Устройство для регулирования температуры

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕГУЛИРОВАНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ по авт.св. № 960760, отличающееся тем, что, с целью повышения точности устройства , оно содержит последовательно соединенные двоичный счетчик и ключ, а также дополнительный резистор, подключенный через ключ к входу операционного усилителя, причем счетный вход двоичного счетчика связан с выходом двухвходового логического элемента , а сбросовый вход - с выходом двоично-десятичного интегрального счетчика.

,SU„„

СОЮЭ СОВЕТСНИХ

CII

ГЕСГ1жлИН

471 А

3С59С 05 D 2

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

flO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЬГГИЙ

OllHCAHHE ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCKOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ (6l) 960760 (2I) 3514175/18-24 (22) 25.1 1.82 (46) 15.05.84. Бюл. У 18 (72) Я.С.Лирнен, В.В.Вильдермут, А.И,Шевко, А,Ф,Коломиец, Н.А.Галинский и Е.В.Данилов (71) Опытное производство Института проблем онкологии им. P.Е.Кавецкого

АН УССР (53) 621.555.6(088,8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

У 960760, кл. С 05 D 23/19, 1982 (прототип). (54) (57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕГУЛИРОВАНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ по авт.св. У 960760, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности устройства, оно содержит последовательно соединенные двоичный счетчик и ключ, а также дополнительный резистор, подключенный через ключ к входу операционного усилителя, причем счетный вход двоичного счетчика связан с выходом двухвходового логического элемента, а сбросовый вход — с выходом двоично-десятичного интегрального счетчика.

1092471

Изобретение относится к автоматике в частности к устройствам для регулирования температуры, и может быть использовано в установках для культивирования биологических объектов. 5

По основному авт.св, 11 960760 известно устройство для регулирования температуры, содержащее включенные последовательно термочувствительный мост, операционный усилитель и тирис- 10 торный усилитель мощности, через силовую цепь которого к выходу выпрямителя подключен нагреватель, а также включенные последовательно и связанные с входом выпрямителя, соединен". 15 ным с источником переменного напряжения, импульсный блок питания, формирователь импульсов и генератор пилообразного напряжения, выходом подклю- ченный к первому управляющему входу 20 термочувствительного моста, второй управляющий вход которого подключен к выходу двоично-десятичного задатчика причем второй выход формирователя импульсов связан с вторым входом ти- 25 .ристорного усилителя мощности. Дпя повьппения точности и упрощения устройства оно содержит подключенный последовательно с диагональю питания термочувствительного моста элект- 30 ронный ключ, управляющий вход которо го подключен к первому выходу Формирователя импульсов. Генератор пилообразного напряжения выполнен в виде двоично-десятичного интегрального З5 счетчика, соединенного последователь" но с резистивной матрицей, выход ко-." торой является выходом генератора пилообразного напряжения, входом которого является управляющий вход 49 двоично-десятичного интегрального счетчика 51 )

Недостатком этого регулятора является большой выброс емпературы в момент выхода на режим, возникаю- 45 щий из-за того, что датчик отнесен от нагревателя и расположен в геомет- рическом центре камеры. Температур-. ный выброс отрицательно сказывается на точности регулирования темпера- 5О туры и приводит к гибели биологических объектов.

Цель изобретения — повышение точности регулирования температуры в момент выхода на режим.

Указанная цель достигается тем, что устройство для регулирования температуры содержит последовательно соединенные двоичный счетчик и ключ, а также дополнительный резистор, подключенный через ключ к входу операционного усилителя, причем счетный вход двоичного счетчика связан с выходом двухвходового логического элемента, а сбросовый вход — с выходом двоично-десятичного интегрального счетчика.

На фиг.I представлена блок-схема устройства; на фиг ° 2 — график выхода на режим предлагаемого устройства и прототипа; на фиг. 3 — диаграмма работы предлагаемого устройства, Устройство для регулирования температуры (фиг.1) содержит датчик 1 температуры, включенный в плечо терNo вствительнОгo моста 2, B KoTopbfH входят резисторы 3-6 и операционный усилитель 7, двоичный задатчик 8 температуры, в который входят программные двоично-кодовые переключатели

9,10 и 11 и двоичная декодирующая реэистивная матрица 12; генератор 13 пилообразного напряжения, состоящий из двоично-десятичного интегрального счетчика 14 соединенного с реэистивной матрицей 15; формирователь

16 импульсов, состоящий из двух логических инверторов 17 и 18; импульсный блок 19 питания, обеспечивающий импульсным напряжением все остальные блоки устройства; тиристорный уснлигель 20 мощности, состоящий иэ двухвходового логического элемента И 21, "..îeäèíeHHoão с входом оптронной пары 22, выход последней соединеч с входом тиристора 23, причем питание

- на тиристор 23 и на нагреватель 24 поступает от выпрямителя 25; электрон ьш ключ 26, управляемый импульсами от формирователя >6; корректирующий

| контур 27, содержащий последовательно соединенные двоично-десятичный счетчик 28, логический элемент ИЛИ

29 и ключ 30, а также дополнительный резистор 31, подключенный через ключ

30 к входу операционного> усилителя

7, причем счетж и вход двоичного счетчика 28 связан с выходом двухвходового логического элемента И 21, а сбросавый вход — выходом двоичнодесятичного интегрального счетчика

14.

