Устройство для регулирования тем-пЕРАТуРы Советский патент 1981 года по МПК G05D23/19 

(54) УСТРОР1СТВО ДЛЯ РЕГУЛИРОВАНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ

Изобретение относится к автоматическому регулированию неэлектрических величин, в частности температуры, с использованием электрических средств. Оно может быть использовано в системах термостатирования с малым временем установления рабочей температуры. Известно устройство для регулирования температуры, обеспечивающее малое время установления рабочей температуры, путем функциональных преобразований над импульсным сигналом, датчик температуры, сигнал которого усиливается в операционном усилителе и сравнивается в схеме сравнения с сигналом генератора пилообразного напряжения. Генератор пилообразного напряжения запускается управляющими импусльами, которые формируются в схеме синхронизации в начале каждого полупериода напряжения сети. В те отрезки полупериода, когда пилообразное напряжение превышает сигнал с операционного усилиетля, в схеме формирования формируется последовательность импульсов, которые, усиливаясь в импульсном усилителе, открывают симметричный тиристор, подключающий нагреватель к сети. Нагреватель отключен, если сигнал с операционного усилителя превышает пилообразное напряжение 1. Недостатком такого устройства является сложность его схемы. Наиболее близким по назначению и технической сущности к предлагаемому является устройство для регулирования температуры, содержащее датчик температуры, задатчик температуры, суммирующий усилитель, формирователь сигнала, состоящий из тиристорного усилителя и пороговый блок, выполненный в виде последовательно соединенных запоминающего элемента и усилителя, тиристорный исполнительный элемент, подключенный последовательно с нагревателем, источник питания 2. Недостатком этого устройства является необходимость применения порогового блока, что его усложняет. Цель изобретения - упрощение устройства. Поставленная цель достигается тем, что в устройстве для регулирования температуры, содержащем датчик и задатчик температуры, подключенные ко входам суммирую цего усилителя, тиристорный исполнительный элемент, соединенный последовательно с нагревателем, источник питания, выход которого подключен к входу задатчика температуры и к третьему входу суммирующего усилителя, и формирователь сигнала, включающий в себя первый и второй тиристорные усилителя, выходы которых подключены к входу тиристорного исполнительного элемента, причем вход первого тиристорного усилителя соединен с выходом суммирующего усилителя.

К выходу суммирующего усилителя подключен первый вход второго тиристорного усилителя, вход источника питания подключен к вторым входам первого и второго тиристорных усилителей, третий выход второго тиристорного усилителя соединен с выходом тиристорного исполнительного элемента, а второй выход источника питания связан с вторыми входами первого и второго тиристорных усилителей.

На фиг. 1 изображена функциональная схема предлагаемого устройства; на фиг. 2принципиальная схема предлагаемого устройства.

Устройство (фиг. 1) содержит датчик 1 температуры, задатчик 2 температуры, сум-, мирующий усилитель 3, формирователь 4 сигнала, включающий в себя тиристорный усилитель 5 и тиристорный усилитель 6, тиристорный исполнительный элемент 7, соединенный последовательно с нагревателем 8, и источник питания 9. Датчик 1 температуры подключен к первому входу суммирующего усилителя 3. Задатчик 2 температуры подключен к второму входу суммирующего усилителя 3. Выход источника питания 9 подключен к входу задатчика 2 температуры и к третьему вхоДу суммирующего усилителя 3. Вход тиристорного усилителя 5 соединен с вывддом суммирующего усилителя 3. Выход тиристорного усилителя 5 соединен с выходом тиристорного усилителя 6 и подключен к входу тиристорного исполнительного элемента 7.

Датчик температуры 1 (фиг. 2) подключен к резистору 10 (первому входу суммирующего усилителя 3) и к резистору 11. Другой конец резистора 10 подключен к аноду стабилитрона 12 (к первому выходу источника 9 питания), а другой конец резистора 11 соединен с инвертирующим входом операи.ионного усилителя 13.

