Термостабилизатор

 

Изобретение относится к системам управления температурой и может быть использовано при прецизионном термостатировании различных объектов. Цель изобретения - повышение точности регулирования температуры. Указанная цель достигается за счет повышения быстродействия регулятора при пропорциональном регулированиии по температуре объекта на основе введения в закон управления сигнала производной изменения температуры. 1 з.п. ф-лы, 4 ил.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

<бу 4 G 05 D 23/19

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (61) 1 283722 (21) 4198975/24-24 (22) 24.02.87 (46) 23,04,89.. Бюл. ¹ 15 (71) Харьковский политехнический институт им. В.И.Ленина (72) В.Г.Воронов, А.В.Дюков, М.В.Гунбин, П.А.Качанов, В.И.Кадулин и А.Я.Мазалов (53) 621. 555. 6 (088. 8) (56) Авторское свидетельство СССР № 1283722, кл. G 05 D 23/19.

Изобретение относится к системам управления температурой, мэжет быть использовано при прецизионном термостатировании различных объектов и является усовершенствованием изобретения по авт.св. № 1283722.

Цель изобретения — повышение точности, устройства.

На фиг.1 представлена функциональная схема предложенного термастабилизатора; на фиг.2 — функциональная схема регулятора напряжения; на фиг.3 — временные. диаграммы работы термостабилиэатора на фиг.4 — структурная схема регулятора напряжения.

Термостабилизатор содержит задающий резистор 1, термодатчик..2 нагревателя, задающий резистор 3, термодатчик 4 объекта,. включенные по схеме моста, первый, второй и третий источники 5-7 опорного. напряжения, первый и второй компараторы 8 и. 9, .„ЯО„„1474615 А 2 (54) ТЕРМОСТАБИЛИЗАТСР (57) Изобретение относится к системам управления температурой к может быть использовано при прецизионном термостатированки различных объектов. Цель изобретения — повышение точности регулкрования температуры.

Указанная цель достигается за счет повышения быстродействия регулятора при пропорциональном регулировании по температуре объекта на основе введения в закон управления сигнала производной изменения теьц ературы.

1 з.п. ф-лы, 4 кл.. выходы которых подключены к входам элемента ИЛИ 10, элемент НЕ 32, связанный с входом управления включением регулятора i i напряжения, первый

Ьев4 вход которого соединен с выходом дифференциального усилителя 12 через ограничитель 13, нагреватель 1 4, ключ 4

15, источник t6 постоянного напряже- 4 ния, резистор 17, конденсатор 18, ©Ъ первый и второй фоторезисторные оптроны 19 и 20, причем оптрон 19 содержит излучатель 2 1 и фоторезкстор

22, а оптрон 20 — излучатель 23 к фоторезистор 24.

Регулятор 11 напряжения (фиг.2) содержит диффренциальный усилитель

25, соединенный через резисшрр 26 Э с базой транзистора 27 и коллектором транзистора 28, резисторы 29-31, элемент HE 32.

Термостабилизатор работает следующим образом. ю

1474615

Если температура нагревателя 14 лежит в пределах между Т, и Т (фиг.3),то, как как напряжение, снимаемое с термодатчика 2, больше выходного напряжения источника 6 опорного напряжения, на выходе компаратора 9 формируется "единица" (фиг.3), а на выходе компаратора 8— логический "ноль". Поэтому управляемый ключ 15 замкнут, на выходе элемента НЕ 32 — "ноль", транзистор 28 (фиг.2). sакрыт, регулятор 11 напряжения включен. В этом: случае напряжение на нагревателе 14 зависит от напряжения на первом входе усилителя 25 и соотношений сопротивлений резисторов 29 и,:30. Если температура объекта меньшЕ- Т (фиг.3), то. напряжение, снимаемое с термодатчика 4, больше выходного напряжения источника 7 опорного напряжения. При этом .напряжение на выходе дифференциального усилителя 1, 2 положительно по знаку и.прямо пропорционально по величине разности требуемой температуры

Т и истинной температуры объекта.

Поэтрму в зависимости от величины этой разности изменяется мощность, подводимая к нагревателю 14 (фиг,3), Если в результате изменения теп ловой активности внутренних элемен.— тов объекта термостатирования возникает резкое изменение температуры объекта, то напряжение, снимаемое с выхода ограничителя 13, дифференцируется цепью из элементов 17, 18 и 21 (или 23). Так, например, при резком повышении температуры объекта из -аа повышения рассеиваемой мош4О ности элемектов, находящихся внутри объекта термостатирования, напряжение на выходе ограничителя 13 понижается. Конденсатор 18 .перезаряжается через излучатель 23, резистор 17 .и выходное сопротивление ограничителя f3 и в течение..времени перезаряда фоторезистор 24, освещаемый светом, уменьшает свое. сопротивление.

