Устройство для регулирования температуры

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕГУЛИРОВАНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ, содержащее измерительный блок, блок сравнения, генератор пилообразного напряжения, последовательно соединенные исполнительный блок, источник питания, и нагреватель, а также датчик напряжения питания, причем выход измерительного блЬка подключен к одному из входов блока сравнения, а датчик напряжения питания - к выходу источника питания, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что, с целью повышения точности устройства, оно содержит релейный элемент и датчик тока нагрузки , причем выход датчика напряжения питания подключен к другому входу блока сравнения, выход которого соединен с первым управляющим входом генератора пилообразного напряжения, а выход датчика тока нагрузкисо вторым управл пощим входом генератора пилообразного (Л напряжения, противофазным первому управляющему входу, выход генератора пилообразного напряжения через релейный элемент подключен S к управляющему входу исполнитель шА ного блока.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

«е «и зац G 05 D 23/19

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ . .:

Н ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАН ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3627738/24-24 (22) 27. 07. 83 (46) 15. 11 84. Бюл. У 42 (72) А.М.Баталов, М.А.Лурье и Г.В.Розенберг (7!) Ленинградское проектно-экспериментальное отделение Всесоюзного государственного научно-исследовательского и проектного института

"ВНИИПроектэлектромантаж" (53) 681.327(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

И 394763, кл. G 05 D 23/19, 1971.

2. Авторское свидетельство СССР

Ф 710031, кл. G 05 D 23/19, 1975 (прототип). (54) (57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕГУЛИРОВАНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ, содержащее измерительный блок, блок сравнения, генератор пилообразного напряжения, последовательно соединенные исполнительный блок, источник питания, и нагреватель, а также датчик напряжения питания, причем выход измерительного блока подключен к одному иэ входов блока сравнения, а датчик напряжения питания - к выходу источника питания, о т л и ч а.ю щ е ес я тем, что, с целью повышения точности устройства, оно содержит релейный элемент и датчик тоха нагрузки, причем выход датчика напряжения питания подключен к другому входу блока сравнения, выход которого соединен с первым управляющим .входом генератора пилообразного напряжения, а выход датчика тока нагрузки - со вторым управляющим входом генератора пилообразного напряжения, противофазным первому управляющему входу, выход генератора пилообразного напряжения через релейный элемент подключен к управляющему входу исполнительного блока.

1124268

Изобретение относится к автоматическому регулированию и может быть использовано для стабилизации и регулирования температуры, в част.ности в регуляторах с широтно- 5 импульсным способом регулирования.

Известны широтно-импульсные регуляторы, содержащие задающее устройство, генератор пилообразного напряжения, пороговый элемент и !О исполнительный блок, охваченные обратной связью по первой степени напряжения питания 11 ).

Недостатком является низкая.точность поддержания заданной температуры при колебаниях питающего напряжения. !

Наиболее близким техническим решением к данному является устройство, содержащее блок сравнения, 2б первый вход которого соединен с выходом измерительного блока, второй вход — с выходом генератора пилообразного напряжения, а выход — с первым входом исполнительного блока, р5 второй вход которого подключен к источнику питания, квадратор, вход которого подключен к источнику питания, а выход — к управляющему входу генератора пилообразного напряжения (2 ).

Это устройство обеспечивает стабилизацию температуры при колебаниях питающего напряжения, но не обеспечивает компенсацию временного изменения сопротивления нагревателя, которое, например, у карборундовых нагревательных элементов в процессе эксплуатации увеличивается в несколько раз. Кроме того, квадратор, введенный в схему для компенсации колебаний питающего напряжения, является достаточно сложным и ненадежным элементом.

Цель изобретения — повышение точности устройства.

Указанная цель достигается тем, что в устройство для регулирования температуры, содержащее измерительный блок, блок сравнения, генератор пилообразного напряжения, последовательно соединенные исполнительный блок, источник питания и нагреватель, а также датчик. напряжения питания, причем выход измерительного блока подключен к одному из входов блока сравнения, а датчик напряжения питания — к выходу источника питания, введены релейный элемент и датчик тока нагрузки, причем выход датчика напряжения питания подключен к другому входу блока сравнения, выход которого соединен с первым управляющим входом генератора пилообразного напряжения, а выход датчика тока нагрузки-,со вторым управляющим входом генератора пилообразного напряжения, противофазным первому управляющему входу, выход генератора пилообразного напряжения через релейный элемент подключен к управляющему входу исполнительного блока.

