо вательно соединенные вентильный и Ограничительный элементы, а также второй ключевой элемент, при управляющий вход первого ключевого элемента соединен с выходом регули|)Ующего блока,через второй ключе вой элемент - с другим выводом источ ййка напряжения и через последовател но соединенные вентильный и ограничительный элемент - со входом интегрирующего усилителя,причем второй выход порогового элемента соединен с управ ляклцим входом второго ключевого элемента. На фиг. 1 изображена принципиальная схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 и 3 - кривые зависимости температуры нагревателя (Т ), датчика термочувствительного моста (Тд), объекта термостатирования (TQ) от времени С при выходе в режим термо стата, где -время первого отключения нагревателя Т. - время, необходимое для выравнивания теплового поля между объектом регулирования и нагревателем , - время второго включёнигя нагревателя. , .,..„,. 1. , Регулятор температуры, содержащий последовательно соединенные интегрирующий усилитель 1, пороговый элемен 2, термочувствительный мост 3, регулирующий блок 4 и нагреватель 5, причем выход и вход интегрирующего усилителя 1 связаны через первый клю чевой элемент б, а второй вывод нагревателя 5 соединен с одним выводом источника 7 напряжения, последовател но соединенные вентильный 8 и ограничительный 9 элементы, и также второй ключевой элемент 10, при этом уп равлякмдий вход первого ключевого эле мента б 1:р1§данёй с-1м ШдсЖ-е ющего е5л6ка 4, через второй клйчёвой элемент 10 - с другим выводом источника 7 напряжения и через последоватштбио соединенные вентильный 8 я

781784 ограничительный 9 элементы - со входом интегрирующего усилителя 1, причем второй выход порогового элемента 2 соединен с управляющим входом второго ключевого элемента 10. При подаче напряжения питания сигнал разбсшанса с выхода термочувствительного моста 3 поступает на вход регулирующего блока 4, который включает нагреватель 5. Одновременно сигнал с выхода регулирующего блока 4 поступает на вход первого ключевого элемента 6 и через вентильный 8 и ргра-. ничительный 9 элементы - на вход интегрирующего усилителя 1. При включении нагревателя 5 первый ключевой элемент б закрывается и на выходе интегрирующего усилителя 1 появляется возрастающее пилообразное напряжение. При достижении порозгового значения сигнала на входе порогового элемента 2 происходит скачкообразное увеличение напряжения на его выходах, причем выходной сигнал с первого выхода поступает на вход термочувствительного моста 3, смещая точку его баланса, при этом увеличивается время включения нагревателя 5. Со второго выхода порогового элемента 2 сигнал поступает на вход второго ключевого элемента 10, который блокирует вход первого ключевого элемента б. При достижении баланса термочувствительного моста 3, что соответствует определенному времени для данной температуры окружающей среды, регули-. рующий блок 4 отключает нагреватель 5. При этом сигнал с выхода регулирующего блока 4 через вентильный 8 и ограничительный 9 элементы поступает на вход интегрирующего усилителя 1, формируя на его выходе падающее пилообразное напряжение, которое поступает через пороговый элемент 2 на вход термочувствительного моста 3, что приводит к постепенному смещению точки его баланса, уменьшая тем самым время выключенного состояния нагревателя 5 в зависимости от температуры окружающей среды. При достижеййй определенной величины пилообразного напряжения на выходе интегрирующего усилителя 1 происходит переключение порогового элемента 2 в исходное состояние и запирание второго ключевого элемента 10, блокирующего вход первого ключевого элемента б. Интегрирующий усилитель 1 возвращается и исхбднЬе состояние. Скорость изменения падающего пилообразного напряжения выбирается больше скорости изменения возрастакидег пилообразного напряжения. Дальнейший процесс регулирования носит характер двухпозиционного регулирования при постоянной температуре переключения. Предлагаемое изобретение позвол ет значительно повысить быстродействне термостатов за счет сокращения времени выхода в номинальный режим и исключить перерегулирование, что особенно существенно для термостатов с использованием сосудов Дьюара в качестве теплоизолирующей оболочки, где тепловая связь между объектом регулирования и внешней средой мала а температура перегрева может составлять значительную величину. Формула изобретения Регулятор температуры, содержащий последовательно соединенные инте рирующий усилитель, пороговый элемен термочувствительный мост, регулирукиций блок и нагреватель, причем выход и вход интегрирующего усилителя связаны через первый ключевой элемент, а второй вывод нагревателя соединен с одним выводом источника нап ряжения, о т л и ч ающий с я те что, с целью уменьшения времени выхода регулятора в номинальный режим, он содержит последоватёльйо соединённые вентйльйЫй и ограничительный элементы, а также второй ключевой элемент, при этом управляющий вход первого ключевого элемента соединен с выходом регулирующего блока, через второй ключевой элемент - с другим выводом источника напряжения и последовательно соединенные вентильный и ограничительный элементы - со входом интегрирующего усилителя, причем второй выход порогового элемента соединен с управляннцим входом второго ключевого элемента. Источники информации, . принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР 358691, кл. 05 D 23/19,Olj02.71. 2.Авторское свидетельство СССР № 549792, кл. G 05 023/24, 1976 (прототип).

Г,

3

2 Фиг.1

/

t|Г2

х ,

-Тс«4 ЙГ

Ф«/г.З