Аналогично при резком понижении. темф

50 пературы объекта происходит. заряд конденсатора 18 через излучатель 21, и сопротивление фотарезистора 22 уменьшается. С учетом свойств RC-цепоцек передаточная функция регулятора 11 охваченного обратной связью от выхода к шуитирующему входу, приближенно представляется в виде (фиг.4).

W(p) = К1 + К Р/(Т + 1) .

При резком изменении внешней температуры, например при охлаждении, первым охлаждается малооперационный нагреватель 14. Если его температура понижается до величины Т, выходное напряжение термодатчика 2 становится больше опорного, снимаемого с выхода источника 5 опорного напряжения, и

"единица" с выхода компаратора 8 пос-., тупает через элементы ИЛИ и НЕ, включает регулятор 11 напряжения, а "единица" с выхода компаратора 8 размыкает ключ 15. Выходное, напряжение дифференциального усилителя 12 положительно по знаку и максимально по величине, так как на его второй вход не поступает напряжение с выхода источника 7 опорного напряжения. Это напряжение проходит через ограничитель 13 и поступает на первый вход регулятора 1.1 напряжения, включая нагреватель 14 на полную мощность.

Если, наоборот, нагреватель 13 перегревается и его температура достигает значения Т, то напряжение, снимаемое с термодатчика 2, меньше выходных напряжений источников 5 и 6 опорных напряжений. Поэтому на выходах компараторов 8 и 9 формируются "нули". Регулятор 11 напряжения отключается, так как на управлякнций вход с выхода элемента НЕ 32 поступает "единица", транзистор 28 (фиг.2) открывается до состояния насыщения, шунтируя выход дифференциального усилителя 25, и на выходе регулятора 11 напряжения формируется нулевое напряжение. Поэтому независимо от температуры объекта нагреватель 14 выключается.

Положительным эффектом предлагаемого термостабилизатора по сравнению с известным является повышение точности термостабилизации, достигаемое за счет введения дифференциальной составляющей в закон регулирования.

Это позволяет термостабилизатору быстро компенсировать возмущения, связанные с изменением тепловой активности внутренних элементов объекта термостатирования.

Формула изобретения

1. Термостабилизатор по авт.св.

И- 1283722, отличающийся тем, что, с целью повышения точности, он дополнительно содержит резистор конденсатор, первый и второй

5 f фоторезисторные оптроны и элемент

НЕ, причем выход элемента ИЛИ связан с управляющим входом регулятора напряжения через элемент НЕ, выход ограничителя напряжения через последовательно соединенные резистор и конденсатор связан с анодом излучателя первого и катодом излучателя второго фоторезисторных оптронов, катод излучателя первого и анод излучателя второго фоторезисторных оптронов, а также второй вывод фоторезистора первого фотореэисторного оптрона подключены к общей шине, первые выводы фоторезисторов первого и второго фоторезисторных оптронов подключены к дополнительному шунтирующему входу регулятора напряжения, второй вывод фоторезистора второго фоторезисторного оптрона связан с выходом регулятора напряжения, а дополнительный питанщий вход регулятора напряжения подключен к выходу источника постоянного напряжения.

2. Термостабилизатор по п.1, отличающийся тем, что

474615 6 регулятор напряжения содержит второй дифференциальный усилитель, второй, третий, четвертый и пятый резисторы, 5 а также первый и второй транзисторы, причем выход второго дифференциального усилителя через второй резистор соединен с базой первого и коллектором второго транзисторов, эмиттер первого транзистора подключен к общей шине через последовательно соединенные третий и четвертый резисторы, общий вывод которых связан с ин.— версным входом, второго дифференциального усилителя, второй вывод пятого резистора соединен с базой второго транзистора, эмиттер которого подключен к общей. шине, при этом первый вывод пятого резистора, инверс ный вход второго дифференциального усилителя и коллектор первого транзистора являются соответственно управляющим, шунтирующим и питающим входами, прямой вход второго диффе25 ренциального усилителя является входом, а эмиттер первого транзистора— выходом регулятора напряжения.

1474615 Ewe 8 /йи 7

Редактор В.Данко

Заказ 1892/45 Тираж 788 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул. Гагарина, 101

®гх. Я

Фвх.10 йва1й

Составитель В.Завадский

Техред N Вилик Корректор М. Пожо