Устройство для регулирования температуры Советский патент 1981 года по МПК G05D23/19 

() УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕГУЛИРОВАНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ

I

Изобретение относится к автоматическому управлению и может быть использовано в широтно-импульсных системах регулирования температуры, когда напряжение питающей сети изменяется в широких пределах. Изобретение также может быть использовано для автоматического регулирования электрической мощности других объектов.

Наиболее близким по технической сущности является устройство, использующее способ широтно-импульсного регулирования температуры посредст.вом изменения длительности силовых импульсов, напряжения, подаваемых в нагреватель от питающей сети, при неизменном периоде следования этих импульсов. Длительность силовых импульсов при этом формируется прямо пропорциональной разностью между напряжением задания и напряжением датчика температуры D Недостаток устройства заключается в том, что при изменении напряжения питающей сети в системе возникает iпереходный процесс, которыйведет к ухудшению качества регулирования

Цель изобретения - повышение точности устройства.

Поставленная цель достигается тем, что ycтpoйctвo для регулирования

10 температуры, содержащее последовательно соединенные первые интегратор и нуль-орган, датчик и задатчик температуры, подключенные ко входам элемента сравнения, силовой ключ и

ts подключенный к его выходу нагреватель :содержит соединенные последовательно вторые интегратор и нуль-орган, причем выход первого нуль-органа связан со входом второго интегратора,

20 выход второго нуль-органа связан со входом силового ключа, а другой вход второго нуль-органа подключен к входу элемента сравнения.

На фиг.1 представлена структурная схема устройства для регулирования температуры; на фиг.2 - временные диаграммы, поясняющие принцип работы устройства.

Сущность способа, используемого в устройстве для регулирования темпе ратуры, поясняется следующими формулами. Средняя мощность нагревателя при широтно-импульсном регулировании выражается уравнением

Р - (1)

ЧсР-я; -- ()

где }ц - напряжение питающей сети; R - сопротивление нагревателя; t - длительность силового

импульса; Т - период следования силовых

импульсов.

Для достижения инвариантности устройства по отношению к питающему напряжению связывается период следования силовых импульсоб с питающим напряжением зависимостью

(2)

где К . и К л - масштабные коэффициенты,

а длительность силовых импульсов формируется по закону

(3)

Ч

и

п

где и у - напряжение датчика температуры,

и л - напряжение задания) Кп - масштабный коэффициент.

Подставляя (2) и (З) в (1), имеем

„ 1 i|..

Vepr ц т йц JM. и

Из этого выражения следует, что используемый в устройстве способ регулирования температуры обеспечивает инвариантность системы регулирования температуры по отношению к напряжению питающей сети.

Формирование периода следования силовых импульсов Т, пропорционального питающему напряжению и |Поясняется временными диаграммами Д -,и Д..

Напряжение линейной развертки llp(t периодически сравнивается с напряжением , и в момент равенства Up (t) К и„ формируются кратковременные импульсы, временный интервал между которыми и является периодом следования силовых импульсов. Одновременно с формированием кратковременных импульсов происходит сброс развертки Up(t) до нуля. Развертывающее напряжение Up(t) имеет неизменную крутизну

(i

-zCOnS-t . ut Формирование длительности силовых импульсов поясняют временные диаграммы Д 3 и Дф Кратковременные импульсы диаграммы Д запускают линейную развертку Up2(t), крутизна которой прямо пропорциональна напряжению питающей сети

- -u,/j

/ , .

Силовые импульсы начинаются в моменты начала развертки ирЛг) и заканчиваютсяе моменты равенства напряжений Up Ctu) Ъ Ц,- Длительность силовых импульсов при этом

Временная диаграмма силового сигнала для напряжения и переменного тока приведена на диаграмме Д. Диаграммы ча рис.2 аналогичны соответствующим диаграммам Д -Дстого же рисунка, но выполнены они для питающего напряжения Ул, причем

Ч -Устройство состоит из первого и

второго интеграторов 1 и 3, первого и второго нуль-органов 2 и t силового ключа 5 нагревателя 6., датчика температуры 7, задатчика температуры

8 и элемента сравнения 9.

Устройство работает следующим образом.

Интегратор 1, на вход которого подано неизменное напряжение U,, выдает линейно возрастающее напряжение Up(t), которое нуль-органом 2 периодически сравнивается с напряжением К,,и. В момент равенства указанных напряжений с выхода нуль-органа 2 выдается импульс на интегратор 3 и одновременно Up.(t) сбрасывается до нуля. Период следования си-ЛОВЫХ импульсов при этом Т K,|Uy,.

При получении импульса от нульоргана 2 интегратор 3 начинает формировать линейно-возрастающее напряжение Up-(t), крутизна которого пропорциональна питающему напряжению

&Up

at

Нуль-орган k формирует длительность силового импульса от момента начала роста напряжения Up,j(t) до момента его сравнения с Uy. Длительность силовых импульсов при этом

UrJ%

tnKQ Utt

Напряжение питающей сети с помощью силового ключа 5 подается на нагревательный элемент 6 в течении длительности силового импульса t.

Применение изобретения дает экономический эффект, выражающийся повышением коэффициента мощности системы, а также приводит к упрощению устрой8817026

ства за счет удаления дорогостоящих стабилизаторов напряжения.

Формула изобретения

Устройство для регулирования температуры, содержащее последовательно соединенные первые интегратор и нуль-орган, датчик и задатчик температуры, подключенные ко входам элемента сравнения, силовой ключ и подключенный к его выходу нагреватель, отличающееся тем, что, с целью повышения точности устройства,

оно содержит соединенные последова-. тельно вторые интегратор и нуль-орган, причем выход первого нуль-органа связан со вжодсЗи второго интегратора, выход второго нуль-органа

связан со входом силового ключа, а другой вход второг о нуль-органа подключен к выходу элемента сравнения.

Источники информации,

принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР № , кл. G 05:0 23/19, 197 (прототип).