Устройство для регулирования температуры

 

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

3ДВ а 05 D 23/19

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВТОРСИОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Г)

ГОсудАРстВенный комитет сссР по делАм изоБРетений и откРытий (21) 3492773/18-24 (22) 17.09.82 (46) 28.02.84. Бюл. Р 8 (72) Л.Я.Новиков, И.B.Баранов, А.Д.Хрипунов и Б.B.Øèøêèí (53) 621.555.6(088.8) (56) 1. Акцептованная заявка Великобритании Р 1468829, кл. G 05 D 23/24, опублик. 1977.

2. Акцептованная заявка Франции

Р 2321813, кл. G 05 D 23/24, опублик. 1977.

3. Авторское свидетельство СССР по заявке Р 2963314/24, кл. G 05 D 23/30, 1981 (прототип) . (54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕГУЛИРОВАНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ, содержащее датчик и задатчик температуры, подключенные к входам элемента сравнения, к

«БЦ„„107Щ 2 А выходу которого -входом подсоединен первый В5 -триггер, усилитель и подключенный к его выходу уг. авляющим электродом симистор, последовательно с которым к источнику питания подключен нагреватель, а также формирователь импульсов, связанный входом с источником питания, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с целью упрощения, оно содержит соединенный с ;=:х=одом усилителя прямым выходом второй РВ -триггер и элемент 2И-НЕ подклю=енный выходом к 5 -входу второго 1В -триггера и р -входу первого

2 -триггера, первый вход элемента

2).-НБ соединен с прямым выходом перЖ вого Е5 -триггера и к -входом второ- го ЯБ -триггера, а второй вход элемента 2И-НЕ соединен с выходом формирователя импульсов.

1076882

Изобретение относится к автомати ческому регулированию и может быть ,использовано для автоматического поддержания температуры различных . объектов, содержащих электронагревательные элементы.

Известно устройство для регулирования температуры, содержащее задатчик и датчик температуры, подключенные к входу транзисторного усилителя постоянного тока, выход которого сое- 10 динен через электронный переключатель, состоящий из последовательно соединенных каскадов, выполненных на динисторе, транзисторе и тиристоре, с управляющим входом симистора и

3С,-цепочкой. Симистор включен в цепь источника переменного тока последовательно с нагревательным элементом и запускается в положительный полупериод сигналом с выхода электронного переключателя, а в отрицательный полупериод — током разряда Рс -цепочки (1)

Известно также устройство для регулирования температуры, содержащее задатчик и датчик температуры, подключенные к входам дифференциального усилителя, выход которого соединен с управляющим входом симистора, включенного последовательно с нагревательным элементом в цепь источника пе- ременного тока f2) .

Однако указанные устройства характеризуются пониженной надежностью в связи с возникновением постоянной 35 составляющей тока через источник переменного тока при температурах, близких к заданной, когда симистор переходит в режим импульсного включения. Это обусловлено различйой 40 чувствительностью симистора к току управления при положительной и отрицательной полуволнах. напряжения источника питания, приводящей к неоди. наковым углам включения симистора в разные полупериоды при одном и том же токе управления. Появление постоянной составляющей тока через источник переменного тока приводит к перегрузке послецнего и, следовательно, снижает надежность устройств для регулирования температуры.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является устройство для регулирования темпера" туры, содержащее задатчик и датчик температуры, элемент сравнения, первый вход которого соединен с задатчиком, а второй вход — с датчиком температуры, RS -триггер, -вход которого подключен к выходу элемен- 60 та сравнения, элемент 2И, первый вход которого соединен с выходом

Rc -триггера, первый ждущий мультивибратор, вход которого подключен к выходу элемента 2И, усилитель, вход которого соединен с выходом первого ждущего мультивибратора, симистор, включенный в цепь источника переменного тока последовательно с нагревательным элементом и подключенный управляющим входом к выходу усилителя, счетный триггер, вход которого соединен с выходом первого ждуцего мультивибратора, второй ждущий мультивибратор„ вход которого соединен с выходом счетного триггера, а выход — c R -входом RS -триггера, формирователь импульсов из синусоидального сигнала, вход которого подключен к источнику переменного тока, и формирователь импульсов по переднему и заднему фронтам входного сигнала, вход которого соединен с выходом формирователя импульсов из синусоидального сигнала, а выход — c вторым входом элемента 2И 31 .

Недостаток известного устройства обусловлен сложностью.

Цель изобретения — упрощение устройства.

Поставленная цель достигается тем, что устройство для регулирования температуры, содержащее датчик и задатчик температуры, подключенные к входам элемента сравнения, к выходу которого 5 -входом подсоединен первый Яб-триггер, усилитель и подключенный к его выходу управляющим электродом с лмистор, последовательно с которым к источнику питания подключен нагреватель, а также формирователь импульсов, входом связанный с источником питания, содер,>кит соединенный с входом усилителя прямым выходом второй ЙБ -триггер и элемент 2И-hE, подключенный выходом к 5 -входу второго к5 -триггера и

0 -входу первого -триггера, первый вход элемента 2И--НЕ соединен с прямым выходом первого 5 -триггера и К -входом второго -триггера, а второй вход элемента 2И-НЕ соединен с выходом формирователя импульсов.

На фиг. 1 представлена блок-схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 — диаграммы, поясняюцие его работу.

