Устройство для регулирования температуры

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕГУЛИРОВАНИЯ ТЕМЕРАТУРЫ по авт.св. № 871154, отличающееся тем, что, с целью повышения точности, в него введены элемент И и ключ, причем первый вход элемента И подключен к выходу первого триггера счетчика периодов работы и к управляющему входу ключа сброса интегратора, второй . вход - к выходу счетчика периодов работы , а выход - к управляющему входу блока памяти, а ключ включен параллельно входу интегратора, вход управления которого подключен к первому входу элемента И. .«SSFS Cr. UJ

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

09) (И) ЗСЮ 4 05 1) 23 24

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (61) 871154 (21) .3581542/18-24 (22) 20.04.83 (46) 23.10.84. Бюл.¹ 39 (72) N.H.Бурбан, С.П.Королев и В.Т.Дейнега (53) 621.555.6(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР № 871154, кл. G 05 D 23/24, 1980 (прототип).

2. Кампе-Немм А.А. Автоматическое двухпозициониое регулирование. "Наука", 1969. (54) (57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕГУЛИРОВАНИЯ ТЕ11ПЕРАТУРЫ по авт.св. - 871154, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности, в него введены элемент И и ключ, причем первый вход элемента И подключен к выходу первого триггера счетчика периодов работы и к управляющему входу ключа сброса интегратора, второй . вход — к выходу счетчика периодов работы. а выход - к управляющему входу блока памяти, а ключ включен параллельно входу интегратора, вход управления которого подключен к первому входу элемента И.

1120301

К

Х= — 6.

p с и

Изобретение относится к регулированию температуры и может быть использовано в термостатах, предназначенных для термостатирования различных узлов РЭА.

По основному авт.св. Ф 871154 известно устройство, которое поэвоJMBT OBbi HTj T0 H TepMOCtBTH рования за счет введения в регуля- )O тор корректирующего сигнала, компенсирующего теплопотери объекта термостатирования. Данное устройство содержит последовательно соединенные термочувствительный мост, усилитель, компаратор, выход компаратора связан через зарядные резисторы с входом интегратора и через выходное устройтсво и нагреватель — с источником питания, а также с входом счетчика периодов работы, выход которого связан с управляющим входом блока памяти, вход которого связан с выходом интегратора )!).

Однако при подключени t нагревателя к источнику питания, один из полюсов которого заземлен (что наиболее часто используется), на выход интегратора будут поступать однопо-

30 лярные импульсы, В результате выходное напряжение его будет пропорционально времени включенного (выключенного) состояния, что не позволяет ! получить высокую точность термостатирования в широком диапазоне темпе- M ратур.

Подставив (3 ) в (1 ),получим

2а 7 ь1 Р

Вкл р (4) и с

Из (4 )видно что Т якд явГяется нелинейной функцией от температуры окружающей среды. Так как Р„ линейно зависят от t а Т В „нелинейно, то введение в регулятор корректирующего сигнала, пропорционального

Т, не в состоянии обеспечить полную компенсацию мощности потерь объекта в широком диапазоне и получить высокую точность термостатирования, Для получения высокой точности корректирующий сигнал должен быть, как следует из (2 ) и (3 ), пропорциональным

Если на вход интегратора поступают двуполярные импульсы, то напряжение на выходе интегратора за период пропорционально скважности.

Однако управляющие сигналы на тран— зисторы поступают одновременно (на ключ каждый п-й импульс ), что приводит к открыванию их.,, =.рывание полевого транзистора nrem::-одит к разряду кондесатора интегратора.

