Система автоматического регулирования температуры Советский патент 1982 года по МПК G05D23/19 

(5k) СИСТЕМА АВТОМАТИЧЕСКОГО РЕГУЛИРОВАНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ

Изобретение относится к автоматич ке и вычислительной технике и может быть применено в тех областях, где необходимо обеспечить управление нагревательными элементами большой мощ ности. Известны изодромные регуляторы, которые в системах переменного тока строятся на основе электромеханических интегрирующих приводов. В изодро ном регуляторе для преобразования угла поворота выходного вала интегри рующего привода в напряжение, меняющееся по амплитуде, устанавливают линейные вращающиеся трансформаторы (ЛВТ). Затем суммируют сигналы интегрального канала и прямой связи в виде напряжений, меняющихся по ампли туде. В таких системах сигнал paccor ласования на выходе датчика в устано вившемся режиме равен нулю Cl. Наиболее близкой по технической сущности к предлагаемой является система автоматического регулирования, температуры 2. Системы регулирования температуры: такого типа имеют ряд недостатков. Во-первых, для работы широтно-импульс ных преобразователей необходимо сигналы переменного тока преобразовать в постоянный ток с учетом фазы с по- . следующей фильтрацией. Во-вторых, в известных схемах шйротно-и1пульсных преобразователей ширина импульса увеличивается с увеличением сигнала от О до 180°. Однако для управления тиристором необходимо, чтобы управляющий импульс при увеличении сигнала изменялся от 180 до 0°,что требует значительного усложнения широтно-импульсного преобразователя. Цель изобретения - повышение точности системы. , Поставленная цель дости)-ается. теМ, что в систему автоматического регул рования температуры,,содержащую после|довательно соединенные датчик, уси396литёль прямой связи, сумматор, формирователь импульсов, тиристорный усилитель мощности и нагревательный элемент, а также интегрирующий привод, входом подключенный к датчику, введен электромеханический фазовращатель, вход которого связан с выходом интегрирующего привода, а выход - со вторым входом сумматора. На фиг. 1 изображена блок-схема системы автоматического регулирования температуры; на фиг. 2,а,б,в векторные диаграммы напряжений на выходе интегрального канала U, усилителя прямой связи Сп и сумматора О эпюры напряжений на выходе формирователя импульсов ифи и нагрузке UH для различных случаев фазовых сдви гов результирующего вектора управляющих напряжений Uj; относительно напряжения сети V... Система регулирования температуры (фиг. 1) содержит датчик 1 амплитудно-модулированного сигнала, усилитель прямой связи 2, интегрирующий привод .3, электромеханический фазовращатель , сумматор 5 формирователь 6 импуль сов, тиристорный усилитель 7 мощности и нагревательный элемент 8. Система регулирования температуры работает следующим образом. Сигнал рассогласования с датчика 1 амплитудно-модулированного сигнала поступает на входы усилителя прямой связи 2 и интегрирующего привода 3С выхода фазовращателя , кинематичес ки связанного с интегрирующим приводом, на вход сумматора 5 поступает изменяющееся по фазе напряжение несущей частоты постоянной амплитуды. На другой вход сумматора 5 поступает йзменяющ.ееся по амплитуде напряжение с выхода усилителя прямой связи. Таким образом (фиг. 2), в системе осуществляется суммирование изменяющегося по фазе напряжения 1) интегрального канала с изменяющимся по амплитуде напряжением Up канала прямой связи. Результирующее напряжение Uj- поступает на вход формирователя 6 импульсов Формирователь 6 (например, триггер преобразует результирующее напряжение Or в последовательность постоянных по амплитуде и длительности управляю щих импульсов иф (фиг. 2), несущей частоты, фазовый сдвиг которых относительно напряжения, питания тиристоров усилителя 7 мощности изменяется вместе с фазовым сдвигом результирующего напряжения Ос-. Приход переднего фронта импульса на управляющий электрод тиристора вызывает его уверенное отпирание в этот момент, независимо от разброса параметров тиристоров. Таким образом, фазовь1й сдвиг результирующего напряжения определяет продолжительность открытого состояния тиристоров и, соответственно, уровень мощности в нагрузке. Нагрузкой тиристорного усилителя мощности является нагревательный элемент 8, который изменяет температуру объекта до заданной. Рассмотрим более подробно схему управления тиристорами. Пусть в исходном состоянии, при котором температура объекта соответствует заданному значению, фазовращатель 4 установлен таким образом, что напряжение на его выходе сдвинуто по фазе относительно напряжения питания тиристоров усилителя мощности на 90° (фиг. 2а). При отсутствии сигнала рассогласования на входе системы напряжение на выходе усилителя пря мой связи отсутствует и фазовый сдвиг результирующего напряжения .0 определяется только фазовым сдвигом напряжения On на выходе фазовращателя k. В этом случае (фиг. 2а) тиристоры усилителя мощности открыты половину периода, т. е. в нагрузке выделяется часть максимальной мощности. При изменении температуры t объекта относительно заданной выходе системы регулирования появляется сигнал рассогласрвания, который вызывает вращение вала интегрирующего привода 3 и, соответственно, поворот фазовращателя в ограниченном диапазоне углов, фазовый сдвиг напряжения 0 на выходе фазовращателя при этом будет меняться относительно начального фазового сдвига в диапазоне 0-180°. Кроме того, при появлении рассогласования напряжение с выхода усилителя прямой связи поступает на вход сумматора 5 и дополнительно изменяет фазовый сдвиг в соответствии со знаком расстройки. На фиг. 26 и 2в показано, как при одном и том же положении фазовращателя (напряжение 0) сигнал прямой связи, изменяющийся по амплитуде и находящийся в фазе (или противофазе) с напряжением сети, управляет фазовым

сдвигом напряжения Uj- в зависимости от знака рассогласования. Одновременно изменяется фазовый сдвиг импульсов иф|), и изменяются напряжение UH и мощность в нагрузке.

Таким образом, введение фазовращателя и интегральный канал, а также формирователя импульсов позволяет максимально упростить схему управления тиристорами,- обеспечив их работу в наиболее выгодном режиме. Сочетание в введенном сумматоре фазового управления в интегральном канале с амплитудным управлением в канале прямой связи обеспечивает в предлагаемой системе высокую динамическую и статическую точность регулирования температуры.

Формула изобретения

Система автоматического регулирования температуры, содержащая последовательно соединенные датчик, усилитель прямой связи, сумматор, формирователь импульсов, тиристорный усилитель мощности и нагревательный элемент, а также интегрирующий привод, входом подключенный к датчику, отличающаяся тем, что, с целью повышения точности системы, она содержит электромеханический фазовращатель, вход которого связан с выходом интегрирующего привода, а выход - с вторым входом сумматора.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

{Jf. i

UH

Ve

/z.-

Vz

trc

ff