Устройство для регулирования темпе-РАТуРы Советский патент 1981 года по МПК G05D23/30 

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕГУЛИРОВАНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ

Изобретение относится к автоматическому регулированию и может быть использовано для автоматического поддержания температуры различных объектов, содержащих электронагревательные элементы. Известно устройство для регулирования температуры, содержащее задатчик и датчик температуры, подключенные к входу транзисторного усилителя постоянного тока, выход которого соединен через электронный переключатель, состоящий из последовательно соединенных каскадов, выполненных на динисторе, транзисторе и тиристоре, с управляющим входом симистора и RC-цепочкой. Симистор включен в цепь источника переменного тока последовательно с нагревательным элементом и запускается в положительный полупериод сигналом с выходу электронного переключателя, а в отрицательный полупериод - током разряда RC-цепочки 1. Известно устройство для регулирования температуры, содержащее задатчик и датчик температуры, подключенные к входам дифференциального усилителя, выход которого соединен с управляющим входом симистора, включенного последовательно с нагревательным элементом в цепь источника переменного тока 2. Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство для регулирования температуры, содержа-, щее задатчик и датчик температуры, усилитель постоянного тока, первый вход которого соединен с задатчиком, второй вход - с датчиком температуры, а выход - с входом исполнительного элемента, в качестве которого может использоваться симистор, включенный последовательно с нагревательным элементом в цепь источника питания 3. Однако все известные устройства имеют пониженную надежность в связи с возникновением постоянной составляющей тока через источник переменного тока при температурах, близких к заданной, когда симистор переходит в режим импульсного включения. Это обусловлено различной чувствительно стью симистора к току управления при положительной и отрицательной полуволнах напряжения источника питания, приводящей к неодинаковым углам включения симистора в разные полупериоды при одном и том же токе управления. Появление постоянной составляющей тока через источник переменного тока приводит к перегрузке последпего, и снижает надежность известных устройств. Цель изобретения - повышение надежности устройства. Поставленная цель достигается тем, что устройство для регулирования температуры, содержащее датчик и задатчик температуры, подключенные ко входам усилителя постоянного тока, с выходом которого соединен управляющий электрод симистора, последовательно с которым к источнику питания подключен нагреватель, содержит включенный между полюсом источника питания и управляющим электродом симистора источник пульсирующей токодобавки, причем источник пульсирующей токодобавки выполнен в виде стабилитрона и включенных последовательно двух резисторов и диода, причем стабилитрон включен между точкой соединения резисторов и одним из полюсов источника питании. На фиг. 1 представлена блок-схема устройства для регулирования температуры; на фиг. 2 - принципиальная схема источника пульсирующей токодобавки; на фиг. 3- эпюры, поясняющие работу устройства для регулирования температуры. Устройство для регулирования температуры содержит задатчик 1 температуры,датчик 2 температуры, усилитель 3 постоянного тока, первый вход которого соединен с задатчиком 1 температуры, а второй вход- с датчиком 2 температуры, симистор 4, включенный последовательно с нагревательным элементом 5 в цепь источника 6 питания, и источник 7 пульсирующей токодобавки, вход которого подключен к полюсу источника 6 питания, соединенного с нагревательным элементом 5, а выход подключен к управляющему электроду симистора 4. Задатчик 1 температуры может быть выполнен на базе потенциометра, запитанного от источника постоянного тока. В качестве датчика 2 температуры может использоваться термопара. Усилитель 3 постоянного тока может быть выполнен на базе стандартного операционного усилителя с согласующим транзисторным каскадом на выходе. В источнике 7 пульсирующей токодобавки (фиг. 2), резистор 8 и стабилитрон 9 образуют параметрический