Регулятор температуры
Изобретение относится к системам автоматического регулирования. Цель изобретения - повьшение точности регулятора . Поставленная цель достигается тем, что в регуляторе температуры блок формирования широтно-импульсной модуляции (ИИМ) выполнен на операционном усилителе (ОУ) 5 с резистинной положительной обратной связью (ПОС) 8, а, цепь отрицательной обратной связи (осе) содержит отсекающий диод 9, управляемый делитель напряжения , образованный полевом транзистором 18, управляемым сигналом рассогл1асования с выхода масштабирующего усилителя 4, и потенциометром 17, низкочастотный перестраиваемый RC- фильтр 11 и интегрирующую перестраиваемую RC-цепь 16. 2 ил. а (
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ
РЕСПУБЛИК (191 (11) 2 4 А1 (50 4 С 05 D 23/19
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР
ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ
К А8ТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4231129/24-24 (22) 23,03 ° 87 (46) 30,09,88, Бюл, Р2 36 (71) Всесоюзный сельскохозяйственный институт заочного образования (72) Л.П.Шичков и В..М.Поляков (53) 621.555.6 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР
Ó 556419, кл. C. 05 Э 23/19, 1977.
Авторское свидетельство СССР
1(-. 1118970, кл. С 05 D 23/19, 1984. (54) РЕГУЛЯТОР ТЕМПЕРАТУРЫ (57) Изобретение относится к .системам автоматического регулирования. Цель изобретения — повьппение точности регулятора. Поставленная цель достигается тем, что в регуляторе температуры блок формирования широтно-импульсной модуляции (ШИМ) выполнен на операционном усилителе (ОУ) 5 с резистивной положительной обратной связью (ПОС) 8, а. цепь отрицательной обратной связи (ООС) содержит отсекающий диод 9, управляемый делитель напряжения, образованный полевым транзистором 18, управляемым сигналом рассогласования с выхода масштабирующего усилителя 4, и потенциометром 17, низкочастотный перестраиваемый RCфильтр 11 и интегрирующую перестраиваемую RC-цепь 16, ? ил.
1 1427349 2
Изобретение относится к системам автоматического регулирования и предназначено для поддержания температуры в заданных пределах путем нагрева объекта регулирования.
Цель изобретения — повышение тбчности регулятора.
На фиг.1 представлена схема предлагаемого регулятора температуры, на фиг..2 — временные диаграммы работы регулятора: а — в переходных режимах регулирования, б - на выходе перестраиваемого низкочастотного RCфильтра, в — на выходе операционного усилителя блока формирования широтно-импульсной модуляции.
Регулятор температуры содержит датчик 1, задатчик 2 температуры, блок сравнения 3, масйтабирующий усилитель 4, блок формирования широтно-импульсной модуляции, выполненный на операционном усилителе 5, исполнительный орган 6, воздействующий на объект регулирования 7, причем
Р операционный усилитель содержит резистивную положительную обратную связь 8, в отрицательную обратную связь которого включен через отсекающий диод 9 управляемый делитель напряжения 10 и низкочастотный перестраиваемый RC — фильтр 11, а между входами операционного усилителя 5 подключены два встречнопараллельно включенных разняэывао ющих диода 12, 13, неинвертирующий вход операционново усилителя 5 связан с масштабирующим усилителем 4 вторым резистором 14, а иннертирующий — с общей шиной регулятора через первый резистор 15 и с интегрирующей RC-цепью 16, подключенной к выходу низкочастотного RC-фильтра 11 соединенного со средним выводом потенциометра 17 управляемого делителя напряжения 10, первое плечо которого образовано потенциометром 17, а другое — полевым транзистором 18 с р-и-переходом и каналом р-типа, затвор которого через третий резистор 19 соединен с выходом масштабирующего усилителя 4.
Устройство работает следующим образом.
Сигнал рассогласования между датчиком 1 и задатчиком 2 с выхода блока сравнения усиливается усилителем
4 и поступает на неинвертирующий вход усилителя 5. Выходной сигнал с
29
55 выхода усилителя 5 поступает на вход исполнительного органа 6 и воздействует на объект регулирования 7, Блок формирования широтно-импульсной модуляции построек по принципу генерирующего нуль-органа на операционном усилителе 5, охваченном резистивной положительной обратной связью Я и интегрирующей RC-цепью 16. Предположим, что потенциал на выходе низкочастотного перестраиваемого RC-фильтра 11 равен нулю, тогда импульсы на выходе нуль-органа будут существовать, пока входное напряжение находится н границах линейного участка амплитудной характеристики операционного усилителя 5. В противном случае на выходе .операционного усилителя 5 устанавливается напряжение, соответствующее положительному или отрицательному уровню ограничения.
