Регулятор температуры Советский патент 1981 года по МПК G05D23/24 

1

Изобретение относится к области приборостроения, может быть использо вано для точной поддержки заданной температуры, закрепления изображения электрофотографических аппаратов и применено в любой области техники, где требуется высокая стабильность поддержания температуры.

Известен регулятор температуры, содержащий задатчик температуры, датчик температуры, формирователь управляющих импульсов и исполнительный орган 1 .

Недостатками такого регулятора температуры являются температурная нестабильность управляющих фазовых сигналов и появление ударных токов в момент максимального напряжения на нагрузке (нагревателе) при включении тиристора. Кроме того, возникающие ударные токи служат источником радиопомех и чем больше ток нагрузки, тем больше радиопомехи, для устранен ния которых требуются дополнительные

фильтры, что усложняет наладку и увеличивает габариты устройства. При. включении тиристора в момент максимального напряжения может увеличиться критическая скорость нарастания тока (дается по справочникам). Это может вывести тиристор из строя, поэтому следует выбирать более мощный тиристор, чем требует коммутируемая нагревательная установка.

10

Наиболее близким по технической , сущности к изобретению является регулятор температуры 2, в котором термочувствительный мост, связанный со входом аналого-цифрового преобра зователя (АЦП), управляет включенным последовательно с нагревателем симисторным исполнительным органом.

Недостатком данного устройства является то, что работу триака (симистора) определяют параметры одновибратора, т,е, стабильность схемы зависит от стабильности параметров одновибратора (бесстабильный мультивибратор), схема работает в релейном режиме - (при достижении температуры нагреватель отключается), и может возникнуть колебательный процесс, в силу тепловой инерционности, Кроме того, триак может отпираться в любой момент времени между полным, и половинным периодом питающего напряжения, что может вызвать ударные токи и быть источником радиопомех. Целью изобретения является повышение точности поддержания заданной температуры. Эта цель достигается тем, что регулятор температуры, содержащий термочувствительный мост, подключенный к информационному входу АЦП через операционный усилитель, а также включенные последовательно с первой выходной обмоткой питающего тран форматора симисторный исполнительный орган и нагреватель, содержит также инвертор, подключенные ко второй выходной обмотке питающего трансформатора и соединенные последовательно выпрямитель, первый и второй формирователи импульсов. Выход первого формирователя импульсов подключен к синхронизирующему входу АЦП, выход которого через инвертор соединен с управляющим входом второго формирователя импульсов, выходом связанного с управляющим электродом симисторного исполнительного органа. - На фиг.1 показана функциональная схема устройства; на фиг, 2-диаграмма его работы. Устройство содержит термочувствительный мост 1 с датчиком 2 и задатчиком 3 температуры, операционный усилитель 4, АЦП 5 состоящий из компаратора 6, резисторной матрицы 7 генератора 8, имеющего частоту генерации значительно больше частоты питающего напряжения (около 1 - 2 к счетчика 9, реверсивного счетчика 10 логических элементов, а также питающий трансформатор 11, выпрямитель 1 первый 13 и второй 1+ формирователи импульсов, инвертор 15, симисторный исполнительный орган 6, нагреватель 17 и пороговый элемент 18. Устройство работает следующим образом. Работа его основывается на том, что выделяемая на нагревателе мощность в единицу времени пропорциональна частоте сети, так как частота 82 . 4 сети равна 50 Гц, а выделяемая на нагревателе мощность, как положительного так и отрицательного полупериода равны, получается, что выделяемая за секунду мощность равна мощности импульса одного полупериоДа, умноженного на 100 (при частоте 50 Гц, полупериод равен 100) . . ° Д РПОЛ полная мощ- , ность , . - мощность одного полу периода. Из этого следует, что каждый импульс полупериода несет сотую долю полной мощности (1 полной мощности). Таким образом, пропуская или ограничивая определенное количество полупериодов напряжения, приложенного к нагревателю и равномерно распределенного во времени, можно регулировать мощность на нагревателе от 1% до 100 с шагом 1%. На выходе -выпрямителя 12 вырабатываются импульсы частотой ЮГц, которые поступают на первый формирователь импульсов 13, где формируются короткие импульсы в момент переходе напряжения через нуль. С выхода формирователя 13 импульсы поступают на синхронизирующий вход АЦП 5 и на второй формирователь импульсов 1A. После установки задатчиком 3 нужной температуры происходит разбаланс термочувствительного моста 1, и на выходе усилителя 4 появляется максимальное напряжение разбаланса, поступающего на вход АЦП 5. АЦП 5 в зависимости от напряжения разбаланса формирует сигнал управления, поступающий на-формирователь импульсов Н, который определяет количество импульсов, пропускаемых симисторным исполнительным органом 16 на нагреватель 17. По мере возрастания температуры до нужного предела шаг за шагом уменьшается мощность на нагревателе 17 до тех пор, пока не наступит тепловое равновесие. Любое изменение температуры вызовет разбаланс термочувствительности моста 1. Соответственно изменяется напряжение на выходе усилителя k, который в свою очередь, увеличит или уменьшит подаваемую на нагреватель 17 мощность. Достижение необходимой температуры происходит очень плавно. Если требуется быстро достигнуть определенной температуры, то в схему следует включить пороговый элемент 18 (показан пунктиром). Порог срабатывания устанавливают близким к напряжению равновесия на выходе усилителя А (около нуля). Пороговый элег мент 18 независимо от состояния АЦП 5 разрешает формирование всех управляющих импульсов, и на нагреватель 17 поступает полная мощность. Как только температура приблизится к требуемой, на выходе усилителя k появится сигнал, и состояние порогового элемента 18 изменяется. По достижении нужно З температуры нагреватель 17 выделяет такую мощность, которая необходима для поддержания теп лового равновесия. Формула изобретения Регулятор температуры, содержащий термочувствительный мост, подключен-ный к информационному входу аналогоцифрового преобразователя через операционный ycил ;тeль, а также включенные последовательно с первой выходной обмоткой питающего трансфор,матора симисторный исполнительный ор 4 ган и нагреватель., отличающийся тем, что, с целью повышения точности работы регулятора, он содержит инвертор, а также подключенные ко второй выходной обмотке питающего трансформатора и соединенные последовательно выпрямитель, первый и второй формирователи импульсов, причем выход |Первого формирователя импульсов подключен к синхронизирующему входу аналого-цифрового преобразователя, выход которого через инвертор И соединен с управляющим входом второго формирователя импульсов, выходом связанного с управляющим электродом симисторного исполнительного органа. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР № 608132,кл. G 05 О 23/19, 1978. 2. Патент ФРГ № , кл. G 05 D 23/2А, опублик.в 1976(прототип) . Г i} У / -ЧИЗ

-, IЬ

/, / г п п п п п п пп п п ппппппппп х х /л хч V/ ч/ ч/ ч/ ч/

лл

fe/ п п п п п п п п п п п ппппппппп п / /% /X / ЧУ ч/ ЧХ Ч ЧХ N