Устройство для регулирования температуры

 

Изобретение относится к автоматике , в частности к устройствам термостатирования объектов с малым временем выхода на режим. Целью изобретения является повьшение точности устройства для регулирования температур . Устройство содержит основной и форсирующий нагреватели, управляемые через соответствующие исполнительные элементы двумя компараторами с общим входом, и обеспечивает повьшение точности за счет формирования входного сигнала компараторов суммирующим интегратором, первый вход которого подключен к выходу фазочувствительного вьшрямителя, второй - к вьпсоду диодно-резистивной цепи обратной связи, третий - выходу делителя напряжения, а четвертый - к выходу формирователя импульсов . При этом измерительный сигнал переменного напряжения подается от соответствующего источника на входы термочувствительного моста, формирователя импульсов и один из входов фазочувствительного выпрямителя , другой вход которого соединен с выходом усилителя, вход которого связан с выходом моста. 1 ил. (О (Л

СО(ОЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН (19) (11) (50 4 О 05 Р 23 24

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГосудАРственный номитет сссР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (2! ) 4130902/24-24 (22) 08.10.86 (46) 07.10.88. Вюл. У 37 (72) В,Н. Попов и Л.Ф. Лазарев (53) 62l.555.6(088.8) (56) Вопросы радиоэлектроники, сер.

ТРТО, вып. 1, !971, с.б.

Авторское свидетельство СССР

¹ 742895, кл. С 05 Э 23/24, 1980. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕГУЛИРОВАНИЯ

ТЕМПЕРАТУРЫ (57) Изобретение относится к автоматике, в частности к устройствам термостатирования объектов с малым временем выхода на режим. Целью изобретения является повышение точности устройства для регулирования температур, Устройство содержит основной и форсирующий нагреватели, управляемые через соответствующие исполнительные элементы двумя компараторами с общим входом, и обеспечивает повьппение точности за счет формирования входного сигнала компараторов суммирующим интегратором, первый вход которого подключен к выходу фазочувствительного выпрямителя, второй — к выходу диодно-резистивной цепи обратной связи, третий— выходу делителя напряжения, а четвертый — к выходу формирователя импульсов. При этом измерительный сигнал переменного напряжения подается от соответствующего источника на вхбды термочувствительного моста, формирователя импульсов и один из входов фазочувствительного выпрямителя, другой вход которого соединен с выходом усилителя, вход которого связан с выходом моста. ил.

1429095

Изобретение относится к области автоматического регулирования, в частности к регулированию температу.ры объектов автоматики с малым временем выхода в режим статирования.

Целью изобретения является повышение точности.

На чертеже представлена структур— ная схема устройства. 1О

Устройство содержит основной и орсирующий 2 нагреватели, подклюенные через первый и второй исполнительные элементы 3 и 4 к двухмерному источнику 5 питания со средней иной, термочувствительный мост 6, подключенный выходом к усилителю 7, а входом — к источнику 8 переменного напряжения, кроме того, к нему подключены управляющий вход фазочув- 20 ствительного выпрямителя 9 и вход формирователя 10 импульсов ° Вход

1 фазочувствительного выпрямителя 9 ! ,подключен к выходу усилителя 8, а, âûõoä — к первому входу суммирую- 25 щего интегратора 11, второй вхад которого соединен с диодно-резистивной цепью 12 обратной связи, третий вход интегратора ll подключен к делителю 13 напряжения, а четвертый З0 вход интегратора ll подключен к формирователю 10 импульсов. Выход интегратора подключен к объединенным входам первого и второго компарато ров 14 и 15, первый компаратор 14 выполнен на разомкнутом операцион— ном усилителе 16, выход которого подКлючен к управляющему входу исполнительного элемента 3, второй компаратор 15 выполнен на операционном А0 усилителе . 17 с положительной обратной связью на резистивном делителе

18, а выход операционного усилителя

l7 подключен к управляющему входу второго исполнительного элемента 45

4, цепь 12 обратной связи содержит диод 19 и резистор 20.

Нагреватели и термочувствительный мосты помещены в термокамеру 21.

Устройство работает следующим образом.