Работа предлагаемого устройства совместно с известным поясняется графиком выхода на режим (фиг.2), Кривая 1, где и Т1 — величина выброса по температуре, прецставляз 10924 ет собой график выхода на режим из,вестного 1 .! устройства, а кривая

П, где йТ вЂ” выброс по температуре, представляет собой график выхода на режим предлагаемого устройства.

Корректирующий контур 27 позволяет плавно подойти к заданной темпе- ратуре без выбросов, так как в начальный момент выхода на режим он смещает температуру ниже заданной на величину выброса, и по достижении температуры смещения с точностью до четвертого импульса устройство переключается на сравнение с заданной температурой, Как видно на фиг.2,15 величина выброса температуры Д Т2 не превышает заданной температуры.

С момента времени t до t 1 (фиг ° 2!, когда температура в камере ниже заданной, на инверсном входе операционного усилителя 7 присутству" ют импульсы положительной полярности от датчика 1 температуры, которые меньше по величине, чем напряжение на неинверсном входе, соответствующей 25 заданной температуре, а с выхода операционного усилителя 7 поступает разрешающий положительный потенциал (фиг.3, диаграмма ь ) на логический элемент И 2! для прохождения прямоугольных импульсов (фиг.3, диаграмма о ) частотой 100 Гц с логического инвертора 17 формирователя 16 импульсов.

Эти импульсы с логического элемента И 2! поступают через оптрон

22 на управляющий вход тиристора 23 для включения нагревателя 24. Через нагреватель 24 протекат ток частотой 100 Гц, имеющий форму, показапную на фиг. 3 (диаграмма B)

Нагреватель включен на полную мощность, т.е. каждый цикл (в цикле

10 импульсов ) проходят 10 импульсов тока.

Одновременно с логического элемента И 21 импульсы поступают на счетный вход двоичного счетчика 28, который сбрасывается в исходное состояние каждым десятым импульсом от 50 двоично-десятичного интегрального счетчика 14, Выходы четыре (позиция 32 на фиг.1 ) и восемь (позиция 33 на фиг.1) двоичного счетчика 28 заведены на логический элемент ИЛИ 29. Во время каждого цикла, начиная с четвертого импульса, поступающего

71 4 на вход двоичного счетчика 28, логический элемент ИХИ 29 вырабатывает строб-импульс (фиг.3, диаграмма ъ ).

На время действия строб-импульса ре-. зистор 3! через ключ 30 подключается к неинверсному входу операционного усилителя 7 и понижает его порог срабатывания. На неинверсном входе при этом Присутствует напряжение, соответствующее смещенной (ниже заданной) температуре.

При входе в зону регулирования температуры смещения с помощью пилообразно-ступенчатого напряжения (фиг.3, диаграмма 3 ) отрабатывается разбаланс между напряжением датчика

1 температуры и температурой смещения. На выходе операционного усилителя 7 сигнал меняется (фнг.3 диаграммае) и при наступлении перегрева лТ зона перегрева t. распростра-.

1 ( няется и на зону недогрева t» т.е. будет сплошная зона перегрева запрещающая прохождение импульсов с логического инвертора 17 формирователя 16 на логический элемент И 21.

По мере охлаждения камеры появится и зона недогрева 2, при этом с логи ческого элемента И 23 в зависимости рт ширины зоны t2 пройдет несколько импульсов на включение нагревателя и на корректирующий контур 27.

Если разбаланс лТ (фиг.2 ) между температурой смещения и температурой, в камере от 0 до 4 импульсов (нагреватель работает от 0 до 403 мощности); то логический элемент ИЛИ 29 перестает вырабатывать строб-импульс. Резистор

31 отключится и на неинверсном входе операционного усилителя 7 потенциал будет соответствовать заданной температуре . В период переходного процесса (участок на фиг,2, отображающин изменение температуры от смещенной до заданной ) с логического элемента И 21 на нагреватель за каждый цикл проходит не больше четырех импульсов (т,е. 403 мощности), При разбалансе между заданной температурой и температурой в камере, равном йТ!1 (фиг.2 ) и эквивалентном числу импульсов (4, с выхода логического элемента И 21 поступает ,г.

0-3 импульса (фиг,3, диаграмма

Ж), которые подаются на нагреватель и в течение цикла через него проходит от 0 до 3 импульсов тока (фиг.3 диаграмма з .

3 1092471 6

После t (фиг.2) наступает стационарный режим.

Введение в предлагаемое устройство корректирующего контура 27 позволяет в 2,5 — 3 раэа повысить точность регулирования температуры в момент выхода устройства на режим.

1092471 д

8

У щщщщ Заказ 3254/31 Тираж 842 Подписн е ддП Па анр r.yzropozl ya HpaeKTHaa 4