Задатчик 2 температуры содержит потенциаометры 14 и 15, которые через резисторы 16 и 17 подключены к аноду стабилитрона 12 (к первому выходу источника 9 питания), а через резисторы 18 и 19 к катодам диодов 20 и 21 (к первому выходу источника 9 питания). Средние выводы потенциометров 14 и 15 подключены к анодам диодов 22 и 23. Катод диода 22 (выход задатчика 2 температуры) соединен с катодом диода 23 и подключен к резистору 24 (второму входу суммирующего усилителя 3). Другой конец резистора 24 соединен с неинвертирующим входом операционного усилителя 13. Выход операционного усилителя 13 (выход суммирующего усилителя 3) подключен к аноду диода 25 (к первому входу тиристорного усилителя 5) и к аноду диода 26 (к первому входу тиристорного усилителя 6). Катод диода 25 через резистор 27 соединен с управляющим электродом тиристора 28, анод которого (первый выход тиристорного усилителя 5) сондинен с катодом диода 29 (с первым выходом тиристорного усилителя 6) и подключен к управляющему электроду симметричного тиристора 7 (входу тиристорного исполнительного элемента 8). Катод тиристора 28 (второй вход тиристорного усилителя 5) соединен с катодом тиристора 30 (с вторым входом тиристорного усилителя 6), с анодом диода 23 и с анодом диода 31 и подключен к аноду диода 32 (к второму выходу источника 9 питания). Катод диода 31 (второй выход тиристорного усилителя 5) соединен с анодом тиристора 30 (с вторым выходом тиристорного усилителя 6) и подключен к катоду диода 32 (входу источника 9

5 питания) и к резистору 33. Другой конец резистора 33 (третий выход тиристорного усилителя 6) подключен к аноду симметричного тиристора 7 (выходу тиристорного исполнительного элемента 7). Анод симметричного тиристора 7 подключен к нагревателю 8.

Анод стабилитрона 12 источника 9 питания соединен с катодом стабилитрона 3 и катодом диода 32. Анод стабилитрона 34 соединен с резистором 35, другой конец которого подключен к аноду диода 32 и к

5 аноду диода 36. Катод стабилитрона 12 соединен с катодом диода 37 и с катодом диода 38. Катод диода 32 соединен с анодами диодов 21 и 38. Катод диода 36 соединен с анодами диодов 20 и 37. Катод диода 26 через резистор 38 соединен с управляющим

0 электродом тиристора 30.