При этом зависимость скважности генерируемых импульсов и приложенного входного напряжения в границах линейного участка амплитудной характеристики операционного усилителя 5, являющейся зоной пропорциональности регулятора b,Õ, носит широтно-импульр Ф сный характер модуляции. Период импульсов на выходе блока формирования широтно-импульсной модуляции определяется временем перезарядки емкост ъ интегрирующей перестраиваемой
RC-цепи 16. Перезарядка емкости интегрирующей перестраиваемой RC-цепи 16 происходит за счет протекания тока пс цепям: резистор 8, разнязывающий диод 12 или 13, интегрирующая перестраиваемая RC-цепь 16, общая шина регулятора. К выходу блока формирования широтно-импульсной модуляции через отсекающий диод 9 подключен управляемый делитель напряжения 10, состоящий иэ потенциометра 17 и полевого транзистора 18 с р-и-переходом и каналом р-типа. При условии, что при нагреве объекта регулирования напряжение на выходе усилителя 4„ находится в пределе положительного уровня ограничения операционного усилителя 5 блока формирования широтноимпульсной модуляции, сопротивление исток-сток полевого транзистора 18 велико и потенциал положительной полярности с выхода усилителя 5 через отсекающий диод 9 и потенциометр 17 первого плеча управляемого делителя напряжения 10 будет накапливаться в
1427349 конденсаторе низкочастотного перестраиваемого RC-фильтра 11. При условии, что постоянная времени низкочастотного RC-фильтра 11 больше постоянной интегрируюц<ей RC-цепи 16, линейный участок амплитудной характеристики усилителя 5 изменяется и автоматически смещается в переходном режиме системы в нужную сторону и на необходимое значение, зависящее от значения постоянной времени объекта регулирования и величины внешнего возмущения. Величина смещения тем больше, чем больше постоянная времени объекта регулирования и чем больше влияние возмущения, вызвавшее переходной режим системы.
Это иллюстрируют временные диаграммы фиг.2а где внешнее возмущение рассматривается как ступенчатое изменение задания параметра регулирования А в виде его задаваемых значений Ai, A2, АЗ. При изменении задания от значения Ai к А2 смещение 2 зоны пропорциональности регулятора
4Х происходит "навстречу" изменению параметра регулирования А (фиг.2а, период t t ). При этом потенциал положительной полярности на выходе низкочастотного пере траиваемого RCфильтра 11 растет (фиг.2б, период
t,-t<), а усилитель 5 находится в положительном уровне ограничения (фиг.?в, период t< -tz). При сигнале рассогласования, достаточном для перехода усилителя 5 в режим линейного управления, в блоке. формирования ШИИ начинается генерация сигналов отрицательной полярности (фиг.2в, периоды t,-t» t,-t,, t, -t,). При этом потенциал положительной поляр- . ности на выходе перестраиваемого низкочастотного RC-фильтра 11 уменьшается (фиг.2б, период t,-t,...,tz-t ), за счет тоха разряда его конденсатора через соединенные с ним цепи (фиг,2б, периоды,-,, t -tz) и за счет уменьшения тока за- ряда, ослабленного управляемым делителем напряжения 10, в котором сопротивление р-канала полевого транзистора 18 с р-и-переходом уменьша-. ется пропорционально уменьшению положительного уровня рассогласования на выходе усилителя 4 (фиг.2б, период t3 t4 t5 6 tz t8) °
Зона пропорциональности регулятора Х смещается в сторону заданного значения и при нулевом уровне рассогласования стремится к своему минимальчому значению (фиг.2а, периоды
7 Ь 6 9)
Тем самым автоматически иэменяется скважность генерируемых импульсов и, как следствие, автоматически изменяется структура регулятора в переходном режиме, т.е., происходит как бы упреждающий "захват" процеССа и доведения его до нового заданного значения.
При сигнале рассогласования, соответствующем отрицательному уровню ограничения (фиг.?а, АЗ), структура регулятора неизменна и захват и доЕ ведение процесса до нового значения происходит в зоне пропорциональности
6Хр регулятора (фиг.2а, период С -t э э
tЧ Таким образом, исключаются автоколебания системы регулирования при нагреве объекта в переходных режимах эа счет изменения динамической характеристики регулятора температуры для оптимального и точного попдержания параметра регулирования. Формула изобретения Регулятор температуры, содержащий блок сравнения, входы которого соединены с датчиком и задатчиком температуры, а выход — с входом масштабирующего усилителя, выход которого подключен к входу блока формирования широтно-импульсной модуляции, выполненного на операционном усилителе с обратными связями, а выход блока формирования широтно-импульсной модуляции связан с входом исполнительного органа, о т л и ч а ю— шийся тем, что, с целью повышения точности регулятора, он содержит управляемый делитель напряжения, выполненный в виде последовательно соединенных потенциометра и полевого транзистора с р-и-переходом и рканалом, при этом цепь положительной обратной связи операционного усилителя образована резистором, а цепь отрицательной обратной связи образована отсекающим диодом, связанным анодом с выходом операционного усилителя, низкочастотным перестраиваемым КС-фильтром, вход которого связан с катодом отсекающего диода 7349 @иг.2 Составитель Л.Птенцова Техред Л.Сердюкова Корректор М.Демчик„ Редактор М.Товтин Заказ 4851/44 Тираж 866 ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, R-35, Раушская наб., д. 4/5 Подписное Производственно-полиграфическое предприятие, г. ужгород, ул. Проектная, 4 5 142 через потенциометр управляемого делителя напряжения, и интегрирующей перестраиваемой RC-цепью, соединенной входом с выходом фильтра, а выходом— с инвертирующим входом операционного усилителя, через первый резистор соединенным с общей шиной регулятора и через встречно включенные развязы6 вающие диоды — с неинвертирующим входом операционного усилителя, который через второй резистор подключен к выходу масштабирующего усилителя, соединенному через третий резистор с затвором полевого транзистора, исток которого связан с общей шиной регулятора.