Таким образом, в зависимости от длительности запускающих импульсов, а также сдвига по времени между ними на конденсаторе будет запоминаться различное случайное напряжение при постоянной температуре окружающей срецы. Вследствие э.,oãо коррекИзвестно, что в стационарном режиме время включенного регулятора(2)

Теки равно

4О

2аЧ +z

Ри — мощность в импульсе;

Рп — потери объекта, В стационарном режиме вкл

1 л = и т" = Ри у, (2) где Т - период автоколебаний регулятора, скважность;

С другой стороны Р =Kt (3), где К вЂ” постоянный коэффициент; 55 и — избыточная, по отношению к температуре термостатирования„ температура среды. тирующий сигнал, подаваемый на вход регулятора, будет также изменяться, что не позволит получить полную компенсацию теплопотерь объекта, Целью изобретения является повышение точности.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство для регулирования температуры введены элемент И и ключ, причем первый вход элемента И подключен к выходу первого триггера счетчика периодов работы и к управляющему входу ключа сброса интегратора, второй вход — к выходу счетчика периодов работы, а выход — к управляющему входу блока памяти, а ключ включен параллельно входу интегратора, вход управления которого подключен к первому входу элемента И.

На фиг.1 приведен" блок-схема устройства; на фиг.2 — эпюры напряжений в различных точках устройства.

3 112030

Устройство состоит иэ последовательно соединеннных измерительного моста ), усилителя 2, компаратара 3, выходного устройства 4 и нагревателя

5 ° Выход компаратора 3 через зарядные резисторы 6 и 7 соединен с интегратором 8, а также с входом счетчика 9 периодов работы. Выход первого триггера счетчика 9 подключен к управляющим входам ключа !О и сбро- )p са интегратора 11, а также к одному из входов элемента И 12, на другой вход которого подается напряжение с выхода блока счетчика 9. С выхода элемента И 12 сигнал поступает на ключ 13 блока 14 памяти.

Устройтсво работает следующим образом.

В процессе регулирования напряжение на выходе компаратора 3 изменяется в соответствии (фиг.2), при этом положительному импульсу соответствует включенное состояние нагревателя 5, отрицательному — выключенное. Эти импульсы поступают на вход счетчика 9 периодов работы и на выходе первого триггера счетчика эпюры напряжений соответствуют фиг,20

При положительном напряжении на выхо. де первого триггера ключ 10 закрыт и происходит заряд интегратора 8 положительным напряжением и разряд— отрицательным.. После окончания периода напряжение на выходе интегратора будет пропорциональным скважности. С приходом положительного

35 фронта второго импульса первый триггер счетчика переключает ключ 10, который совместно с резистором 6 образует делитель напряжения, тран40 зистор ключа 10 открывается и напряжение на его стоке резко падает.

Поскольку сопротивление резистора 7 выбирается много большим, чем сопротивление резистора 6, а

45 напряжение на стоке транзистора клю1 4 ча 10 близко к нулю, то выходное напряжение интегратора 8 будет практически постоянным (фиг. 28 ). Одновременно с подачей открывающего напряжения на ключ !О выходной сигнал первого триггера счетчика 9 поступает на первый вход олемента И 12.

С приходом и --го импульса на выходе счетчика 9 формируется перепад напряжений, который подается на второй вход элемента И 12 и приводит к открыванию ключа 13. Таким образом, запись выходного напряжения интегратора производится в тот момент, когда оно по изменяется.

Положительный фронт третьего импульса переключает триггер счетчика 9, ключ 10 закрывается, а положительный перепад открывает ключ 11..

Так как сопротивление открытого ключа )1 в 10 — 10 раз меньше сопротив3 4 ления резисторов 6 и 7, то разряд конденсатора будет происходить во столько >ке раз быстрее, чем заряд

Таким образом, временем разряда интегратора Ь можно пренебречь.

При реализации устройтсва в качестве ключей могут быть использованы полевь с транзисторы типов КП103

IGI20) и .КП202. Счетчик 9 и элемент

И 12 выполняются на микросхемах

I(l 55ИЕ2, 1<155И). 5, К)55ЛАЗ или аналогичных элементах других логических серий (K) 34, К561) .

При применении бескорпусных элементов устройство может быть выполнено в гибридно †пленочн исполне:ии, что позволит получить высокую надежность без учеличения габаритов предлагаемого устройства.

Использование предлагаемого устройства позволяет повысить точность термостатирования для устройств, работающих в широком диапазоне измерений температуры окружающей среды.

9иа2

ВНИИПИ Заказ 8768

Тираж 84) Подписное

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