Регулятор температуры Советский патент 1981 года по МПК G05D23/24 

Изобретение относится к автоматике, в частности к системам управления тепловыми процессами, и может быть использовано в системах регулирования микроклимата помещений, например, с помощью теплоэлектровентиляторов. Известно устройство для управлени током в нагрузке, содержащее дифференциальный усилитель, включенный в диагональ мостовой измерительной схе мы, формирователь сигналов, выходной усилитель,, симистор, нагрузку 1. Недостатком указанного устройства является снижение точности регулирования тока в нагрузке по мере саморазогрева симистора из-за того, что характеристики управляющей цепи симистора измеияюгся в сторону уменьшения тока управления, достаточного для включения симистора. А так как амплитуда импульсов сигналов, подаваемых на управляющий электрод симистора, изменяется плавно в соответствии с изменением регулируемого параметра, то уменьшение тока, управления симистора от теплового дрейфа его приводит к погрешности поддержания регулируемого параметра что снижает точность работы всего устройства. Кроме того, устройство не пригод- но для управления теплоэлектровентиляторами, так как режим однополупериодной коммутации нагрузки, возникающий при небольших рассогласованиях мостовой измерительной схемы из-за различия в токах включения симистора для положительного и отрицательного полупериодов сетевого напряжения, является недопустимым для электродвигателей переменного тока, которыми снабжаются теплоэлектровентиляторы. Влияние шумов элементов схемы приводит к тому, что лроцесс коммутещии нагрузки носит случайный характер, что также недопустимо для теплоэлектровентиляторов. Известен так же регулятор температуры, содержащий симисторный коммутатор, термочувствительный мост, к выходу которого подключен усилитель второй термочувствительный мост с усилительным каскадом, предназначенным для трехступенчатого регулирования мощности в нагрузке 2, Недостатком такого регулятора температуры является также низкая

точность его работы вследствие влияния саморазогрева симистора.

Кроме того, в регуляторе невозможно осуществить надежну, коммутацию нагрузки даже в двух смежных полупериодах сетевого напряжения, что обусловлено используемым в системе принципом трехступенчатого регулирования, который предусматривает коммутацию нагрузки при значении температуры, близкой к заданному лишь, в оди полупериод сетевого напряжения, а также случайным хадактером коммутации нагрузки вследствие влияния шумов элементов схемы. Отсутствие надежной коммутации нагрузки в свою очередь не позволяет использовать в качестве нагрузки в такой системе регулирования теплоэлектровентиляторы, так как приводит к недопустимому режиму работы для двигателя переменного тока, входящего в состав теплоэлектровентилятора.

Цель изобретения - повышение точности регулятора путем устранения влияния саморазогрева симистора и повышение надежности коммутации нагрузки.

Указанная цель достигается тем, что регулятор содержит RС-цепь и цеп обратной связи, выполненную в виде последовательно соединенных диода и резистора, через которую выход усилителя связан с е-го входом, причем точка соединения диода и резистора через RC -цепь подключена к катоду симисторного коммутатора.

На фиг. 1 изображена принципиальная схема регулятора температуры; на фиг. 2 - временные диаграммл работы регулятора температуры.

Регулятор тeмпepaтsfpы содержит формирователь импульсов 1, подключенный к однофазной сети переменного тока, выход которого соединен с неинвертирующим входом усилителя 2, термочувствительный мост 3, содержащий датчик 4 температуры. Выходные зажи№л моста .3 подключены к инверз- тирующему и неинвертирующему входам усилителя 2, регулятор температуры содержит также сИмисторный коммутато в виде симистора 5, управляющий электрод которого соединен через балластный резистор б с выходом усилителя 2, анод через нагрузку 7 соединен с одним сетевым проводом, а катод - с другим, и цепь обратной связи 8, посредством которой выход усилителя 2 через диод 9 и последовательно с ним соединенный резистор 10 подключен к его входу, причем точка соединения диода 9 и резистора 10 через RC-цепь и резистс а 11 и конденсатора 12 соединена с катодом симисторного коммутатора 5.

Регулятор температуры работает следующим образом.

