Термостатирующее устройство Советский патент 1981 года по МПК G05D23/19 

(54) ТЕРМОСТАТИРУЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО

I

Изобретение относится к автоматическому регулированию температуры, в частности к нагревным термостатам, предназначенным для термостатирования радиотехниХ ческих узлов, и может быть использовано в термостатирующйх устройствах для различных объектов.

Известны термостатирующие устройства, в которых для сокращения времени выхода в режим используются системы форсированного нагрева 1.

Недостатком этих устройств является то, что система форсированного нагрева может отключать питание на нагревателях только ниже температуры статирования, т. е. без перегрева, необходимого для сокращения выхода в режим.

Наиболее близким к предлагаемому является термостат, в котором параллельно одной из секций нагревателя подключен ключ, управляющий вход которого подключен к блоку памяти, соединенному с выходом усилителя мощности. Процесс выхода в режим этого термостата приведен на фиг , 1. На участке от t ТГ,, температура датчика (кривая 2) запаздывает относительно температуры камеры (кривая I), так

как секция нагревателя, находящаяся над датчиком, шунтируется ключем и мощность ее незначительна. В момент времени Г f, происходит первое отключение нагревателей и камера остывает. Датчик на участке 7Г tr- гГ) греется из-за больщого температурного градиента между ним и камерой ДТко Тц-TO,. Затем ДТ уменьщается, а тепловые потери датчика в среду увеличиваются, поэтому начиная с Т ir датчик остывает. При 1 f температура датчика опустится ниже То (температуры статирования) и он даст сигнал на включение нагревателей. Из-за тепловой инерционности датчика он выключит нагреватели с запаздыванием при t t Температура камеры и датчика растет и все повторяется аналогично выщеизложенному. В результате на датчике, камере и объекте (кривая 3) возникают затухающие колебания температуры 2.

Однако в моменты времени 1: tr, 1 т.д. камере сообщается избыточная мощность, которая не позволяет ей охладиться до температуры TO- Термостат выйдет в режим только тогда, когда амплитуда колебаний температуры объекта станет

меньше требуемой точности термостата. Поэтому длительность выхода такого термостата б режим весьма значительна, особенно в точных термостатах.

Цель изобретения -сокращение времени выхода устройства на рабочий режим.

Поставленная и.:;ль достигается тем, что термостатирующее устройство содержит блок питания, первый ключ, выход которого через первый ограничивающий резистор подключен к первому нагревателю, и последовательно соединенные термочувствительный мост, блок управления, усилитель мощности и второй нагреватель, а также инвертор, второй и третий ограничивающие резисторы, интегрирующую цепь, D-триггер и второй и третий ключи, выходы которых, соответственно через второй и третий ограничивающие резисторы подключены к первому нагревателю, вход интегрирующей цепи подключен к блоку питания, а выход - к установочному входу D-триггера, прямой выход которого подключен к первым входам первого и второго ключей, а инвертирующий вход - к первому входу третьего ключа, причем к выходу усилителя мощности подключен второй вход ключа и вход инвертора, выход которого соединен со вторыми входами первого и третьего ключей и счетным входом D-триггера, информационный вход которого соединен с общей шиной устройства.

Благодаря .этому, начиная с момента времени т т, на первый нагреватель, расположенный над датчиком, подается дополнительная мощность такой величины, чтобы температура датчика достигала температуры Т а в момент времени Г т , т. е. одновременно с камерой и объектом (законы изменения температуры датчика, камеры и объекта в этом случае показаны на фиг. 1 пунктирными линиями). С момента т г начинается стационарный режим работы термостата, колебания температуры в этом случае не возникают.

На фиг. 1 изображены кривые неоптимальиого и оптимальноЛ выхода в режим; на фиг. 2 - схема регулятора для оптимального выхода в режим.

На фиг. 1 обозначены температура Т, время t; температура Тц камеры в момент времени, время г, первого отключения нагревателей и время -с- f включения - выключения нагревателей.

