Регулятор температуры

 

1. РЕГУЛЯТОР ТЕМПЕРАТУРЫ, СОдержащий нагревательный элемент, датчик , источник напряжения, блок управления мощностью нагревательного элемента , отличающийся тем, что, с цепью повышения точности и стабильности устройства в работе, введены программирующий задатчик и последовательно соединенные интегратор , операционный усилитель, ог).,аничивающий резистор, блок выключения тиристора, выключающий транзистор и тиристор, анод которого соединен с источником напряжения, катод -с нагревательным элементом и с эмиттером выключающего транзистора, управляющий электрод соединен с входом блока выключения тиристора и с первым входом интегратора, второй и третий входы которого соединены с датчиком, второй вход операционного усилителя соединен с выходом программирующего эадатчика, вход которого соединен с третьим входом интегратора, между управляющим электродом тиристора и г вторым входом операционного усилителя включен стабилитрон. 2.Регулятор по п. 1, отличающийся тем, что интегратор содержит операционный усилитель, прямой и инверсный входы которого соединены с эмиттерами первого и второго эмиттерных повторителей и через соответствующие первый и второй резисторы - с источником отрицательного напряжения, база первого эмиттерного повторителя соединена с третьим входом интегратора, база второго эмиттерного повторителя соединена через конденсатор с выходом операционного усилителя и через третий резистор с первым и вторым входами интегратора , коллекторы первого и вто;рого эмиттерных повторителей объединены и соединены через четвертый резистор с источником полоя 1тельного напряжения, между коллекторами эмиттерных повторителей и общей шиной включен стабилитрон, источники положительного и отрицательного напряжеэ ний соединены с соответствующими 4D входами операционного усилителя. 3.Регулятор по п. 1, отлиN0 чающийся тем, что программирующий задатчик содержит задающие резисторы и последовательно соедиND 00 ненные генератор импульсов, счетчик адреса и программное устройство, соединенное выходами с первыми входа ми ключей упЕ авления, вторые входы которых соединены с задающими резисторами , выходы ключей управления соединены между собой и с выходом программирующего задатчика.

..SU„„A

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК з?50 6 05 D 23/24

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ(СВИДЕТЕЛЬСТВ/

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЭОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3415408/18- 24 (22) 29.03.82 (46) 07.06.83. Бюл. Р 21 (72) Ю.С. Сербулов, Г.A. Мулин и Ю.Ф. Шутилин (71) Воронежский технологический институт (53) 536.53(088. 8) (56) 1. Авторское свидетельство

СССР Р 744506, кл. G 05 D 23/24,.

1978.

2. Авторское свидетельство СССР

9 324619, кл. G 05 D 23/24, 1970 (прототип). (54) (57) 1. РЕГУЛЯТОР ТЕ?1ПЕРАТУРЫ, содержащий нагревательный элемент, датчик, источник напряжения, блок управления мощностью -нагревательного элемента, отличающийся тем, ЧТОр С ЦЕJlblO ПОВЫШЕНИЯ ТОЧНОСТИ И стабильности устройства в работе, введены программирующий задатчик и последовательно соединенные интегратор, операционный усилитель, ог аничивающий резистор, блок выключения тиристора, выключающий транзистор и тиристор, анод которого соединен с источником напряжения, катод -с нагревательным элементом и с эмиттером выключающего транзистора, управляющий электрод соединен с входом блока выключения тиристора и с первым входом интегратора, второй и третий входы которого соединены с датчиком, второй вход операционного усилителя соединен с выходом программирующего задатчика, вход которого соединен с третьим входом интегратора, между управляющим электродом тиристора и

?вторым входом операционного усилителя включен стабилитрон.

2. Регулятор по п. 1, о т л и ч а ю шийся тем, что интегратор содержит операционный усилитель, прямой и инверсный входы которого соединены с эмиттерами первого и второго эмиттерных повторителей и через соответствующие первый и второй резисторы - с источником отрицательного напряжения, база первого эмиттерного повторителя соединена с третьим входом интегратора, база второго эмиттерного повторителя соединена через конденсатор с выходом операционного усилителя и через третий ре ф зистор с первым и вторым входами интегратора, коллекторы первого и второго эмиттерных повторителей объединены и соединены через четвертый резистор с источником положительного напряжения, между коллекторами эмиттерных повторителей и общей шиной включен стабилитрон, источники положительного и отрицательного напряжений соединены с соответствующими входами операционного усилителя °

3. Регулятор по п. 1, о т л ич а ю шийся тем, что программирующий задатчик содержит задающие резисторы и последовательно соединенные генератор импульсов, счетчик адреса и программное устройство, (ф соединенное выходами с первыми входа-: ми ключей управления, вторые входы которых соединены с задающими резисторами, выходы ключей управления соединены между собой и с выходом программирующего эадатчика.