В момент включения температура в камере значительно ниже требуемой, термочувствительный мост 6 разбалансирован. На выходе измерительной ди55 агонали моста присутствует большое переменное напряжение. Это напряжение усиливается усилителем 7, а фазочувствительным выпрямителем 9 преобразуется в постоянное положительное напряжение. Величина этого положительного напряжения по модулю значительно больше суммы отрицательного напряжения на выходе делителя 13 напряжения и треугольного напряжения, вырабатаьгваемого интегратором 11 из меандра, поступающего с формирователя

10 импульсов. Интегратор 11 находится в насыщенном состоянии, на выходе которого присутствует отрицательное напряжение, величина которого близка к напряжению источника питания.

Это напряжение поступает на инвертирующий вход разомкнутого операционного усилителя 16 первого компаратора 14. На выходе компаратора 14 вырабатывается положительное напряжение, которое открывает первый исполнительный элемент 3 и через ос— новной нагреватель 1 течет ток в направлении: нагреватель 1, первый исполнительный элемент 3, источник 5 питания. Напряжение с нагревателя через цепь 12 обратной связи на вход интегратора не поступает.

Одновременно с этим отрицательное напряжение с выхода интегратора 11 поступает на вход второго компаратора 15, на выходе которого также устанавливается положительное напряжение, которое открывает второй исполнительный элемент 4 и через форсирующий нагреватель 2 течет ток в направлении: нагреватель 2, исполнительный элемент 4, источник 5 питания.

Температура в камере 21 быстро повышается. На измерительной диагонали моста 6 напряжение уменьшается, соответственно уменьшается напряжение на выходе усилителя 7 и на выходе фазочувствительного выпрямителя 9. Напряжение на выходе интегратора 11 также уменьшается, но через нагреватель 1 и 2 продолжает течь ток, до тех пор, пока напряжение на выходе фазочувствительного выпрямителя не сравняется с размахом треугольного напряжения.

Как только напряжение на выходе фазо.чувствительного выпрямителя станет меньше размаха треугольного напряжения, напряжение на выходе интегратора 11 выходит из отрицательной области и частично переходит среднюю шину. На выходе разомкнутого усилителя 16 компаратора 14 устанавливаются положительные импульсы в моменты перехода треугольного напряжения

I 429095

45 через нулевую линию. Длительность этих импульсов пропорциональна величине сигнала рассогласования на выходе моста 6 ° Часть этих импульсов че5 реэ цепь 12 обратной связи поступает на второй вход интегратора 11, уменьшая изменение тока в основном нагревателе 1 при изменении напряжения источника 5 питания. 10

Второй компаратор 15 остается в первоначальном положении, ток через форсирующий нагреватель 2 продолжает течь.

Температура в камере 21 продол- 15 жает быстро расти. Напряжение рассогласования на вьгходе моста 6 уменьшается, треугольное напряжение на выходе интегратора 1! под действием напряжения с вйхода фазочувствитель- 20 ного выпрямителя 9 продолжает переходить в положительную область, длительность импульсов на выходе компаратора 14 уменьшается и соответствующий ток в основном нагревателе также уменьшается, но температура в камере 21 продолжает расти, так как ток через форсирующий нагреватель 2 продолжает течь. По маре приближения. температуры в камере к эа- 30 данной, напряжение на вьгходе моста

6 стремится к нулю, соответственно напряжение на выходе фаэочувствительного выпрямителя 9 также стремится к нулю, треугольное напряжение на выходе интегратора ll переходит в положительную область из-за влияния напряжения делителя 13 и на выходе компаратора 14 формируются короткие положительные импульсы, которые от- 40 пирают исполнительный элемент 3 и через основной нагреватель 1 протекают короткие импульсы тока. При этом второй компаратор 15 находится в прежнем положении и через форсирующий нагреватель 2 продолжает течь ток.