При переходе напряжения сети через нулевое значение формирователь 1 вырабатывает ИМПУЛЬСЫ длительностью 160-240 МКС (см. фиг. 2, а, ft). При понижении температуры, контролируемой датчиком 4, ниже з с1Данной сопротивление датчика 4 увеличивается, что вызывает нарушение баланса моста 3. В момент перехода напряжения сети через нулевое значение на входе усилителя 2 появляется импульс напряжения , амплитуда которого определяется величиной разбаланс моста 3. При этом на выходе усилителя 2 также . появляется импульс напряжения, котоptsA включает симисторный коммутатор 5 (см. фиг. 2, г). Одновременно с включением коммутатора 5 происходит заряд конденсатора 12 по цепи: диод 9, резистор 11 до максимального значения за время действия импульса (см. Лиг. 2, д) . По окс1нчании цмпульса с формирователя 1 начинается разряд конденсатора по цепи резисторы 11, 10 и эквивалентное сопротивление, определяемое выходным сопротивлением формирователя 1, сопротивлением плеча моста 3 и входным сопротивлением усилителя 2. При этом к моменту появления следующего импульса с формирователя 1 на этом эквивалентном сопротивлении остается некоторое напряжение, определяемое током разряда конденсатора 12. Это напряжение суммируется с напряжением, определяемым разбалансом моста 3, при появлении следующего импульса с формирователя 1, что способствует четкому включению цепи положительной обратной связи 8, а значит и надежному включению коммутатора 5 в оба полупериода сетевого напряжения, так как процесс заряда - разряда конденсатора 12 повторяется в течение каждого полупериода. При повышении температуры .суммарный сигнал на неинвертируюием входе усилителя 2 в момент поступления импульса с Формирователя 1 уменьшается и при некотором значении температуры становится таким, что цепь 8 не включается, подзаряда конденсатора 12 не происходит .и напряжение на входе усилителя 2 продолжает уменьшаться. Поэтому при поступлении последуквдих импульсов с формирователя 1 симистор 5 не включается и коммутации нагрузки не происходит.

5,

В случае соответствия температуры датчиков 4 заданной, мост 3 сбалансирован и при переходе сетевого нaпpя r. жения через нулевое значение симистор 5 не включается, коммутации нагрузки не происходит.

Таким образом благодаря цепи положительной Обратной связи 8 усилителя 2 надежно фиксируется включенное или отключенное состояние симистора 5 и исключается однополупериодная коммутация нагрузки, что позволяет использовать данный регулятор в системах регулирования микроклимата помещений с помощью теплоэлектро |еитилятрров. Значение напряжения на входе усилителя 2, при котором происходит включение cимиc тора 5, определяется параметрами цепи положительной обратной связи 8.

Меняя параметры цепи обратной связи 8 усилителя 2, можно получить управляемый порог срабатывания регулятора, который не зависит от теплового дрейфа симистора в результате его саморазогрева, и, следовательно, повысить точность работы регулятора температуры.

Регулирование параметров цепи положительной обратной связи позволяет также расширить Функциональные возможности регулятора и использовать его в качестве устройства, сигнализирующего об отклонении температуры за допустимые пределы с запоминанием этого состояния.

Предлагаемый регулятор повышает надежность коммутации нагрузки, точность работы путем устранения саморазогрева симистора, а также обеспечивает- комфортные условия в помещениях, увеличивает срок службы электронагревательных приборов примерно до 20% в результате обеспечения оптимального режима их работы и уменьшения продолжительности включенного состояния и позволяет сэкономить до 25% электроэнергии.

Формула изобретения

Регулятор температуры, содержасчий последовательно соединенные термочувствительный мост, усилитель и

0 симисторный коммутатор, через который нагрузка подключена к сети, к которой подключен также формирователь импульсов, выход которого связан с входом усилителя, отличаю5.Щ и и с я тем, что, с целью повышения точности регулятора, он содержит RCUenb и цепь обратной связи, выполненную в виде последовательно соединенных диода и резистора, через

0 которую выход усилителя связан с его входом, причем точка соединения диода и резистора через -цепь подключена к катоду симисторного коммутатора.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Приборы и системы управления, 1977, 5, с. 12-13 рис. 2.

2.Патент Франции № 2126010,

кл. G 05 D 23/00, опублик. 1973 (прототип).

.С

ILJl

LJl

n п п п -,

П П,

y-fffc)