Устройство для регулирования температуры (фиг. 1) содержит задатчик 1 и датчик 2 температуры, элемент 3 сравнения, первый вход которого соединен с задатчиком 1 температуры, а второй вход — с датчиком 2

=емпературы, первый <5 -триггер 4, Б-вход которого подключен к выходу элемента 3 сравнения, усилитель 5, симистор 6, включенный в цепь источника 7 переменного тока последовательно с нагревательным элементом 8 и подключенный управляющим входом к выходу усилителя 5, формирователь 9 импульсов, вход которого подключен к источнику 7 переменного тока, эле1076882 мент 2И-НЕ 10 к второй Р5 -триггер 11.

Первый вход элемента 2И-НЕ 10 соединен с выходом первого В .В -триггера 4 и R -входом второго R5 -триггера 11, второй вход — с выходом формирователя 9 импульсов, а выход — c

R -входом первого RS -триггера 4 и

5 входом второго R5 -триггера 11, выход которого подключен к входу усилителя 5.

Задатчик 1 температуры может быть выполнен на базе потенциометра, эапитанного от источника постоянного тока. В качестве датчика 2 температуры может быть использована термопара.

Элемент 3 сравнения может быть выпол-15 нен на основе стандартного операционного усилителя. Первый 4 и второй 11

Р5 -триггеры — стандартные элементы, например серийная интегральная микросхема типа К155ТМ2 бКО 348 006 ТУ. 2р

Усилитель 5 может быть построен на согласующем транзисторном каскаде.

Формирователь 9 импульсов может быть реализован на ждущем мультивибраторе. В качестве элемента 2И-НЕ 10 может быть использована серийная микросхема типа К155ЛАЗ бКО 348.006.ТУ.

Устройство для регулирования температуры работает следующим образом.

Сигналы с задатчика 1 температуры (фиг. 2 а, 1) к с датчика 2 температуры (фиг.2а, Il) поступают на входы элемента 3 сравнения, который осуществляет сравнение указанных сигналов и усиление разностного сигнала до величины (фиг.2б), необходимой для управления первым Р5 -триггером 4 по его 5 -входу.

При температуре объекта регулирования, существенно меньшей заданной, что, например, имеет место в начале работы устройства при его включении, разностный сигнал вызывает появление на выходе элемента 3 сравнения сигнала, соответствующего уровню "0" по отношению к б -входу первого к5— триггера 4. Этот сигнал обеспечивает переключение первого Я5-триггера 4 в единичное состояние. Сигнал

1 фиг. 2 в1 с прямого выхода первого R5 -триггера 4 поступает на первый5Р вход элемента 2H-HE 10. На второй . вход элемента 2И-НЕ 10 приходят импульсы (фиг. 2г), вырабатываемые формирователем 9 импульсов в конце каждого периода синусоидального напря- 55 жения (фиг. 2д) источника 7 переменного тока. Единичный сигнал (фиг.2в) на прямом выходе первого Р5-триггера 4 разрешает прохождение на выход элемента 2И-НЕ 10 импульсов (фиг.2е),бр инвертированных по отношению к импульсам, поступающим на второй вход элемента 2И-НЕ 10. Импульсы с выхода элемента 2И-НЕ 10 приходят на R -вход первого Р= -триггера 4 и Б -вход второго РВ -триггера 11. При нулевом сигнале на 5 — входе первого РЯ вЂ” тркг гера 4 импульсы, поступающие на

К-вход первого RS -триггера 4, не изменяют его состояния к на прямом выходе первого Р5 -триггера 4 удерживается единичный сигнал, который поступает на Р -вход второго Я5 -триггера 11, не оказывая влияния на его состояние. Поэтому импульсы, поступающие с выхода эле:|ента 2И-НЕ 10 наБ -вход второго R5 -триггера 11, переключают его в единичное состояние. Единичный сигнал (фиг. 2ж)с прямого выхода второго Р5-триггера 11 поступает на вход усилителя 5, который усиливает этот сигнал до уроння, достаточного для надежного включения симистора 6 в начале каждого периода напряжения питания и удержания его в этом состоянии практически в течение всего периода напряжения питания. Изменение напря. жения на нагрузке 8 показано на фиг. 2 з.

По мере повышения температуры объекта регулирования разностный сигнал уменьшается, и при температурах, близких к заданной, сигнал на выходе элемента 3 сравнения начинает возрастать вплоть до ограничения на уровне, соответствующем максимальному значению "1" на 5 -входе первого Р5 -тркггера 4. При переходе уроння сигнала на выходе лемента 3 сравнения через границу между "0" к " " прекращается удержание первого Р5 -триггера 4 по 5 -входу в единичном состоянии, в результате чего он опрокидывается в нулевое состояние по R -входу очередным импульсом с выхода элемента 2И-НЕ 10. Одновременно с ним переключается в нулевое состояние и второй R5 -триггер 11, что осуществляется нулевым сигналом, поступающим с прямого выхода первого R5 -тркггера 4 на Р -вход второго 5-триггера 11. Переключение первого 4 и второго 11 RG-триггеров в нулевое состояние происходит в конце соответствующего периода напряжения питания.

В установившемся режиме поддержание заданной температуры обеспечивается путем апериодического включения симкстора 6. Причем независимо от продолжительности включения симистор 6 включается в начале, а выключается н конце периода напряжения питания (фиг. 2 н). Благодаря такому управлению симистором 6 обеспечивается уменьшение до минимума постоянной составляющей тока через источник 7 переменно?о тока н процессе изменения температуры во всем диапаэоне регулирования, в частности при температурах, близких к заданной.

1076882

Составитель A.Зарубин

Редактор A.Îãàð Техред M.Ãåðãåëü Корректор С.Ыекмар

Заказ 1899 Тираж 842 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

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

Кроме того, предлагаемое устройство для регулирования температуры по сравнению с прототипом обеспечивает повышение качества управления процессом регулирования температуры, причем это достигается при помощи более простой схемы.