Устройство для регулирования температуры
УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕГУЛИРОВА;НИН ТЕМПЕРАТУРЫ, содержащее первичн - Преобразователь температуры, размещенньй в термостатируемом объеме и включенный в плечо моста, к выходу которого подключены соединенные I последовательно аналоговый ключевой элемент, измерительньй усилитель, формирователь импульсов управления, усилитель мощности и подключенньй через него к силовой сети нагреватель , а также соединенные последовательно и подключенные к выходу моста усилитель и компаратор, выходом связанный с управлянидим входом аналогового ключевого элемента, о тли чающееся тем, что, с целью расширения области применения и повышения Точности устройства, оно содержит включенный между выходом компаратора и вторым входом формирователя импульсов управления делитель частоты с переменным коэффициентом деления, связанньм синхронизирующим входом с полюсом силовой сети.
СОЮЗ СОВЕТСНИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ
РЕСПУБЛИН (19) (l)) 1(Я) G 05 Р 23/19
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТ
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР
ГЮ ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ (21) 3579290/24-24 (22) 11.04.83 (46) 23.02.85 В. И- 7 ,(72) И.Н.Андреев, Т.З.Тигишвили
:и Б.Н.Цегла
; (53) 621. 555. 5(088. 8)
j(56) 1. "Радио", 1977, М - 12, с.26-27.
2. Пилинчук Ю.Л. и др. Устройство для градуировки термометров в интер\ о вале 78-350 К. — Измельчительная ,техника, 1980, В 8, с. 44-50 (прототип).
,(54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕГУЛИРОВА НИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ, содержащее первичный преобразователь температуры, раз мещенный в термостатируемом объеме и включенный в плечо моста, к выходу которого подключены соединенные ,последовательно аналоговый ключевой элемент, измерительный усилитель, формирователь импульсов управления, усилитель мощности и подключенный через него к силовой сети нагреватель, а также соединенные последовательно и подключенные к выходу моста усилитель и компаратор, выходом связанный с управляющим входом аналогового ключевого элемента, о тл и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения области применения и повышения точности устройства, оно содержит включенный между выходом компаратора и вторым входом формирователя импульсов управления делитель частоты с переменным коэффи- З циентом деления, связанный синхронизирующим входом с полюсом силовой сети. С:
1141385
Изобретение относится к системам автоматического регулирования и может быть применено для регулирования температуры в системах термостабилизирования. 5
Известно устройство для регулирования температуры, состоящее из первичного преобразователя температуры, схемы сравнения, усилителя мощности с фазовым регулированием и на- 10 гревательного элемента(1).
Наиболее близким к изобретению по технической сущности является устройство регулирования температуры, состоящее из первичного преобразо- 15 вателя температуры, мостовой схемы сравнения, измерительного усилителя, усилителя с системой компарато,ров, блока аналоговых ключей, усилителя мощности, представляющего со- 20 бой тиристорный усилитель мощности с фазовым управлением, нагревательного элемента, помещенного совместно с первичным преобразователем в термостатируемый объем(2 ), 25
Недостатком известных устройств является узкий диапазон регулирования температуры с требуемой точнос.тью, т.е. одинаковый по величине разбаланс измерительного моста 30 для разных номинальных температур из диапазона регулирования вызывает различное приращение выделяемой средней мощности в нагревательном элементе, т.е. различное приращение температуры.
Целью изобретения является расширение области применения и повышения точности устройства регулирования температуры с требуемой точностью. 40
Указанная цель достигается тем, что устройство для регулирования температуры, содержащее первичный преобразователь температуры, размещенный в термостатируемом объеме и вклю."5 ченный в плечо моста, к выходу которого подключены соединенные последовательно аналоговый ключевой элемент, измерительный усилитель, формирователь импульсов управления, усилитель мощности и подключенный . через него к силовой сети нагреватель, а также соединенные последовательно и подключенные к выходу моста усилитель и компаратор, выходом связанный с управляющим входом аналОгового ключевого элемента, содержит включенный между выходом компаратора н вторым входом формирователя имполюсов управления делитель частоты
L с переменным коэффициентом деления, связанный синхронизирующим входом с полюсом силовой сети.
На фиг.1 представлена блок-схема устройства, на фиг.2-4 — графики, поясняющие работу устройства.
Устройство содержит первичный преобразователь 1 температуры, термостатируемый объем 2, мост 3 аналоговый ключевой элемент 4, усилитель 5, компаратор 6, измерительный усилитель 7,.формирователь 8 импульса управления, синхронизированный от силовой сети делитель 9 частоты с переменным коэффициентом деления, усилитель 10 мощности, нагреватель 11
Первичный преобразователь 1 температуры, помещенный в термостатируемый объем 2, включен в плечо моста 3, выход которого подсоединен к входу элемента 4 и входу усилителя 5, своим выходом подключенного к входу компаратора 6, который своим выходом подключен к управляющему входу элемента 4. Выход элемента 4 подключен к входу измерительного усилителя 7, выход которого соединен с одним из входов формирователя 8, управляющий вход которого соединен с выходом синхронированного по одному.из входов силовой сетью переменного тока делителя 9 час тоты с переменным коэффициентом деления, второй вход которого соединен с выходом компаратора 6. .Выход формирователя 8 соединен с входом питающегося от силовой сети переменного тока усилителя 10 мощности, выход которого подсоединен к нагревательному элементу 11, поме— щенному в термостатируемый объем 2.