Температура в камере продолжает расти и становится выше заданной. На выходе моста 6 фаза сигнала меняется на противоположную, усиливается усили- 50 телем 7, на вьгходе фазочувствительного выпрямителя 9 полярность сигнала меняется на противоположную. Сумма напряжений, поступающих с делителя 13 напряжения на третий вход суммирующего интегратора 11 и на его первьзг вход. становится больше чем размах треугольного напряжения, напряжение на выходе интегратора переходит В положителе>ную область > ня выходе первого компаратора 4 устанавливается отрицательное напряжение, исполнительный элемент 4 закрывается и ток через основной нагреватель l не течет. Конденсатор интегратора ll быстро заряжается и напряжение на выходе интегратора 11 стремится к плюсу источника питания. Как только положительное напряжение на выходе интегратора !1 больше, чем напряжение обратной связи, снимаемое с делителя 18 операционного усилите— ля 17 второго компаратора устройства

15, напряжение на его выходе меняется на противоположное и второй исполнительный элемент 4 закрываетсч. Ток через форсирующий нагреватель 2 прекращается. В данный момент времени токи через основной и форсирующий нагреватели не протекают. Объект начинает остьгвать. Напряжение на выходе моста 6 уменьшается, соответственно уменьшается и напряжение на вьгходе фазочувствительного выпрямителя 9, поступающего на первый вход интегратора 1!. Положительное напряжение на выходе интегратора ll уменьшается, на исполнительные элементы 3 и 4 продолжают быть запертыми.

Температура в камере продолжает приближаться к заданной и как только достигнет ее, то на выходе моста 6 напряжение будет равно нулю ° Соответственно нулю будет равно и напряжение на выходе фазочувствительного выпрямителя 9. На выходе интегратора 1! устанавливается треугольное напряжение, которое находится в положительной области за счет действия напряжения с делителя 13 напряжения. При дальнейшем остывании камеры 21 напряжение на выходе термочувствительного моста 6 меняет фазу на обратную, усиливается усилителем

7 и преобразуется в положительное фазочувствительным выпрямителем 9.

Часть треугольного напряжения на выходе интегратора 11 переходит в отрицательную область и на выходе разомкнутого операционного усилителя 16 первого компаратора 14 в моменты перехода треугольного напряжения через нулевую шину вырабатываются прямоугольные импульсы. Длительность этих импульсов пропорциональна напряжению рассогласования моста 7 и через основной нагреватель 1 протекают им14290 пульсы тока, поддерживая заданную температуру в камере 21.

Второй компаратор 15 переходит в обратное состояние только тогда, когда интегратор ll переходит в область больших отрицательных напряжежений, близких к напряжению насыщения и определяется отношением резисторов делителя 18.

Таким образом, предлагаемое уст- 10 ройство отличается от известного, поскольку без увеличения времени выхода на рабочий режим работы повышает1, ся точность поддержания температуры.

f5 формула изобретения

Устройство для регулирования тем пературы, содержащее последователь, но соединенные термочувствительный ,:мост и усилитель, последовательно 2О соединенные первый компаратор, первый исполнительный элемент и основ..ной нагреватель, а также последовательно соединенные второй компаратор, второй исполнительный элемент и форсирующий нагреватель, двухполярный источник питания со средней шиной, причем входы компараторов сое.динены между собой, а нагреватели ! связаны с одной из шин источника пи— тания, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности, уст95 6 ройство содержит источник переменного напряжения, формирователь импульсов, фазочувствительный выпрями— тель, суммирующий интегратор, диодно-резистивную цепь обратной связи и делитель напряжения, причем выход источника переменного напряжения подключен к входу термочувствительго моста, входу формирователя импульсов и одному иэ входов фазочувствительного выпрямителя, другой вход которого соединен с выходом усилителя, один из электродов диода диодно-резистивной цепи обратной связи соединен с выходом первого исполнительного элемента, а другой электрод диода через резистор диодно-резистивной цепи обратной связи соединен со средней шиной двухполярного источника питания, связанной через делитель напряжения с другой шиной двухполярного источника питания, первый, второй, третий и четвертый входы суммирующего интегратора соответственно подключены к выходу фазочувствительного выпрямителя, другому электроду диода диодно-резистивной цепи обратной связи, выходу делителя напряжения и выходу формирователя импульсов, а выход суммирующего интегратора соединен с входами компараторов.

Составитель Г. Крейман

Р ед ак тор В . Бугр енков а Техред, g. дидык Корректор М. Васильева

Заказ 5125/45 Тираж 866, Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4!5

Производственно-полиграфическое предприятие, r. Ужгород, ул. Проектная, 4