Устройство для регулирования температуры нагревателя Советский патент 1982 года по МПК G05D23/24 

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕГУЛИРОВАНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ НАГРЕВАТЕЛЯ

1

Изобретение относится к технике ререгулирования и контроля температуры ревания и может быть использовано в нагревных термостатах и других изделиях, в которых необходимо обеспечить постоянство заданной температуры нагревания при изменении температуры окружающей среды, и ее измерение. Известны мостовые схемы для измерения и регулирования температуры наг- реван11Я, работающие с использованием двух температурных зондов. Один из них включен в резистивный уравновешенный мост, другой выполнен в виде термопары и введен соответствующим образом 15 в термометрируемую зону, например в окрестность первого 1 .

В этих устройствах снижение температуры первого зонда приводит к включению . дежурного нагрева при помощи мосто1вой 20 схемы сравнения, а стабилизируемую температуру контролирует вторым зондом.

Недостатком подобных устройств является невысокая точгюсть контроля, обус-

ловпенная как введением в термометрируемую зону второго зонда, искажающим температурное попе, так и влиянием его . установки относительно нагреваемого объекта.

Известны также мостовые устройства для измерения и регулирования температуры нагревания, работающие с исполь зрванием одного температурного зонда 2 и 3.

Недостатком этих устройств является наличие погрешности при изменении температуры окружающей среды, более конкретно - погрешности от влияния температуры окружающей среды на сопротивление подводящих проводов, предназначенных для подключения терморезистора, который расположен в нагреваемой области на большом расстоянии от устройства.