Устройство работает следующим образом. В суммирующем усилителе 3 (фиг. 2) осуществляется усиление сигнала датчика 1 температуры и сравнение его с сигналом за, датчика 2 температуры. Амплитуда сигнала задатчика 2 температуры, формируемого в течение положительной полуболны напряжения сети, устанавливается потенциометром 14 таким образом, чтобы выходной сигнал суммирующего усилителя 3 закрывал тиристор 28 при температуре в месте расположения датчика 1 температуры, равной температуре отслеживания устройства Амплитуда сигнала задатчика 2 температуры, формируемого в течение отрицательной полуволны напряжения сети, устанавливается Ттотенциометром 15 таким образом, чтобы выходной сигнал суммирующего усилителя 3 закрывал тиристор 30 при температуре в месте расположения датчика 1 температуры равней температуре отключения форсированного разогрева toiM. После включения устройства (при t t в начале положительной полуволны напряжения сети тиристор 28 и симметричный тиристор 7 закрыты. Через диоды 32 и 37 протекает ток стабилизации стабилитронов 12 и 34, а через диод 20 ток потенциометра 14 задатчика 2 температуры. Суммирующий усилитель 3 фопмирует сигнал, открывающий тиристор 28. Как только тирисвключения равно приблизительно 30 мкс), включения равно приблизительно 30 мсек), потенциал анода диода 37 и анода диода 20 станет практически равным потенциалу анода стабилитрона 12. Диоды 37 и 20 закроются. Источник 9 питания и задатчик 2 температуры отключается на оставшуюся часть положительной полуволны напряжения сети, равной по длительности 1250 мкс, но через управляющий электрод симметричного тиристора 7 потечет ток тиристора 28. Как только симметричный тиристор 7 откроектся (время, необходимое для включения, равно приблизительно 100 мкс), по тенциал его анода станет практически равным потенциалу анода тиристора 28. Тиристор 28 закроется, но через нагреватель 8 буде протекать ток симметричного тиристора 7 в течение всей положительной полуволны напряжения сети. В начале отрицательной полуволны напряжения сети тиристор 30 и симметричный тиристор 7 закрыты. Через диоды 36 и 38 протекает ток стабилизации стабилитронов 12 и 34, а через диод 21 ток потенциометра 15 задатчика 2 температуры. Суммирующий усилитель 3 формирует сигнал, открывающий тиристор 30. только тиристор 30 откроется, потенциал анода диода 38 и анода диода 21 станет практически равным потенциалу анода стабилитрона 12. Диоды 21 и 38 закроются. Источник 9 питания и задатчик 2 температуры отключается, но через управляющий электрод симметричного тиристора 7 потечет ток тиристора 30. Как только симметричный тиристор 7 откроется, потенциал его анода станет практически равным потенциалу катода тиристора 30. Тиристор 30 закроется, но через нагреватель 8 будет протекать ток симметричного тиристора 7 в течение всей отрицательной полуволны напряжения сети. Таким образом, нагреватель 8 рассеивает максимальную мощность, что обеспечивает форсированный нагрев до температуры torxfl При этом задатчик 2 температуры, суммирующий усилитель 3, источник 9 питания потребляют мощность в течение времени порядка 30 мкс, а тиристорные усилители 5 и 6 в течение времени порядка 100 мкс в начале каждой полуволны напряжения сети. Как только температура в месте расположения датчика 1 температуры достигает 1вгкл , выходной сигнал суммирующего усилителя 3 закрывает тиристор 30 и нагреватель 8 начинает рассеивать половинную мощность. При температ;:;е, равной выходной сигнал суммирующего усилителя 3 закрывает и тиристор 28. Нагреватель 8 не отключается от сети до тех пор, пока температура в месте расположения датчика 1 температуры не станет ниже 1огйЛи выходной сигнал суммирующего усилителя 3 не откроет тиристор 28. Таким образом, отслежр1вание температуры ведется на половинной мощности нагревателя 8. Технический эффект от использования предлагаемого технического решения задачи заключается в упроп;ении устройства за счет исключения порогового блока, выполненного в виде последовательно соединенных запоминающего элемента и уо тителя. Это позволяет уменьшить вес, габаритные размеры и стоимость устройства для регулирования не менеС) чем в 1,5 раза, а также уменьшить мощность, потребляемую задатчиком температуры, суммирующим усилителем, источником питания и тиристорными усилителя.ми в режиме форснрованногонагрева не менее, чем в 10 раз. Формула изобретения Устройство для регулирования температуры, содержащее датчик, задатчик температуры, подключенные к входам суммирующего усилителя, тиристорный и исполнительный эле.мент, соединенный пос.1едов.зтельно с нагревателем, источник питания, выход которого подключен к входу задатчика те.мпературы и к третье.му входу суммирующего усилителя, и формировате,чь сигнала, включающий в себя первый и второй тиристорные усилители, пы.ходы котооых подключены к входу ТИрИСТОрНОГО HCnO.iHiiтельного элемента, приче.м вход первого тиристорного усилителя соединен с выхоясм суммирующего усилителя, отличающееся тем, что, с целью упрощения устройства, ь нем к выходу суммирующего усилителя подключен первый вход второго тиристорного усилителя, вход источника питания иодключен к вторым входам первого и второго ти ристорных усилителей, третий выход второго тиристорного усилителя соединен с выходом тиристорного исполнительного выторой выход источника питания связан с вторыми входами первого и второго тиристорных усилителей. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР YO 289262, кл. G 05 D 23/00, 1969. 2.Авторское свидетельство СССР № 613302, кл. G 05 D 23/19, 1975 (прототип).