Регулятор температуры Советский патент 1981 года по МПК G05D23/19 

(54) РЕГУЛЯТОР ТЕМПЕРАТУРЫ

1

Изобретение предназначено для использования в системах автоматической стабилизации температуры объектов.

Известны регуляторы, содержащие датчик регулируемого параметра - термочувствительный элемент, усилительно-преобразующее устройство, регулирующий элементэлектромагнитное реле - и исполнительный элемент - нагревательный или в виде термоэлектрической батареи, работающей в режиме нагрева или охлаждения в зависимости от полярности прикладываемого напряжения 1,.

Недостатками известных { егуляторов являются низкая точность поддержания температуры объекта, определяемая позиционным законом регулирования, и низкая надежность, определяемая ограниченным числом переключений контактов электромагнитного реле.

Цель изобретения - повыщение точности и надежности регулятора.

Поставленная цель достигается тем, что в регулятор температуры, содержащий датчик и задатчик температуры, подключенные через усилитель разбаланса ко входу компаратора, выходом связанного со входом

релейного элемента, контакты которого включены по мостовой схеме с термоэлектрической батареей в выходной диагонали и источник питания, введены последовательно соединенные широтно-импульсный модулятор и усилитель мощности, через выходной каскад которого входная -диагональ мостовой схемы соединена с источником питания, причем вход щиротно-импудьсного модулятора связан с выходом усилителя разбаланса, а также тем, что и щиротноимпульсный модулятор содержит последовательно соединенные генератор пилообразного напряжения, сумматор, первый компаратор и элемент ИЛИ, а также второй компаратор, входом подключенный ко входу первого компаратора, а выходом - ко второму входу элемента ИЛИ, второй вход сумматора соединен со входом модулятора, а выход элемента ИЛ И, с выходом модулятора.

На фиг. 1 представлена блок-схема релейного регулятора температуры; на фиг. 2 -

диаграммы напряжений и тока, протекающего через термоэлектрическую батарею, в функции регулируемого параметра (температуры); на фиг. 3 - схема релейного

регулятора с реализацией отдельных его узлов; на фиг. 4 - диаграммы напряжений и токов для схемы фиг. 3.

Релейный регулятор температуры ..содержит датчик 1, задатчик 2 температуры, усилитель 3 разбаланса, компаратор 4, релейный элемент 5, широтно-импульсный модулятор 6, усилитель 7 мощности с выходным каскадом 8, мостовую схему 9 с размыкающими контактами 10 и 11 и замыкающими контактами 12 и 13, термоэлектрическую батарею 14.

Широтно-импульсный модулятор схемы регулятора с расширенной, зоной нечувствительности (фиг. 3) содержит генератор 15 пилообразного напряжения, сумматор 16, первый и второй компараторы 17 и 18, элемент ИЛИ 19.

Релейный регулятор температуры работает следующим образом.

При помощи задатчика 2 производится установка эталонной величины регулируемого параметра - температуры статирования - на одном из входов усилителя 3 разбаланса. На второй вход усилителя 3 подается сигнал с датчика 1. Сигнал рассогласования (датчика и задатчика), усиленный в К раз при помощи усилителя 3 одновременно подается на компаратор 4 и вход широтно-импульсного модулятора 6, который вырабатывает импульсы постоянной амплитуды и с длительностью, зависящей от величины выходного сигнала усилителя 3. Сигнал с выхода щиротно-импульсного модулятора 6 поступает на усилитель 7 мощности и далее на выходной каскад на транзисторе 8, в коллектор которого включена верщина одной диагонали мостовой схемы 9, образованной контактами 10-13, к другой верщине этой диагонали подключен положительный полюс источника питания Е, а термоэлектрическая батарея 14 включена в другую диагональ мостовой схемы 9. При этом щиротно-импульсный модулятор 6 формирует пропорциональный закон, повышающий точность-регулирования температуры. Коммутацией контактов управляет компаратор 4, переключение которого происходит в момент отсутствия тока через термоэлектрическую батарею и контакты релейного элемента 5. При этом происходит изменение полярности тока через термоэлектрическую батарею.

На диаграммах (фиг. 2) в функции регулируемого параметра - температуры - обозначены кривые 20, 21 и 22 выходных напряжений, соответственно усилителя 3, компаратора 4 и щиротно-импульсного модулятора 6, и кривая 23 тока, протекающего через термоэлектрическую батарею 14.

Расщирение зоны нечувствительности происходит следующим образом.

Усиленный сигнал рассогласования поступает на вход сумматора 16, на второй вход которого подается сигнал с генератора 15 пилообразного напряжения. Суммарный,сигнал с выхода сумматора 16 подается на первые входы компараторов 17 и 18 зон регулирования, на вторые входы которых подаются опорные напряжения соответственно Uot, и иопд,определяющие зону ренулирования. В момент нахождения суммарного сигнала в зоне срабатывания компараторов 17 и 18 на их выходах, одном или другом, вырабатываются импульсы, длительностью пропорциональные сигналу рассогласования, которые через элемент ИЛИ 19

поступают на усилитель 7 мощности. Компараторы 17 и 18 зон регулирования формируют выходную характеристику регулятора с зоной нечувствительности.

Кривая 24 (фиг. 4) показывает зависимость выходного напряжения усилителя рассогласования от величины входного регулируемого параметра, кривая 25 - зависимость выходного напряжения генератора 15 в функции времени, кривая 26 - зависимость суммарного напряжения сумматора 16 в функции времени, Ua, Uon и -опорные напряжения соответственно компараторов 17, 18 и 4, кривые 27 и 28 изображают зависимость соответственно входных напряжений компараторов 17 и 18 от величины входного регулируемого параметра, кривая 29 - зависимость вьтходного напряжений элемента ИЛИ 19 от входных напряжений компараторов 17 и 18, кривая 30 - зависимость выходного напряжения компйратора 4 от величины входного

0 регулируемого параметра, кривая 31 - зависимость тока, протекающего через исполнительный элемент, от величины входного регулируемого параметра.

Использование щирЬтно-импульсного модулятора позволяет повысить точность регулирования температуры, а осуществление реверса тока, протекающего через термоэлектрическую батарею в момент нахождения выходного транзистора усилителя мощности в закрытом состоянии, повысить надежность регулятора.

0 Экономический эффeкt может быть получен в процессе эксплуатации предлагаемого изобретения за счет улучшения метрологических и эксплуатационных характеристик регулятора.

Предлагаемый регулятор температуры по сравнению с известными регуляторами обладает большей точностью поддержания температуры, что достигается введением щиротно-импульсного модулятора и усилителя мощности и, большей надежностью,

0 что достигается тем, что реверс напряжения, прикладываемого к исполнительному элементу, осуществляется в момент отсутствия тока через исполнительный элемент.

55Формула изобретения

первый компаратор и элемент ИЛИ, а также второй компаратор,входом подключенный ко входу первого компаратора, а выходом - ко второму входу элемента ИЛИ, второй вход сумматора соединен, со входом модулятора, а выход элемента ИЛИ - с выходом модулятор.а.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

иг. 2

JLflJlfi