Наиболее близким к предлагаемому техническим решением является устройство, в котором этот недостаток устраняется путем включения терморезисгора по .5-х ; проводной схеме 4 . 3957 Однако компенсация погрешности в этом устройстве- обеспечивается только при одной температуре окружающей среды и не обеспечивается в диапазона темпеЦепь изобретения - повышение точности регулирования. Поставленная цель достигается тем, что в устройство для регулирования температуры нагревателя, содержащее резистивный мост, в одно из плеч которого включен расположенный дистанционно от-, носительно моста терморезистор, парал- лельно которому включен высокоомный вольтметр, а в выходную диагональ моета включендифференциальный усилитель. на выходе которого установлен нагрева- тель, введен усилитель с отрицательной обратной связью, в которую включен резистор плеча моста, смежного с термозависимым плечом, причем одиИ из выходов усилителя с обратной связью подключен к одному выходу входной диагонали моста, а другой - к выводу терморезис тора, связанному с другим выводом входной диагонали моста., Стабилизатор тока выполнен в виде усилителя с отрицательной обратной , связью, в цепь которой включено сопротив ление плеча моста, смежного с термозавис1Ш1ым плечом, и находящегося с ним в одной ветви по току. На фиг. 1 представлена схема предлагаемого устройства для измерения и регулирования температуры нагревания; на фиг. 2 - ее эквивалентная схема. Устройство содержит резистивный урав новешенный .мост, в плечи которого вклю чены термозависимое сопротивление 1 ,(R) используемое екак датчик температурь рег лируемый резистор 2 (}, служащий для задания требуемого значения температз ры непостоянные резисторы 3 и 4(R,R). Мост выполнен равноплечим, но можвт быть выполнен также с симметричными плечами {R . В выходную диагональ моста включены входы дифференциального усилителя 5, на выходе которого установлен источник питания нагревателя. В принятом варианте выполнения дифференциальный усили тель 5 нагружен электронагревателем 6, введенным в тепловую связь с термозависимым сопротивлением 1, в частности путем установки на нем. Элемерты JL и 6 размещены в нагреваемой термометрируемой области 7, расположенной на большом расстоянии от устройства. 24 Во входную диагональ моста включенстабилизатор тока, пpoтeкaющe o по тёрморезистору 1, например, в виде усилителя 8 с глубокой отрицательной обратной СВЯЗЬЮ, в цещ, которой включен резистор 4 плеча моста, смежного с термозависимым плечом с резистором 1 и находящегося с ним в одной ветви по току. Величина тока, протекающего по указанной ветви моста не зависит от величины сопротивлений 1 и 9 (фиг. 2). Терморезистор 1 включен по трехпроводной схеме при помощи подводящих проводов 9-11 (фиг. 1). На фиг. 2 вносимые ими равные сопротивления показаны в виде резисторов 9 - ll( В об1цем случае достаточным является соблюдения условия Rg R,Q (. Параллельно вынесенному герморезистору 1 (фиг. 1) включен -индикатор 12 температуры в виде высокоомного вольтметра, Устройство работает следующим образом. Задание требуемого значения температуры t, нагревания в нагреваемой облаоти 7 производится с помощью регулируемого резистора 2. Соответствующим изменением сопротивления резистора Rj включенная мостовая схема уравновешивается при to , когда Температура ig индицируется на измерительном приборе 12. Отклонение (уменьшение) температуры от tg приводит к появлению сигнала ошибкк в выходной диагонали моста, которая усиливается схемой 5 и подается на нагреватель 6. Последний, нагревая область 7 и терморезистор 1, изменяет его сопротивление До восстановления равновесия моста при о . когда ошибка сводится к нулю и подача энергии в область 7 прекращается. Стабилизированная темпера ура i индицируется на приборе 12. Использование уравновешенного моста, в котором терморезистор включен по трехпроводной схеме, а измерение температуры производится при балансе моста с помощью вольтметра, подключенного к вынесенному термозависимрму сопротивлению, исключает погрешность показаний от влия температуры i, окружающей среды на сопротивление подводящих проводов 9 - 11 IфиRq R Q R(l), одинаковом сопротивлении плеч моста (или R + RI RIO, 63 ... (2) и стабилизации тока термозависимого сопротивления ,, .(3). Условие (1) выполняется во всем диапазоне взмененвй i , условие (2) при ревности моста, например, при i диахшзона рабочих температур. Условия (1) и (2) ярляются неприменными при включении терморезистора по трехпроводной схеме, дополнительное упоминание их не является обязательным. Необходимость стабилизации тока тер морезистора (условие 3) обусловлено следующим. Включением терморезистора моста по трехпроводной схеме компенсируется погрешность от влияния на сопротивление подводящих проводов и равновесие моста При изменении t равновесие моста не нарушается и погрешность не возникает. Однако, при этом изменяется сопроти&ление моста, и следовательно, величины токов в его ветвях. В результате при сохранении равновесия моста показания вольтметра, подключенного к вынесенному терморезистору, зависят от сопротив ления подводящих проводов. Стабилизация тока в ветви, включающей терморезистор/исключает эту зависимость и связанную с ней погрешность. Формула изобретения Устройство для регулирования темпе ратуры нагревателя, содержащее резисти& ный мост, в одно из плеч которого вклк 9 2 чен расположенный дистанционно относительно моста терморезистор, параллельно .которому включен высокоомный вольтметр, а в выходную диагональ моста включен дифференциальный усилитель, на выходе которого установлен нагреватель, отличающееся тем, что, с целью повышения точности регулирования, в устройство введен усилитель с отрицательной обратной связью, в которую включен резистор плеча моста, смежного с термозависимым плечом, причем один вз выходов гсилителя с обратной связью 1юдключен к одному выводу входной диагонали моста, а другой - к выводу терморезистора,, связанному с другим выводом входной диагонали. Источники информайин, принятые во внимание при экспертизе irprocceed-tn s ol the Lu&Wnie o{ En rronmertqE Sciences.AhmeJE Techh-icaC MeeUn,l964,pp.6b-l-65. 2.Патент Великобритании Ms 1290164, КЛ. q 05 D 23/24, опублик. 1972. 3.Патент Великобритании № 1442981. КЛ. q 05D 23/24, опублик. 1976. 4.Орнатский П. Н. Автоматические измерения и приборы. Киев, Вшца школа, 1980, с. 176-177 (прототип).

фе/г.

(f/f.l