Регулятор (фиг. 2) содержит термочувствительный мост I, блок 2 управления усилитель 3 мощности, блок 4 питания, первый 5, второй 6, и третий 7 ключи, первый нагреватель 8, первый ограничивающий резистор 9, второй ограничивающий резистор 11 инвертор 12, D триггер 13, интегрирующая цепь 14, второй нагреватель 15.

Устройство работает следующим образом. При подаче питания на устройство сигнал ошибки с термочувствительного моста 1 через блок 2 управления и усилитель 3 мощности включает нагреватель 15. В это время D-триггер устанавливается с помощью цепи 14 так, что на его прямом выходе появляется уровень логической «Ь, а на инвертирующем выходе - уровень логического «О, который закроет ключ 7. Ключ б будет закрыт низким уровнем с выхода усилителя мощности 3. Таким образом, первый нагреватель 8 будет подключен к источнику питания через резистор 9 и ключ 5, на обоих входах которого устанавливается уровень логической «1. Изменяя номинал .

резистора 9 в процессе настройки, можно добиться оптимального перегрева камеры термостатирующего устройства относительно температуры статирования за время t, - fj.

При достижении датчиком темературы статирования блок 2 управления через

усилитель 3 мощности отключит второй нагреватель 15. В это время уровень логическрй «1 с выхода усилителя 3 мощности откроет ключ б, а через инвертор 12 закроет ключ 5. Первый нагреватель 8 будет подключен к источнику питания через резистор 10, изменяя номинал которого нужно, чтобы температура датчика достигла значения TO одновременно с камерой термостатирующего устройства и объектом термостатирования, т.е. в момент .

При достижении этого времени произойдет второе включение второго нагревателя 15. Отрицательный фронт напряжения с выхода усилителя 3 мощности через инвертор 12 переключит триггер в состояние, при котором на его прямом выходе будет потеициал логического «О, а на инвертирующем выходе - потенциал логической «1. В дальнейшем триггер не будет менять своего состояния, так как на информационном входе D - низкий уровень напряжения.

Уровень логического «О с прямого выхода триггера закроет ключи 5 и 6 и в дальнейшей работе они участвовать не будут. Ключ 7, управляемый через инвертор 12 усилителем 3 мощности, .будет подключать первый нагреватель 8 через резистор 11

одновременно со вторым нагревателем 15. Номинал резистора 11 выбирается, исходя в стационарном режиме.

Использование предлагаемого изобретения позволит сократить время выхода в режим устройства термостатирования на 20-30% по сравнению с известным. Это, в свою очередь, позволит сократить время готовности к работе аппаратуры, в состав которой входит устройство термостатирования.

Использование предлагаемого термостатирующего устройства обеспечивает быстрый прогрев и поддержание температуры

объектов на необходимом температурном уровне.

Формула изобретения

Термостатирующее устройство, содержащее блок питания, первый клюя, выход которого через первый ограничивающий резистор подключен к первому нагревателю, и последовательно соединенные термочувствительный мост, блок управления, усилитель мощности и второй нагреватель, отличающееся тем, что, с целью сокращения времени выхода устройства на рабочий режим, оно содержит инвертор, второй и третий ограничивающие резисторы, интегрирующую цепь, D-триггер и второй и третий ключи, выходы которых соответственно Через второй и третий ограничивающие резисторы подключены к первому

нагревателю, вход интегрирующей цепи подключен к блоку питания, а выход - к установочному входу D-триггера, прямой выход которого подключен к первым входам первого и второго ключей, а инвертирующий вход - к первому входу третьего ключа, причем к выходу усилителя мощности подключен второй вход второго ключа и вход инвертора, выход которого соединен со вторыми входами первого и третьего

10 ключей и счетным входом D-триггера, информационный вход которого соединен с общей щиной устройства.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

15

№ 620951, кл. G 05 D 23/19, 1975 (прототип).