Устройство для регулирования температуры Советский патент 1982 года по МПК G05D23/22 

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕГУЛИРОВАНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ

Изобретение относится к автоматике и может быть использовано в системах управления тепловыми процессами, в час тности для автоматического регулирован электрических печей. Известны устройства регулирования температуры, основанные на сравнении с налов датчика температуры и задающего устройства и состоящие из нагревателя, термопары, задатчиков,-компаратс а и усилителя мощности l и Недостатками этих устройств являютс пониженная точность поддержания температуры вследствие сравнения сигналов только по амплитуде и зависимость режимов работы входящих узлов от нагфя- жения питания и условий эксплуатации. Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является регулятор температуры нагревательного элемента, содержащий нагреватель с термопарой, генератор импульсов, компаратор (на двух транзисторах, соединенных по схеме дифференциального усилителя) с задающим устройством на одном из его входов, узлом запрета в виде триггера Шмитта и соединенный с нагревателем силовой усилитель 3j. Подача энергии к нагревательному элементу постепенно увеличивается или уменьщается в соответствии с изменением пилообразного выходного сигнала генератора, у15)авляемого сигналом, соответствующим температуре нагревательного элемента. Однако точность поддержания температуры регулятора недостаточно высока вследствие того, что прк падении температуры ниже уровня регулирования точность .поддержания температуры определяется постоянной времени разряда емкости, а также наличием дрейфа нуля дифференциального усилителя, сущетсвенной зависимости характеристик генератора пилообразного нагфяжения, управляющего подачей энергии к нагревательному эл менту, от изменения напряжения питания и нестабильности уровня срабатывания порогового устройства. 39 Цель изобретения - повышение точности и расширение области применения устройства. Указанная цель достигается тем, что устройство для регулирования температуры содержащее, термодатчик, основные генератор импульсов и компаратор, с выходом котфого связан элемент запрета, а с одним из входов - задатчик температуры, а также усилитель мощности, к выходу которого подключен нагреватель содержит соединенные последовательно модулятор, первый интегратор, дополнительный компаратср, к одному из выходо которого подключен второй интегратор, и элемент И, а также включенные последовательно дополнительный генератор им пульсов и формирователь пилообразного напряжения, выходом подключенный к другому входу дополнительного компаратора. Выход второго интегратора через элемент запрета связан со вторым входом элемента И, третий вход которого подключен к другому выходу дополнительного генератора импульсов, а выход ко входу усил№геля мощности, причем термодатчик и основной генератор импульсов связаны с первым и вторым входами модулятора, второй выход которого подключен ко второму входу основного компаратора. На фиг. 1 представлена функциональная схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 - диаграмма его работы. Устройство содержит нагреватель 1, расположенный в тепловом контакте с термодатчиком 2, выход которого соединен с одним из входов модулятора 3, Второй вход которого соединен с основным генератором 4 импульсов, а один из выходов соединен с одним из входов основного компаратора 5, второй выход соединен со входом первого интегратора 6, выход которого через дополнительный компаратор 7 соединен со .входом второго интегратора 8, соединенного с элементом 9 запрета, второй вход которого через компаратор 5 соединен с задатчиком 10 температуры, а второй вход дополнительного компаратора 7 через формирователь 11 пилообразного напряжени соединен с дополнительным генератором 12 импульсов, второй вход которого соеди нен с элементом И 13, другие входы кото го соединены с выходами дополнительного компаратора 7 и элемента 9 запрета а выход соединен со входом усилителя 14 мощности, управляющего нагреватеяем 1. 9 Устройство работает следующим образом. С выхода термодатчика 2 сигнал в виде ЭДС поступает на вход модулятора 3, преобразующего импульсы генератора 4, которые после усиления поступают на вход интегратора 6 и вход компаратора 5, где амплитуда этих импульсов сравнивается с постоянным сигналом ; аадатчика 10, соответствующего устанавливаемой температуры. При превышении сигнала задатчика Ю выходной сигнал компаратора 5 опрокидывает элемент 9 запрета, выходной импульс которого при этом закрывает элемент И 13, что приводит к отключению нагревателя 1. При охлаждении нагревателя 1 ниже устанавливаемой температуры проинтегрированный интегратором 8 сигнал с компаратора 7 опрокидывает элемент 9 запрета, открывая элемент И 13 и тем самым включая нагреватель I. На один из входов дополнительного компаратора 7 поступают импульсы, усредненные интегратором 6, а на второй.вход поступают импульсы с .генератс а 12 че рез формирователь 11 пилообразного напряжения. Компаратор 7 вырабатывает импульсы, длительность которых уменьшается с возрастанием проинтегрированного сигнала. Выходные импульсы U (фиг. 2) с генератора 4 импульсов модулируются сигналом 0/1 с термодатчика. Промодулированный сигнал U-j сравнивается с задающим сигналом П- При превышении модулированным сигналом и сигнала U.(O задатчика выходной сигнал :(J компаратора О1рокидывает элемент запрета, выходной импульс Up которого при этом закрывает элемент И 13, что приводит к отключению нагревателя. Сформированные импульсы U с дополнительного генератора 12 сравниваются .с проинтегрированным сигналом Ue термодатчика на дополнительном компараторе 7. Затем гфоинтегрированный сигнал Ug управляет усилителем 14 мощности. Длительность импульсов Ug с интегратора уменьшается при приближении к устанавливаемой температуре. Таким образом, постепенное уменьшение доз энергии, поступающих в нагреватель вплоть до полного выключения нагревателя, обеспечивает высокую точность регулирования температуры.

Формула изобретения

Устройство для регулирования температуры, содержащее термодатчик, основные reHepaTqp импульсов и компаратср, с выходом которого связан элемент запрета, а с одним из входов - задатчик температуры, а также усилитель мощности, к выходу которого подключен нагреватель, отличающееся тем, что, с целью повышения точности и расширения области применения устройства, оно содержит соединенные последовательно модулятор, первый интегратор, дополнительный компаратор, к одвом из выходов которого подключен интегратор, и элемнет И, а также включенные последовательно дополнительный генератор импульсов и формирователь пилообразного напряжения, выходом подк люченный к другому входу дополнительного компаратора, выход второго интегратора через элемент запрета связан со вторым входом элемента И, третий . вход которого подключен к другому выходу дополнительного генератора импульсов, а выход - ко входу усилителя мощности, причем термодатчяк и основной генератор импульсов связаны с первым и вторым входами модулятора, второй выход которого подключен ко второму входу основного компаратора.

Источники информации, тфинятые во внимание при экспертнде

№ 13О4273, кл. G 051) 3/22, опублик. 1972.

№ 1395148, кл. G 05TD 23/22, опублик. 1975 (прототип).

u

и,