Устройство для регулирования температуры Советский патент 1981 года по МПК G05D23/19 

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕГУЛИРОВАНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ

му выходу, первого усилителя, мощности а второй - к третьему выходу первого усилителя мощности, второму выходу второго усилителя мощности и к выходу тиристорного исполнительного элемента.

На фиг. 1 изображена функциональная схема устройства для регулирования температуры; на фиг. 2 - его принципиальная схема.

Устройство содержит датчик 1 тем-пёратуры и задатчик 2 температуры, подключенные к входам элемента 3 сравнения, первый усилитель 4 мрЩ ности и второй усилитель 5 мощности, запоминающий элемент 6 и промежуточный усилитель 7, тиристорный исполнительный элемент 8,, подключенный последовательно с нагревателем, 9, и источник питания 10. Вход первого усилителя 4 мощности соединен с выходом элементу сравнения 3, выход второго усилителя 5 мощности соединен с первым выходом первого усилителя 4 мощности и подключен ко входу тиристорного исполнительного элемента 8. Вход запоминающего элемента б подключен к второму выходу первого усилителя 4 мощности. Выход промежуточного усилителя 9 подключен к входу второго усилителя 5 мощности.

Устройство для регулирования температуры работает следующим образом.

В элементе 3 сравнения (фиг. 2) осуществляется усиление сигнала датчика 1 температуры и сравнение его с сигналом задатчика 2 температуры, величина которого выбирается таким образом, чтобы выходной сигнал элемента 3 сравнения закрывал тиристор 11 первого усилителя 4 мощности при температуре в месте расположения датчика 1 температуры, равной требуемой температуре отслеживания.

При включении устройства в начале положительной полуволны напряжения сети тиристор 11 закрыт. Через стабилитроны 12 и 13 протекает ток. На операционный усилитель.14 и задатчик 2 температуры подается напряжение питания. Элемент сравнения 3 формирует сигнсш, открывающий тиристор 11. Как только тиристор 11 открывается (время, необходимое для отпирания тиристора,равно приблизительно 30 мкс), потенциал его анода стано- вится практически равным потенциалу анода стабилитрона 12. Через стабилитроны 12 и 13 ток не протекает, и в течение оставшегося времени положительной полуволны напряжения сети (равно по длительности 1250 мкс) напряжение питания на элемент сравнения 3 и задатчик 2 температуры не подается. Тиристор 11 включен до тех пор, пока не открывается симметричный тиристор 8 (время, необходимое для отпирания симметричного тиристора, равно приблизительно 100 мкс)..

Как только сиг.4метричный тиристор ii открывается, потенциал его анода становится практически равным потенциалу катода тиристора 11, ив течение оставшейся части положительной полуволны первый усилитель 4 мощности отключен. Конденсатор 14 запоминающего элемента 6 не заряжается в положительную полуволну, так как напряжение стабилизации стабилитрона 15 выше анодного напряжения тиристора 11 в момент его открывания. На запоминающий элемент б и промежуточный усилитель 7 подается напряжение питания со стабилитрона 16. Через полевой транзистор 17 протекает ток, который, усиливаясь промежуточным усилителем 7, открывает в отрицательную полуволну напряжения сети тиристор 18. Тиристор 18 открыт до тех пор, пока не открывается симметричный тиристор 8. Как только симметричный тиристор 8 открывается, потенциал его катода становится практически равным потенциалу катода тиристора 18 и потенциалу анода стабилитрона 16. Токи через тиристор 18 и стабилитрон 16 не протекают, и в течение оставшейся части отрицательной полуволны второй усилитель 5 мощности, запоминающий элемент 6 и промежуточный усилитель 9 отключены. Таким образом, в режиме нагрева до температуры отслеживания элемент сравнения 3, задатчик 2 температуры и второй усилитель 4 мощности потребляютмощность лишь в начале положительной полуволны напряжения сети, а второй усилитель 5 мощности, запоминающий элемент 6 и промежуточный усилитель 7 - лишь в начале отрицательной полуволны. При этом нагреватель 9 рассеивает мощность в течение обеих полуволн напряжения сети.

Как только температура в месте расположения датчика 1 температуры достигает температуры отслеживания, тиристор 11 закрывается и конденсатор 14 заряжается в течение иескольких положительных волн до напряжения стабилизации стабилитрона 19. Полево транзистор 17 закрывается изакрывает тиристор 18. Через нагреватель 9 протекает незначительный ток стабилизации стабилитрона 16. Нагреватель 9 практически отключен от сети до тех пор, пока температура в месте расположения датчика температуры не станет ниже. Тогда тиристор 11 открыцается, но конденсатор 14 не разряжается, так как входное сопротивление полевого транзистора 17 велико и постоянная времени цепи разряда конденсатора 14 на несколько порядков больше периода, в течение которо.го тиристор 11 может быть открыт в режиме отслеживания температуры. Запоминающий элемент 6, промежуточный усилитель 7 и второй усилитель 5

мощности ; мседность не потребляют. Элемент сравнения 3 и задатчик 2 температуры включены лишь в течение времени, необходимого для отпирания тиР:истора 11, а второй усилитель 4 модности включен в течение времени, необходимого для отпирания симметричного тиристора: 8. Симметричный тиристор 8 открыт лишь в течение положительных полуволн напряжения сетиГ нагреватель 9 рассеивает половинную мощность, таким образом, в режиме отслеживания температуры запоминающий элемент 6, промежуточный усилитель 7 и второй усилитель 5 мощности мсзтность не потребляют, а элемент сравнения 3, задатчик температуры 2 и первый усилитель 4 мощности потребляют мощность (при включенном нагревателе 9) лишь в начале положительной полуволны напряжения сети.

Технико-экономический эффект от использования предлагаемого изобретения заключается в повышении КПД за счет потребления мощности задатчиком температуры, элементом сравнения, запоминающим элементом, промежуточным усилителем и усилителями мощности лишь в начале каждой полуволны напря лл° ч ° течение времени порядка 100 мкс), в отличие от известного устройства, в котором эти каскады потребляют мощность в течение всей длительности каждой полуволны напряжения сети (т.е. в течение 1250 мкс). Это позволяет уменьшить среднюю мощность, потребляемую задатчиком температуры, элементом сравнения, запоминающим элементом и усилителями мощности не менее чем в Юораз, и тем самым умень шить вес, габаритные размеры и стоимость устройства за счет применения элементов с меньшей допустимой мощМо тью рассеивания и повысить надежность работы устройства за счет снижения коэффициента нагрузки элементов.

Формул изобретения

Устройство для регулирования температуры, содержащее последовательно соединенные датчик температуры, элемент сравнения, вторым входом связанный с вькодом задатчика температуры, первый усилитель мощности, тиристорный исполнительный элемент и нагреватель, последовательно соединенные запоминающий элемент, входом связанный с вторым выходом первого усилителя мощности, промежуточный усилитель и второй усилитель мощности, выход которого подключен ко входу тиристорного исполнительного элемента, а также источник питания, выход которого подключен ко входам задатчика температуры, |Элемента давления, промежуточного усилителя и запоминающего элемента, отличающееся тем, что, с целью повышения КПД-устройства, первый вход источника питания подключен к второму выходу первого усилителя мощности, а второй - к третьему,выходу первого усилителя мощности, второму выходу вт орого усилителя мощности и к выходу тиристорного исполнительного элемента.

1 сточники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Авторское свидетельство СССР 196969, кл. G 05 В 11/14, 1966.

2.Авторское свидетельство СССР № 613302, кл. G 05 D 23/19, 19Т (прототип).

Фиг. 2