Устройство для регулирования температуры

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕГУЛИРОВАНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ, содержащее последовательно соединенные термочувствительный мост, .дифференциальный усилитель и модулятор ширины импульсов , к второму входу которого подклочен генератор пилообразного напряжения, последовательно соединенные задатчик скорости изменения температуры и элемент сравнения формирователь импульсов и тиристорный исполнительный элемент, через который нагреватель подключен к ис-точнику питания, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности устройства и расширения области его применения, в него введены элемент И и дифференцирующий усилитель, входом подключенный к выходной диагонали термочувствитзльного моста, а выходом к второму входу элемента сравнения, первый вход элемента И соединен с выходом элемента сравнения, второй вход - с выходом модулятора ширины импульсов, третий - с выходом формиS рователя импульсов, а выход элемента И подключен к тиристорному исполнительному элементу. э vl N0 D yi

СОЮЭ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (И) ЗСЮ 6 05 0 23 19

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ, ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ

H АВТОРСКОМУ С8ИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3420684/18-24 (22) 09,04.82 (46) 07..02.84. Бюл. Р 5 (72) Н.П. Миронов, И.Г. Лопатин и )0.Г. Стоголев (53) 621.555.6 (088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

В 832538, кл. G 05 D 23/19, 1981.

2. Авторское..свидетельство СССР

В 840842, кл. G 05 D 23/24, 1981 (прототип) . (54) {57) УСТРОЙСТВО для РЕГУЛИРОВАНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ, содержащее последовательно соединенные термочувствительный мост,,дифференциальный усилитель и модулятор ширины импульcos, к второму входу которого подКлючен генератор пилообразного напряжения, последовательно соединенные задатчик скорости изменения температуры и элемент сравнейия, формирователь импульсов и тиристорный исполнительный элемент, через который нагреватель подключен к ис-точнику питания, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью повышения надежности устройства и расширения области его применения, в него введены элемент И и дифференцирующий усилитель, входом подключенный к выходной диагонали термочувствитзльного моста, а выходомк второму входу элемента сравнения, первый вход элемента И соединен с выходом элемента сравнения, второй вход — с выходом модулятора ширины импульсов, третий — с выходом форми- щ рователя импульсов, а выход элемента И подключен к тирнсторному исполнительному элементу.

1072ч15

Изобретение относится к радиоэлектронным устройствам и может быть использовано для программного регулирования температуры различных объектов . . Известно устройство для регулирования температуры, в котором регулирующее воздействие при нагреве и охлаждении формируется на основе разности сигнала задания,и сигнала обратной связи по скорости измене.ния температуры, определяемой по разности сигналов двух термодатчиков с различной тепловой инерцией. Величина и направление скорости изменения температуры определяется уровнем и полярностью сигнала задания. В режиме стабилизации температуры иа заданном уровне регулирования осуществляется непосредственно по сигналу термодатчика, а обратная связь по скорости изменения температуры отключается t13.

Недостатком этого устройства является наличие двух термодатчиков с различной тепловой инерцией, что ограничивает возможность его применения.

Кроме того, коммутатор при переходе из режима нагрева в режим стабилизации автоматически переключает устройство с регулиРования по скорости на регулирование по температуре объекта, что приводит к возникновению тепловых переходных процессов, Наиболее близким к изобретению по технической сущности является устройство.для программного регулирования температуры, содержащее нагреватель, термочувствительиый элемент, являющийся элементом термочувствительного моста, пироэлектрический датчик с охватывающей его омической обмоткой, дифференциальный усилитель, индикатор, преобразователь ток-частота, интегратор, датчик скорости изменения температуры, элемент сравнения, Формирователь импульсов и тиристорный исполнительный элемент. . В этом устройстве пироэлектрический датчик является преобразователеи скорости изменения температуры в электрический сигнал на обкладках электродов, установленных перпендикулярно вектору поляризации С22.

Однако в известном устройстве пироэлектрический датчик располагается вне термостатируемого объекта, что требует преобразования измене-. ния температуры этого объекта в .изменение выходного напряжения термочувствительного моста, а его, в свою очередь, в изменение темпера-. туры пироэлектрического датчика, что приводит к снижению надежности н быстродействия устрбйства и ограничению диапазона изменения скорости. Включение в выходную диагональ ,термочувствнтельного моста омичес-кой обмотки для подогрева пироэлектрического датчика требует высокой мощности источника переменного напряжения, питающего этот мост, что ограничивает возможность применения многих типов термодатчи10 ков вследствие их саморазогрева.

Кроме того, недостатком известного устройства является и фазовый метод регулирования величины угла включения тиристора, что создает большой

15 уровень радиопомех.