Устройство работает следующим образом.
При отличии температуры термостатируемого объема 2 от номинального значения на выходе моста 3 возникает сигнал разбаланса, который поступает через элемент 4 на вход усилителя 5.
В случае большого разбаланса, т.е. когда температура термостатируе.— мого объема 2 сильно отличается от номинальной, выходной сигнал усилителя 5 вызывает срабатывание компаратора 6, с выхода которого на управляющие входы элемента 4 посту1141385 пает сигнал, вызывающий отключения входа измерительного усилителя 7 от моста 3 и:вырабатывание на)
1 выходе измерительного усилителя 7 форсирующего сигнала. Выходной 5 сигнал компаратора 6 поступает также на один из входов делителя 9 частоты с переменным коэффициентом деления, что обеспечивает вырабатывание на его выходе сигнала, обеспечивающе- 10 го поступление форсирующего сигнала с выхода измерительного усилителя 7 через формирователь 8 на вход усилителя 10 мощности в течение всех полупериодов силового напряжения.
Это вызывает выделение в нагревательном элементе 11 термостатируемого объема 2 максимальной (или нулевой) мощности, в зависимости от того, вьппе или ниже номинальной температуры термостатируемый объем 2.
Когда при подходе температуры термостатируемого объема 2 к номинальной сигнал разбаланса моста 3 уменьшается до заданной величины, выход- 25 ной сигнал компаратора 6 обеспечивает переключение элемента 4, сигнал разбаланса начинает поступать на вход измерительного усилителя 7, и
3 устройство переходит в режим авто0 матического регулирования, в котором
1выходной сигнал измерительного усилителя 7, пропорциональный сигналу с моста 3, поступает через формирователь 8 на Вход усилителя 10 мощности лишь в те полупериоды силового напряжения, в которые на управляющий вход формирователя 8 с выхода делителя 9 частоты с переменным коэффициентном деления, синхронизированного си-40 ловой сетью, поступает коммутирующий сигнал.
Если управляющее напряжение поступает на вход усилителя 10 мощности
Переменного тока с фазовым управлени-45 ем в течение всех полупериодов сило- . вого напряжения, то регулирование мощности, выделяемой в нагревательном элементе 11,термостатируемого объема 2, достигается лишь путем измене-.50 ния угла отпирания. Средняя мощность, выделяемая в нагревательном элементе 11 при угле отпирания, равна
Я 0 (0 / t Ып2У1 (д)= — — } ь1у иТдт= — — — /, . 55 тк TR 2 4 / О где ы — угловая частота силового на. пряжения, Т вЂ” период(т - "! ) i l.> — амплитуда силового напряжения, — сопротивление нагревательного элемента 11. К График зависимости функции — И о от Ч дан на фиг.2 (кривая 1) . Изменение выделяемой в нагревательном элементе средней мощности d(d вызываемое изменение угла .отпирания д", равно уФ 441= 6 н ЧдТ, 1 е TfR дя 0 — = — Ь1п 2 (3+ 3R График зависимости Р pl (.) от дан на фиг. 3 (кривая .1) . Из него видно, что одинаковому по величине изменению угла отпирания соответствует различное приращение средней мощности, в зависимости от начального угла отпирания. Сопоставляя кривую (1) на фиг.2 с кривой (i) на фиг.3, можно построить график зависимости— Р u2 ФР от †„ ы, который приведен на фиг.4 (кривая 1). Как следует из этого графика, различным средним мощностям выделяемым в нагревательном элементе 11 (т.е. различным температурам термостата 2), соответствует различное изменение мощности, вызываемое одинаковым изменением угла отпирания, т.е. различное изменение температуры термостатируемого объема 2 при :одинаковом изменении управляющего воздействия. Таким образом, при этом способе регулирования температуры различным температурам термостатируемого объема 2 соответствует различная точность регулирования. При введении в устрой тво формирователя 8, управляемого синхронизированным по одному из входов силовой сетью переменного тока делителем 9 частоты с переменным коэффициентом деления, средняя мощность, выделяемая в нагревательном элементе 1! при угле отпирания У равна где >/ — коэффициент деления. 1141385 М График зависимости % (д от f в этом случае для " / -- /у изображен нв фиг.2 (кривая 2). Изменение выделяемой в нагревательном элементе 11 средней,.мощности вызванное .изменением угла отпирания сИ; в этом случае равно M Ve (94) = — — в и 9 д Ф; в зк 10 дм мФ = — — sin g, дч ю р Зависимость "/„, от при /y - /< изображена на фиг.3 (кривая 2) ° График зависимости /U f g y .от /, alu изображен на фиг.4 (кривая 2). Из этого графика видно, что подбирая соответствунщий коэффициент деления, можно добиться уменьшения 4 / у в области регулирования,. т.е. повысить точность и плавность регулирования. 1141385 01 de а5 Ф D2 0 Фиг.Ф Составитель А.Зарубин Техред С.Легеза Корректор М.СамборскаяРедактор В.Иванова 495/35 Тираж 863 Подписное ВНИИИИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5 Заказ Филиал 11П11 "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4