ограничитель на пряжения, а резистор 10 и диод 11 определяют величину и полярность сигнала токодобавки. Устройство для регулирования температуры работает следующим образом. Сигналы, поступающие с задатчика 1 температуры (фиг. 3, а-1) и датчика 2 температуры (фиг. 3, а-И), сравниваются на входе усилителя 3 постоянного тока. Образующийся в результате сравнения разностный сигнал (фиг. 3, б) усиливается усилителем, 3. Усиленный разностный сигнал (фиг. 3, в) поступает в виде тока управления с выхода усилителя 3 на управляющий электрод симистора 4, где он суммируется с сигналом пульсирующей токодобавки (фиг. 3,г) получаемым при помощи источника 7 пульсирующей токодобавки из напряжения питания (фиг. 3, д) нагревательного элемента 5. Сигнал токодобавки вырабатывается в один из полупериодов напряжения питания. Полярность сигнала токодобавки выбирается такой, чтобы обеспечивалось увеличение входного сигнала симистора 4 в тот полупериод напряжения питания, в котором он имеет меньщую чувствительность к входному току, или уменьшение входного сигнала симистора 4 в тот полупериод напряжения питания, в котором он имеет большую чувствительность. Последний вариант предпочтительнее для надежной работы устройства и имеет место в рассматриваемом случае. Величина сигнала токодобавки устанавливается такой, чтобы при работе симистора 4 в зоне регулирования напряжения нагревательного элемента 5 входной ток (фиг. 3,е) симистора 4 обеспечивал одинаковый угол включения последнего в разные полупериоды напряжения питания. При температуре объекта регулирования, существенно меньщей по сравнению с заданной (что имеет место в начале работы устройства при его включении), разностный сигнал оказывается настолько большим, что вызывает появление на выходе усилителя 3 максимального выходного сигнала. Этот сигнал обеспечивает включение симисто ра 4 в начале каждого полупериода напряжения питания. Сигнал пульсирующей токодобавки при этом не оказывает существенного влияния на рабоу симистора 4. Эпюры напряжений на аноде симистора 4 и на нагревательном элементе 5 приведены на фиг. 3,ж и фиг. 3,3. По мере повышения температуры объекта регулирования разностный сигнал (фиг. 3,) уменьшается, и при температурах близких к заданной усилитель 3 переходит из режима ограничения выходного сигнала на максимальном уровне в режим усиления, в котором уровень выходного сигнала усилителя 3 (фиг. 3,в) изменяется от максимального значения до нуля. При этом ток управления симистора 4 (фиг. 3,е) также уменьшается, и начиная с некоторого значения, его дальнейшее уменьшение сопровождается постепенным уменьшением угла включения симистора 4 от 180 до 90° в положительный полупе- риод напряжения питания фиг. 3,ж). Сигнал пульсирующей токодобавки обеспечивает аналогичное изменение угла включения симистора 4 в отрицательный полупериод напряжения питания. Тем самым обеспечивается согласованное включение симистора 4 в оба полупериода напряжения питания (фиг. 3,ж). Согласованное включение симистора 4 сопровождается уменьшением до минимума постоянной составляющей тока через источник переменного тока в процессе изменения температуры во всем диапазоне регулирования и, в частности, при температурах близких к заданной. Формула изобретения 1. Устройство для регулирования температуры, содержащее датчик и задатчик температуры, подключенные к входам усилителя постоянного тока, с выходом которого соединен управляющий электрод симистора, последовательно с которым к источнику питания подключен нагреватель, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности устройства, оно содержит включенный между полюсом источника питания и управляющим электродом симистора источник пульсирующей токодобавки. 2. Устройство по п. 1 отличающееся тем, что источник пульсирующей токодобавки выполнен в виде стабилитрона и включенных последовательно двух резисторов и диода, причем стабилитрон включен между точкой соединения резисторов и одним из полюсов источника питания. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Заявка Великобритации № 1468829. кл. G 05 D 23/24, опублик. 30.03.77. 2.Заявка Франции № 2321813, кл. G 05 D 23/24, опублик. 22.04.77. 3.Авторское свидетельство СССР № 486306, кл. G 05 Д 23/30, 30.09.75 (прототип).

(Риг.З