Целью изобретения является повышение надежности устройства- и расширение области применения.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство для регулирования температуры, содержащее послефовательно соединенные термочувствительный мост, дифференциальный усилитель и модулятор ширины импуль25 совр к второму входу кoTopoI o под» ключен генератор пилообразного напряжения, последовательно соединенные задатчик скорости изменения температуры, элемент сравнения, 30 Формирователь импульсов и тиристорный исполнительный элемент, через который. нагреватель подключен к источнику питания, введены элемент И и дифференцирующий усилитель, входом подключенный к выходной диагонали

З5 термочувствительного моста, а выходом - к вторсхку входу элемента сравнения, первый вход элемента И соеди- . нен с выходом элемента сравнения, второй вход - с выходом модулятора

40 ширинн импульсов, третий — с выходом формирователя импульсов, а выход элемента И подключен к тиристорному исполнительному элементу.

На фиг. 1 изображена функцио45 нальная схема предлагаемого устройствар иа фиг. 2 — диаграммы, поясняющие работу устройства при поддержании заданной скорости изменения температуры.

Предлагаемое устройство содержит в термостатирующем объекте 1 нагреватель 2 и термочувствительный элемент 3, являющийся элементом термочувствительного моста 4, который питается достоянным напряжением от источника 5. К.выходной диагонали термочувствительного моста 4 подключен дифференцирующий усилитель 6, выход которого соединен с первым входом элемента 7 сравнения, к вто60 рому его входу подключен выход задатчика 8 скорости изменения температуры и дифференциальный усилитель

9, выход которого соединен с вторым входом модулятора 10 ширины импульб5 сов, к первому его входу подключен

1072015 выход генератора пилообразного напряжения 11.

К -первому входу элемента И 12 подключен выход элемента 7 сравнения, к второму входу - выход модуля- тора 10 ширины импульсов, к третьему - выход формирователя 13 импульсов. Сигнал с выхода элемента И 12 подается на управляющий электрод тиристорного исполнительного элемента (тиристора) 14, последовательно с которым нагреватель 2 подклю». чен к электрической сети 15.

Устройство работает следующим образом.

Преобразователем изменения температуры в электрический сигнал является термочувствительный .элемент 3 и дифференцирующий усилитель б.. При увеличении температуры в термостатирующем объекте напряжение, снимаемое с выходной диагонали моста 4, уменьшается, при этом на выходе дифференцирующего усилителя 6 появляется напряжение

dT

u4„„„- -К где К - коэффициент пропорциональности, связанный с условиями измерения.

Это напряжение и напряжение с задатчика 8 скорости изменения температуры 8, поступая на элемент 7 сравнения, вызывают проявление иа его выходе импульсов разрешения и импульсов запрета включения тиристорного исполнительного элемента 14, которые воздействуют на последний через элемент И 12. На два других входа этой схемы поступают напряжения с модулятора 10 ширины импульсов и импульсы, генерируемые в момент перехода напряжения питакщей сети через нуль, с формирователя 13 им" пульсов. В мсмент совпадения. всех трех входных напряжений с выхода элемент И 12 на тиристорный исполнительный элемент 14 подаются импуль сы, открывающие его.

Скорость изменения температуры определяется длительностью импуль10 сов разрешения включения тиристора

14 и задается уровнем постояйного напряжения с задатчика 8.

При приближении температуры к заданному значению напряжение раэ15 баланса с моста 4 уменьшается, дифференциальный усилитель 9 выходит из насъщения и с выхода модулятора 10 ширины импульсов 10 на элемент И 12 поступают импульсы, модулированные

2п по длительности пилообразная напряжением с генератора 11 пилообразного напряжения. Это позволяет. избежать перерегулирования по тем-. пературе при больших скоростях изме25 нения температуры. При достижении заданной температуры регулирование по скорости отключается, так как и -к - — и о . dT

Бt и управление тиристорным .исполнитель ным элементом 14 осуществляется импульсами с выхода модулятора 10 ширины импульсов.

Таким образом, в предлагаемом устройстве удалось повысить. надежность и увеличить быстродействие эа счет непосредственного дифференцирования выходного напряжения термочувствительного моста,. а также умень40 шить уровень радиопомех.

Ьмл ноm8 мЖеийя

Ug сайиде скек i

Иид г.2

Составителй С. Стрелецкий

Редактор А. Шандор ТехредМ.Тепер Корректор Г. Решетник

Заказ 123/39 Тираж 843 Подписное

ВНИКНИ Росударственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113635, Москва, й-35, Раумская наб., д. 4/5 филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4