Пропорциональный регулятор температуры Советский патент 1982 года по МПК G05D23/19 

(54) ПРОПОРЦИОНАЛЬНЫЙ РЕГУЛЯТОР ТЕМПЕРАТУРЫ

Изобретение относится к теплотехн 1ческому приборостроению и может быть использовано при разработке точных регуляторов температуры для объектов с малой тепловой инерционностью. По основному авт. св. № 491123 изьестен регулятор, который содержит датчик температуры, соединенный через УПТ со входом нуль-органа, регулирующий элемент, подключенный- к нагревателю, генератор пилообразного напряжения и последовательно соединенные формирователь синхронизирующих импульсов, эле мент совпадения и формирователь импуль сов управления, выход которого подключе ко входу регулирующего элемента, а выход генератора пилообразного напряжения подсоединен ко второму входу нуль-орган выход которого подключен ко второму входу элемента совпадения. В данном случае коммутация происходит только при переходе сетевого напряжения через ноль, а пропорциональное регулирование .осуществляется за счет изменения целог Числа полупериодов тока, пропускаемого Через нагрузку за .фиксированный промежуток времени, определяемый длительностью .периода пилообразного напряжения rin . с увеличением длительности данного периода повышается плавность регулирования, но, вместе с тем, растет величина пульсации температуры. Достижение компромиса этими факторами становится все более затруднительным по мере снижения тепловой инерционности объекта, расширения температурного диапазона и повышения требований к точности регулирования. Цель изобретения - повышение точности регулятора за счет улучшения плавности регулирования без удлинения периода пилообразного напряжения и расширение области применения. Указанная цель достигается тем, что в пропорциональный регулятор температуры вводится последовательно соединенные R5 -триггер, интегратор, вторые нуль39/prafT, формирователь импульсов управлен н регулирующий элемент, причем первый и iiTopoft входы R S -трнгг-ера связаны со BTOpfiiMH выходамр соответственно перво го нуль-органа и формирователя синхро™ П Зируюших импульсов. Тем самым в регулятор вводится вспогч- агательный маломошпын капал регулирования темпера турь, позволяюпшй D теченпо периода пилообразного напряжения создать небольшой дополнительный теплогзой поток к:омпенсирую.ший разницу межлу требующимся и реально обеспечиБаег--ьТ 1 осиов нагревателем тепловык-гн потоками, Всноч.гогательный нагреватель в ряде слу чаев удобнее питать от маломощного источника постоянного тока, ис.нолЕэзуя в качестве регулирующего элемента транзистор в ключевом режиме, В этом случае общий тепловой поток, подводимый к объекту может регулироваться без всякой дпскретности,от нуля до максима,пьного значения. Оптимальная моинюсть в спомогатель ного нагревателя определяется выражегде Р ющность вспомогательного нагревателя; мощность основного нагревателя ; период следован 15т синхроимпульсов ; иерио/д пилообразного напряжения. В этом случае ука.за1П1ая мощность будет минимальной, а точность работы регулятора максимал.ьной, . так как динамический диапазон вспомогательного канала охватывает весь период пилообразного напряжения. Если в системе оказывается целесообразным питать вспомогательный нагре ватель от той же сети переменного тока что и основной, а в качестве регулир ао шего элемента используется тиристор или симистор. то для устранения помех в сети его коммута7дая производится также в момент перехода питающего напряжения через ноль. Для этого мемчд вторым нулгэ-органом и формирователем управпяюшего сигнала включен второй элемент совпадения, вторым входом соединенный с третьим выходом формирователя синхронизирующих импульсов. . На фиг, 1 приведена блок-схема пре лагабмого устройства ; на фиг. 2 - време1шые ., поясняющие его работу. 