На чертеже представлена блок-схема устройства для регулирования температуры.

Оно содержит блок сравнения 1, измерительный блок 2, датчик напряжения

3, источник питания 4,. генератор пилообразного напряжения (ГПН15, дат чик тока нагрузки 6, релейный элемент 7, исполнительный блок 8, нагреватель 9.

Устройство работает следующим образом.

При включении питания исполнительный блок 8 не пропускает ток нагрузки. На один вход блока сравнения 1 -поступает сигнал задания Ц с измерительного блока 2, пропорциональный отклонению температуры объекта регулирования от заданной. На другой вход блока сравнения 1 поступает сигнал отрицательной обратной связи по напряжению питания 0 с датчика напряжения 3. Выходной сигнал блока сравнения подается на первый вход управления генератора пилообразного напряжения (ГПН )5, который формирует восходящую ветвь

"пилы". По достижении выходным сигналом ГПН порогового уровня 0 р срабатывает релейный элемент 7 и включает исполнительный блок 8. В результате через нагреватель 9 протекает ток нагрузки 3„, и датчик тока 6 подает сигнал U на второй т вход управления ГПН противофазный первому. Этот сигнал находится в противофазе по отношению к выходному сигналу блока сравнения 1 и превосходит его по модулю. Под действием разницы входных сигналов ГПН формирует нисходящую ветвь "пилы". Когда выходной сигнал ГПН достигает нулевого значения, срабатывает релейный элемент 7 и исполнительный элемент 8 отключает ток нагрузки.

Таким образом, восходящая ветвь

Э 1124 выходного сигнала ГПН соответствует паузе, а нисходящая — рабочему периоду импульсного регулирования..

Процесс формирования восходящей ветви "пилы" ГПН (пауза ) описывается уравнением

268 г росте сопротивления нагрузки увеличивается рабочий период 1 . Таким образом, регулятор компенсирует HsMeнения питающего напряжения и сопротивления нагрузки.

Для широтно-импульсного регулиро-вания мощность на нагрузке равна

И--K(u -Ьо ) — (l

25 к о-Ьи „) Процесс формирования нисходящей ветви "пилы" ГНН (рабочий период) описывается уравнением о во„„)1- —,, "(«о,-оо„„) —;,1 (з)

TR

2 где R C — постоянная времени разряда

2 для нисходящей ветви ГПН.

В момент срабатывания релейного элемента

40

0=0 I

Продолжительность рабочего периода определяется как

UtIOP "2 (Ч 45

1„

u„„+u,-к *о,-ьо„„)

При анализе соотношений (2 ) и (4) видно, что с pocTGM напряжения 50 питания увеличивается продолжительность паузы1 „падает продолжительность рабочего периода 1), а при понижении напряжения питания растет и уменьшается t„, При временном где U — мгновенное значение напряжения на выходе ГПН; текущее значение времени;

К вЂ” коэффициент усиления блока сравнения; 15

a,Ü вЂ” коэффициент приведения 0 и 0 „к одному входу; осн

R,Ñ вЂ” постоянная времени заряда для восходящей ветви ГПН в момент срабатывания релей- 20 ного элемента

ЯО и

Продолжительность паузы р определитСя как

+ и э

Р-0 3 *

А *t +t„

1+—

tp где („, 3 — действующие значения напряжения и тока в рабочий период .

После подстановки значений 1„ и из(2 ) и (4)в (5) и алгебраических преобразований получается следующее соотношение для регулируемой мощности нагревателя ко ЪО -tU д * (3 Осн) (g) р- „

: — "(u., О,) 2

После выражения переменных величин 3 U Q через U получается

4) осн т окончательное выражение для мощности нагревателя

2 (u,-s,о,)

Н (7) .где R — сопротивление нагревателя; н

К вЂ” коэффициент усиления дат1 чика напряжения; — коэффициент усиления датчика

z тока.

При анализе выражения -(7) видно, что при выборе необходимых коэффициентов и параметров элементов схемы

Ж)" К K; 2;a Ь U„op), устройство регулирования поддерживает постоянство мощности нагревателя при колебаниях питающего напряжения

U . Таким образом, устройство для п регулирования температуры характеризуется независимостью от колебаний напряжения питания в пределах допустимых для сетей промышленных предприятий (+)OX, -157 )и колебаниях сопротивления нагрузки R„

1124268

Составитель Л.Птенцова

Редактор А.Долинич Техред Ж.Кастелевнч Корректор О.Тигор

Заказ 8278/36 Тираж 841 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

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