Электротермическая вакуумная установка Советский патент 1981 года по МПК H05B1/02 G05D23/19 

(54) ЭЛЕКТРОТЕРМИЧЕСКАЯ ВАКУУМНАЯ УСТАНОВКА

I

Изобретение относится к автоматическому регулированию и может быть использовано для управления температурными режимами различных объектов при их электрическом нагреве в вакууме.

Известно устройство, предназначенное для обезгаживания, отжига и пайки изделий в вакууме и обеспечивающее автоматическое программное управление тепловьь ми процессами 1.

Использование в устройстве термопарь в качестве датчика не позволяет производить регулирование температуры выше 1600С так как в области более высоких температур надежность термопары и точность регулирования резко падает.

Наиболее близкой к предлагаемоей по технической сущности является электротермическая вакуумная установка, содержащая электропечь с резистивным нагревателем, подключенным к выходу регулируемого источника питания, управляющий вход которого связан с выходом компаратора, первый вход которого связан с датчиком тока эмиссии измерительного электрода, установленного внутри печн, а второй - с задатчиком температуры 2.

Однако такая установка не дает возможности регулировать температуру в области ниже 2000°С.

Цель изобретения - расширен 1е диапазона регулирования температур.

Указанная цель достигается тем, что

связь источника питания с компаратором осуществлена через последовательно включенные дополнительный компаратор и усилитель-ограничитель, связь входа компаратора с датчиком тока эмиссии осуществлена

JQ через логарифматор, установка снабжена измерительным преобразователем мощности нагревателя, выход которого подключен ко второму входу дополнительного компаратора, а выход задатчика температуры соединен с управляющим входом усилитеt5 ля-ограничителя.

На чертеже изображена блок-схема установки.

Установка содержит вакуумную электропечь 1 с резистивным нагревателем 2, подключенным к выходу регулируемого источника 3 питания. Внутри печи установлен измерительный электрод 4, подключенный через датчик 5 тока эмиссии и источник стабилизированного напряжения 6 к нагревателю 2. Выход датчика 5 через логарифматор 7 подсоединен к первому входу компаратора 8, второй его вход подключен к задатчику 9 температуры, к которому подключен также управляющий вход усилителя-ограничителя Ю. Вход усилителя-ограничителя 10 соединен с выходом компаратора 8, а выход - с первым входом дополнительного компаратора 11, второй вход которого связан с измерительным преобразователем 12 мощности, а выход - через усилитель 13 с управляющим входом источника 3 питания. Усилитель-ограничитель 10 содержит два дифференциальных усилителя 14 и 15 и диод 16. Первый вход дифференциального усилителя 14 служит входом, а его выход - выходом усилителя-ограничителя 10. Второй вход дифференциального усилителя 14 через диод 16 соединен с выходом второго дифференциального усилителя 15, выполняющим роль нуль-органа, первый вход KOTCIрого соединен с выходом дифференциального усилителя 14, а второй его вход служит управляющим входом усилителя-ограничителя 10. Устройство работает следующим образом, Выходной сигнал задатчика 9 температуры поступает на эба входа усилителя-ограничителя 10, причем на управляющий вход - непосредственно с выхода, а на другой вход - через компаратор 8. В начале нагрева, когда ток эмиссии с нагревателя 2 на электрод 4 отсутствует, с выхода компаратора 8 на усилитель-ограничитель 10 поступает весь сигнал задатчика 9, а не разность сигналов задатчика 9 и логарифматора 7. Усилитель 14 стремится к насыщению, однако, благодаря отрицательной обратной связи (усилитель 15, диод 16), сигнал на выходе усилителя 14 не может превысить величины сигнала (уровень ограничения), поступающего на второй вход усилителя 15, и поэтому выходной сигнал усилителя-ограничителя 10 равномерно нарастает пропорционально изменению сигнала задатчика 9. Выходное напряжение усилителя-ограничителя 10, которое является задающим для контура регулирования мощности нагрева (компаратор 11, измерительный преобразователь 12 мощности нагрева, усилитель 13 сигнала рассогласования, регулируемый источник 3 напряжения), поступает на компаратор 11, где сравнивается с сигналом измерительного преобразователя 12 мощности нагрева, затем усиливается усилителем 13 сигнала рассогласования и поступает на регулируемый источник 3 напряжения, который в зависимости от величины это го сигнала устанавливает мощность нагреза на нагревателе 2. По мере нагрева, по заданной программе, при достижении нагревателем 2 определенной температуры, достаточной для начала эмиссии электронов, в цепи нагреватель 2 - электрод 4 появляется ток, а следовательно, и сигнал обратной связи по температуре, который с дальнейшим подъемом последней быстро нарастает и становится практически равным сигналу задатчика 9. С этого момента выходной сигнал усилителя-ограничителя 10 изменяется пропорционально выходному сигналу компаратора 8 (так как уровень ограничения становится больще разности выходных сигналов задатчика 9 и логарифматора 7, включенного после датчика 5 тока эмиссии для линеаризации зависимости тока эмиссии от температуры нагревателя 2) и регулирование выполняется по двухконтурному принципу. При этом основным регулируемым параметром становится температура нагревателя 2, а вспомогательным - мощность нагрева. При охлаждении вначале до определенной температуры работа производится по двухконтурному принципу, затем с исчезновением сигнала обратной связи по току эмкссщ происходит автоматический переход на одноконтурное регулирование по мощности нагрева. Задатчик 9 температуры может быть выполненным программным, что обеспечивает автоматизацию подъема и снижения температуры по программе. Предлагаемое изобретение дает возможность автоматического программного управления температурным режимом в щироком диапазоне температур, что позволяет повысить эффективность и качество технологических процессов, выполняемых с помощью электротермической вакуумной установки. Формула изобретения Электротермическая вакуумная установка, содержащая электропечь с резистивным нагревателем, подключенным к выходу регулируемого источника питания, управляющий вход которого связан с выходом компаратора, первый вход которого связан с датчиком тока эмиссии измерительного электрода, установленного внутри печи, а второй - с задатчиком температуры, отличающаяся тем, что, с целью расширения диапазона регулируемых температур, связь источника питания с компаратором осуществлена через последовательно включенные дополнительный компаратор и усилительогранияитель, связь входа компаратора с датчиком тока эмиссии осуществлена через логарифматор, установка снабжена измерительным преобразователем мощности нагревателя, выход которого подключен ко второму входу дополнительного компаратора, а выход задатчика температуры соединен с управляющим входом усилителя-ограничителя.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

2.Авторское свидетельство СССР № 527839, кл. Н 05 В 1/02, 1976.