Устройство для регулирования температуры
Изобретение относится к автоматике , в частности к устройствам стабилизации и регулирования температуры металлического нагревательного элемента. Устройство содержит резистивный мост 1 с датчиком - нагревателем 2, который питается от широтноимпульсного модулятора 5 через трансформатор 8 и обеспечивает повышение точности за счет детектирования выходного сигнала моста синхродетектором 7, управляющим частотой генератора импульсов 4, выходы которого подключены к входам широтно-импульсного модулятора 5. 2 ил. СП с СП о со сп
СОЮЗ СОВЕТСНИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ
РЕСПУБЛИН (gg 4 G 05 D 23/24
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР
r!O ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ ц :
Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ щ ;, (21) 4166745/24-24 (22) 12.11.86 (46) 23.06.88, Бюл, Р 23 (71) Всесоюзный научно-исследовательский и проектно-конструкторский институт охраны окружающей природной среды в угольной промьппленности (72) Г.А.Прохоров и А.Г.Прохоров (53) 621.555.6(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР !! 358627, кл. G О! .1 1/08, !972 °
Борисов Л.Г. Системы автоматического регулирования температуры с совмещенным датчиком. Вопросы радиоэлектроники, сер.ТРТО Р 2, 1982, с.36-39.
Авторское свидетельство СССР
Ф 1160383, кл. G 05 D 23/19, 1983.
„„SU„1405036 А1 (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕГУЛИРОВАНИЯ
ТЕМПЕ РА ТУРЫ (57) Изобретение относится к автоматике, в частности к устройствам стабилизации и регулирования температуры металлического нагревательного элемента. Устройство содержит резистивный мост с датчиком — нагревателем 2, который питается от широтноимпульсного модулятора 5 через транс-, форматор 8 и обеспечивает повышение точности за счет детектирования выходного сигнала моста синхродетектором 7, управляющим частотой генератора импульсов 4, выходы которого подключены к входам широтно-импульс" ного модулятора 5. 2 ил.
1405036
Изобретение относится к автоматике, а именно к устройствам стабилизации и регулирования температуры металлического нагревательного элемента.
Целью изобретения является повышение точности.
На фиг.l представлена блок-схема устройства; на фиг.2 — его принци" пиальная схема.
Устройство содержит резистивный мост 1 с датчиком — нагревателем 2, усилитель 3 постоянного тока, генератор 4 импульсов, выполненный перестраиваемым напряжением по частоте, ( широтно-импульсный модулятор 5, усилитель б переменного тока, синхронный детектор 7 и трансформатор 8.
При этом широтно-импульсный модулятор 5 выполнен на транзисторах 9-12 и инверторах 13 и 14, в резистивный мост кроме датчика - нагревателя 2 (например, нити лампы накаливания) входят резисторы 15 — 17, синхронный детектор 7 выполнен на.транзисторе
18, инверторах 19 и 20, ключе 21, а генератор 4 импульсов реализован на.транзисторе 22, инверторах 23 и
24 и триггерах 25 и 26.
Устройство работает следующим образом, 111иротно-импульсный модулятор 5, управляемый от перестраиваемого генератора 4, питает измерительный мост
1, Напряжение на датчике-нагревателе
2 имеет вид симметричных двуполярных импульсов. При изменении частоты генератора 4 и тем самым скважности
ШИМ-сигналов форма импульсов изменяется, однако отрицательный импульс всегда является "зеркальным" по отношению к положительному.
Минимальная скважность ШИМ-сигналов равняется 2. При этом на базы выходных транзисторов ll и 12 IllHN-модулятора поступают симметричные прямоугольные импульсы с максимальной частотой, что соответствует максимальному току в цепи вторичной обмотки трансформатора 8. Уменьшение частоты перестраиваемого генератора 4 приводит к возрастанию скважности
ШИМ-сигналов, а соответственно — к уменьшению мощности, выделяющейся на датчике-нагревателе. Сопротивление
15 должно быть выполнено из материала с высокой температурной стабильностью (типа магнинина или константа40
5
j0 i5
30 на), а его величина должна составлять не более 5Х сопротивления датчика— нагревателя (во избежании значительного саморазогрева), Стабильность всей схемы регулятора в основном определяется стабильностью эталонного резистора 15. Поэтому представляется целесообразным выполнить эталонный резистор составным из материалов с различным температурным коэффициентом сопротивления, т.е. обеспечить его дополнительную температурную компенсацию.
При необходимой температуре датчика — нагревателя измерительный мост уравновешен. При неравновесии моста на резисторе 17 относительно общего провода ("земли") наблюдается сигнал, совпадающий по форме с напряжением на незаземленном выводе датчика — нагревателя 2 (при избыточном нагреве последнего), или "зеркальный" (при недостаточном нагреве). Сигнал разбаланса усиливается усилителем 6 переменного тока и поступает на вход синхронного детектора 7. Благодаря усилению сигнала разбаланса на переменном токе удается исключить нежелательный "дрейф" нуля усилителя. Элементы 18-20 синхронного детектора 7 преобразует сигналы произвольной формы в синфазные им сигналы прямоугольной формы, управляющие аналоговым ключом 21. Сигнал на выходе детектора-поштоянное напряжение, величина которого относительно средней точки схемы зависит от величины сопротивления датчика — нагревателя 2. Далее детектированный сигнал дополнительно усиливается усилителем 3 постоянного тока и поступает на управляющий вход перестраиваемого генератора.
Перестраиваемый напряжением генератор представляет собой мультивибратор на инверторах 23 и 24, Управление частотой колебаний мультивибратора осуществляется за счет изменения постоянной времени частотозадающей RC-цепочки, причем транзистор 22 играет здесь роль переменного сопротивления. Триггеры 25 и 26 формируют симметричные прямоугольные импульсы.
Таким образом, при "недокале" датчика — нагревателя частота генератора повышается,, а при "перекале соответственно понижается. При этом повышается или понижается мощность, выделяющаяся в цепи вторичной обмотки транс1405036 фиг. Z форматора 8. ШИМ-сигналы формируются путем пропускания исходных симметричных прямоугольных импульсов через дифференцирующие цепочки. Транзисторы 9 и 10 при этом выполняют роль пороговых элементов, а дополнительные инверторы 13 и 14 служат для повышения крутизны фронта получаемых сигналов (так же, как и инвертары 19 и 20) . В случае срыва колебаний мультивибратора транзисторы 9-12 закрываются, По сравнению с известным предлагаемое устройство позволяет достичь большей точности поддержания температуры датчика — нагревателя при сохранении достаточно высокого КПД регулятора.
Формула изобретения
Устройство для регулирования температуры, содержащее резистивный мост (с включенным в одно из плеч датчиком температуры — нагревателем, усилитель постоянного тока, генератор импульсов и широтно-импульсный модуляз тор, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности, устройство содержит усилитель переменного тока, синхронный детектор и трансформатор, а генератор импульсов выполнен перестраиваемым напряжением по частоте, при этом первичная обмотка трансформатора подключена к выходу широтно-импульсного модулятора, а вторичная обмотка соединена с входной диагональю резистивного моста и одним из входов синхронного детектора, другой вход которого связан через усилитель переменного тока с вы— ходной диагональю резистивного моста, выход синхронного детектора через усилитель постоянного тока соединен с управляющим входом генератора импульсов, выходы которого подключены к входам широтно †импульсно модулятора.