1022128

Изобретение относится к автоматическому регулированию различных теплоэнергетических и химико-технологических процессов и может быть использовано, например, при регулировании температуры в процессах химической технологии, при исследовании структуры и свойств материалов.

Известен щиротно-.импульсный терморегулятор, содержащий последовательно соединенные термочувствитель- ный усилитель, усилитель мощности, а также элемент емкостной обратной связи и подключенный к формирующему усилителю источник постоянного напряжения, причем элемент емкостной об- 1„" ратной связи включен между входом и- выходом формирующего усилителя $1).

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является регулятор температуры, содержащий нагревательный элемент на транзисторе, источник напряжения, датчик, включенный в плечо измерительного моста, блок управления мощностью нагревательного элемента, эмиттерный повторитель, трансформатор. В цепи перекрестных связей блока управления, выполненного по схеме управляемого генератора, включены термостабилизирующие цепи, содержащие транзисторы, базы которых соединены между собой и с одной вершиной моста, а эмиттеры через сопротивления соединены с другой вершиной моста, коллекторы соединены через конденсатор с коллекторами одних и базами других тран-35 зисторов генератора, эмиттеры которых соединены с источником отрицательного напряжения 32), Недостатком известного регулятора температур является невозможность 4п

его применения в случае, когда требуются. изменения температуры по заданной программе во времени. Недостаточная линейность частоты преобразования от напряжения разбаланса, низкая выходная мощность не позволяет использовать данный регулятор температуры.в объектах, требующих больших затрат мощности, а также, где необходимо обеспечить точное управление выходным напряжением и соответствующую частотную характеристику на заданной частоте переключения. !

Целью изобретения является повышение точности и стабильности в работе устройства.

Поставленная цель достигается тем, что в регулятор температуры, содержа-60 щий нагревательный элемент, датчик, .источник напряжения, блок управления мощностью нагревательного эле-. мента, введены программирующий задатчик и последовательно соединенные 65 ин те гратор, опе рацион ный усилитель, ограничивающий резистор, блок выключения тиристора, включающий транзистор и тиристор, анод которого соединен с источником напряжения, катод — с нагревательным элементом и с эмиттером выключающего транзистора, управляющий электрод соединен с входом блока Зйключения тиристора и с первым входом интегратора, вторбй и третий входы которого соеди- .. нены с датчиком, второй вход операционного усилителя соединен с выходом программирующего задатчика, вход которого соединен с третьим входом интегратора, между управляющим электродом тиристора и вторым входом операционного усилителя включен стабилитрон.

Кроме того, интегратор содержит операционный усилитель, прямой и инверсный входы которого соединены с эмиттерами первого и второго змиттерных повторителей и через соот-ветствующие первый и второй резисторы — с источником отрицательного напряжения, база первого эмиттерного повторителя соединена с третьим входом интегратора, база второго эмиттерного повторителя соединена через конденсатор с выходом операционного усилителя и через третий резистор с первым и вторым входами интегратора, коллекторы первого и второго эмиттерных повторителей объеди»

5 нены и соединены через четвертый резистор с источником положительного напряжения, между коллекторами эмиттерных повторителей и общей шиной включен стабилитрон, источник поло-. жительного и отрицательного напряжений соединены с соответствующими входами операциоиного усилителя.

При этом программирующий задатчик содержит задающие. резисторы и последовательно соединенные генератор импульсов счетчик адреса и.программное устройство, выходами соединен ное с первыми входами ключей управления, вторые входы которых.соединены с задающими резисторами, выходы ключей управления соединены между собой и с выходом программирующего задатчика. !

На чертеже фиг. 1 приведена схема регулятора температуры; на фиг. 2 показаны эпюры напряжений, поясняю,щие принцип работы преобразователя температуры в частоту импульсов, поступающих на управляющий тиристор.

Регулятор температуры содержит усилитель-ограничитель 1, состоящий . из операционного усилителя 2, ограничивающего резистора 3 и стабилитрона 4, датчик 5, интегратор б, который состоит из операционного усилителя 7, третьего резистора 8, первого и второго резисторов 9, чет-.