0 Пропорш ональный регулятор текнторатуры включает в себя датчик .1 темне татурь, усилитель 2 постоянного тока. УПТ, первый нуль-орган 3, генератор 4 пилообразного напря дания, формирователь 5синхронизируюшюс импульсов, первый элемент 6 совпадения, первый формирователь 7 импульсов управления, первьнТ регулирующий элемент 8, первый нагреватель 9, RS-триггер 10, интеграт-ор 11, вторые нуль-орган 12, формирователь 13 импульсов унравле(, регул)рующий элемент 1-4, нагреватсшь 15, элемг ,т Ю совпадения. С / атчика 1 температуры на УНТ 2 поступает сигнал, Г ропориио11олыи-.й тйг-.-;пературе . С кыхода УПТ спимается уровень, пропорт;оиалг,ный отклонению этой температуры от заданного значения (фиг. 2в, нункпрная линия). Ука , занный уровень поступает на одни вход нуль-органа 3, На его второй вход поступает пилообразное напряжение с генератора 4 (фиг, 2в, сплошная линия}. В момент . равенства уровней, поступа ощих с УПТ и генератора пилообразного напряжения, срабатывает нуль-орган 3 (фиг.2г). При этом разрешающий сигнал поступает на один вход элемен1а 6 соЕпадения. На второй его вход поступают синхроимпульсы с формирователя 5 (фиг.. 25}, тшчало которых соответствует переходу через нуль напрях4ения, питающего нагреватель 9 (фиг. 2йХ Сигнал снимаемый с выхода элемента 6совпадения, через формирователь 7 (уиг. 21} поступает на регулирующий элемент 8, который на соответствуюишй промежуток времени подает питание на нагреватель 9. Таким путем осуществляется грубое регулирование мощности, подводимой к объекту, с интервалом дискретности в один нолупериод сетевого напряжения. Канал плавного регулирования работает следующим образом. При срабатывании нуль-органа 3 перепадом его выходного нанряжения запускается триггер 10. Возврат его в исходное состояние осуществляется бли кайщим синхроимпульсом от формирователя 5. Этот сигнал (фиг. 2ft) поступает .на интегратор 11. Уровни входного сигнала должны, быть подобраны так, чтобы скоросгь нарастания его выходного напряжения была во столько раз боньи е скорости спада, во сколько раз мощнсють нагревателя 9 больше монгности .нагревателя 15. В оптимальном случае это отношение равняется отношению длитель ностей периодов пилообразного напряжения и синхроимпульсов. В этом случае при максимальной ошибке канала грубог регулирования, равной периоду следования синхроимпульсов, канал точного регулирования подключен в течение всего периода пилы. Выходное напряжение интегратора (ф1ет;. 25) поступает на вход нуль-органа 12. В промежутке времени, когда эт напряжение выше исходного уровня, с ег выхода снимается напряжение (фиг. 2S) которое поступает на формирователь 13 сигнал которого (фиг. 2 и) переводит в проводящее состояние регулирующий эле мент 14, через который запитываегся нагреватель 15. Такая схема целесообразна при питании нагревателя 15 от маломощного источника постоянного тока и при использовании в качестве элемента 14 транзистора. В случатэ, если указанный нагревател запитывают от сети переменного тока, а в качестве регулирующего элемента используется симистор или тиристор, для привязки момента его включения к переходу сетевого напряжений через нуль мелоду выходом нуль-органа 12 и выхо.дом формирователя 13 управляющего включается элемент 16 совпа- Риг. О дения, на второй.вход которого подаются синхроимпульсы с формирователя 5. Формула изобретения 1. Пропорциональный регулятор температуры по авт. св. f 491123, отличающийся тем, что, с цепью повышения точности регулятора, он содержит последовательно соединенные RS -триггер, интегратор, вторые нульорган, формирователь импульсов управления и регулирующий элемент, причем первый и второй входы RS -триггера связаны со вторыми выходами соответственно первого нуль-органа и формирователя синхронизирующих импульсов. 2. Регулятор по п, 1, о т л и чающийся тем, что, с целью расширения области применения, он содержит второй элемент совпадения, включенный между вторыми нуль-органом и формирователем импульсов управления, а вторым входом соединенный с третьим выходом формирователя синхронизирующих импульсов. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР 491123, кл.О; 05 D 23/19, 1974 прототип).

«kx

/X /л /