3 10.22128 вертого резистора, к

10 конденсатора ства 2 сравнения, в результате че=

11, первого и второго эмит ого эмиттерных го изменяется полярность выходного

М повторителе и с а и 12 стабилитроиа 13, напряжения усилителя-ограничителя тиристор, нагр

14 наг евательный элемент 1 и, как следствие, полярность скач15, выключающий транзистор 16, блок ка напряжения на выходе интеграто17 выключения тиристора, состоящий ра 6. иэ дифференцирующей цепи 18 и 19, . Импульсы с выхода усилителя-ограодновибратор 20, цепи 21 задания .ничителя 1 открывают тиристор 14, длительности импульса, инвертора в цепь которого вклю го включен нагреватель22 т анзистора 23 и элементов 24, ный элемент 15. Так как частота от-. . задания режима, программирующий 10 крытия тиристора в . транзистора сто а 14 в .начальный моэадатчик 25, состоящий иэ програм- мент максимальна, то он пропускает мирующих резисторов 26, ключей максимальную мощность в нагреватель27 п авления программного устрой- ... ный элемент 15. Бло н 15. Блок 17 выключения ства 28, счетчика 29 адреса и re- тиристора позволяет р ру. ти исто 1.4. находиться в открытом состоянии и нератора 30.

Регулятор температуры работает течение постоянного промежутка вреследующим образом.

В начальный момент включения раэ« Тнристор 14 включается положинополярные перепады напряжения (кри- тельным импульсом, поданным на его вая. 1 фиг. 21 с выхода усилителя- ., О управляющий электрод с усилителя ограничителя 1 подаются через дели- ограничителя 1. Этот же импульс ч -. 2 е-. тель, состоящий из датчика-терморе рез дифференцирующую цепь 18 запусэистора 5 и задающих резисторов б, р исторов 26 кает одновибРатоР 20. По заданному положительному фронту:импульса однона неинвертирующий .вход операционного усилителя 7. Калибровка выходных вибратора 20, проходящему через инуровней последнего осуществляется вертор 22, усилитель, состоящий из

23 н ов 24 .з дапараметрическим стабилизатором напря- транэистора 23 и элементов .задания режима, открывается выключающий жения, состоящим: иэ резистора 3 и транзистор 16, шунтирующий тиристор стабилнтрона 4. Компенсация входного

ЗО Ток тиристора 14 ответвляется терного повторителя 12, резисторов через выключающий транзистор низким напряжением насыщения, и в

10 и стабилитрона 13. Элементы тора 14 становится меньше тока удержобразом, нахождение тиристора во включенном состоянии определяется

В момент включения сопротивление длительностью импульса одновибратора холодного термореэистора максималь 20 которая выбирается на порядок ледовательно, напряжение на неинвертирующем входе операционного 40 усилителя-ограничителя 1.УсилителЯ 7 (кРиваЯ 2 фиг. 23 мак- По мере повышения хемперату ы сопротивления термореэистора 5 уменьсимально. В связи с тем, что напряжение на.входе интегратора 6 (кр ется и частота вк ения иристора иг. 2 убывает со скоростью,. пРопоРЦиональной Раз" с Р 45 мощность. выделяемая в нагревател, и п опо иональной азности напряжений .на входах. операционного усилителя 7,: элемент 15.

В качестве задатчика температуры используются задающие резисторы 26, ния. максимальна, и следовательно,частота колебаний. напряжения на выхаде включаемые в цепь в определенной симальной. Частота выходных импуль програ „е, заложенной в программном сов интегРатоРа б . линейна и опРе- устройстве 28. Последнее представляделяется сопротивлениями терморезис- и тора 5., задающих резисторов 26, ре- ройство емкостью 64 бит. Выбор про5 граммы включения задающих резисторов

26 определяется счетчиком 29 адреВ момент достижения линейно изме- са, а время их включения генератоняницегося напряжения на выходе ин- ром 30. тегратора б нулевого. уровня, за счет . Использование предлагаемого устцепи. положительной обратной связи 60 ройства позволяет увеличить точность с выхода усилителя-ограничителя 1 и стабильность регулирования и обена неинвертирующий вход операционно-. спечивает применение регулятора в го усилителя 7 происходит лавинооб- объектах, требующих больших затрат .разный процесс срабатывания устрой- мощности..

1022128

ON/ .Составитель И, Швец

Редактор A. Шандор Техред A.Áàáèíåö Корректор А. Дэятко

Заказ 4043/40 Тираж 874 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д, 4/5

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4