Регулятор температуры

 

< 1) 590717

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 18.07.75 (21) 2158372/ 18-24 с присоединением заявки №вЂ” (23) Приоритет— (43) Опубликовано 30.01.78. Бюллетень № 4 (45) Дата опубликования описания 08.02.78

Союз Советских

Сапиалистических, Республик (,51) Ч Кч 6 05 D 23, 10

Гасударственный комитет

Совета Министров СССР па делам изобретений н открытий (53) УДК 621-556.6 (088.8) (72) Автор изобретения (71) Заявитель

В. И. Заметии

Ростовский ордена Трудового Красного Знамени государственный университет (54) РЕГУЛЯТОР ТЕМПЕРАТУРЫ

Изобретение относится к области стабилизации и регулирования температуры, в частности — к импульсному регулированию.

Известно устройство для фазо-;импульсного регулирования температуры (1), содержащее последовательно соединенные измерительную схему, блок управления фазовым углом включения тиристора, тиристорный ключ и нагреватель. Однако степень стабилизации температуры, достигаемая с .помощью такого 1О устройства, недостаточна вследствие того, что преобразо|вание у правляющего параметра в температуру при фазо-импульсном управлении тиристорным ключом происходит по существенно нелинейному закону. Кроме того, мощность, рассеиваемая таким регулятором в нагревателе, сильно зависит от величины напряжен ия источника, питания (сети), а нестабильность этой величины также отрицательно, влияет на точность стабилизации температуры.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является регулятор температуры (2), содержащий последовательно соединенные силовой ключ, подключенный к источнику питания, нагреватель, измерительный блок и первый широтно-импульсный преобразователь, а также блок управления, выход которого подключен к управляющему входу силового ключа, Закон преобразования управ- 30 ляющего параметра в температуру в таком регуляторе линеен, однако ему также свойстввнна зависимость выходной мощности от колебаний напряжения источника питания.

Целью изобретения является повышение точности регулятора. Эта цель достигается тем, что регулятор содержит синхронизатор и последовательно соединенные функциональный преобразователь, подключенный к источнику питания, ключ, блок сравнения, интегрирующий усилитель и второй широтно-импульсный преобразователь, подключенный ко входу блока управления и и управляющему входу ключа, причем,выход синхронизатора, подключенного к источнику питания, соединен со вторыми входами широтно-импульсных преобразователей, а выход первого широтноимпульсного преобразователя подключен ко второму входу блока сравнения. Таким образом, влияние колебаний напряжения .источника питан ия на выходную мощность регулятора компенсируется путем .введения дополнительной петли отрицательной ооратной связи по возмущению.

На фиг. 1 изображена блок-схема предлагаемого регулятора; на фиг. 2 — временная диаграмма .импульсов напряжения.

Регулятор содержит измерительный блок

1, пер|вый широтно-импульсный преобразователь 2, блок сравнения 8, ключ 4, функцио590717

-1 = 0, Vi = Vo.

1т1 — — k (U„„,) -, (4) 40

Т- 3%10 (0 "0 "1" ) (U„„) "1 (U пит) 1 (б) 1 нт Т- 3 10 (. 0Р) 50

Я Т нальный преобразователь 5, второй широтноимпульсный преобразователь б, блок управления 7, силовой ключ 8, нагреватель 9, интегрирующий усилитель 10, синхронизатор 11 и источник питания 12 (сеть).

Сигнал рассогла сования с выхода измерительного блока 1 подается на вход первого широт но-импульсного преобразователя 2. Импульс-модель, длительность которого т, определяется выходным .сигналом измерительного блока 1, а амплитуда Vp фиксирована, с выхода преобразователя 2 подается на вход блока сравнения 8. На другой его,вход с выхода ключа 4 подается сравниваемый импульс, формируемый следуюшим образом: се15 тевое,напряжение, поступает на функциональныи преобразователь 5, с выхода которого сипнал, находящийся в определенной зависимости (например, квадратичной) от,величины сетевого напряжения, подается на вход ли20 нейного аналогового ключа 4, управляемого выходным импульсом т1 .второго широтно-импульсного преобразователя б. Этот же импульс, пройдя через блок управления 7, включает силовой ключ 8, который пропускает им25 пульс, сетевого напряжения в нагреватель 9.

Таким образом, длительность импульса на выходе ключа 4 равна времени включения нагревателя 9, а амплитуда Vi импульса нахо- зО дится в заданном соотношении с величиной напряжения источника питания 12. Выходное напряжение Ь пп, интегрирующего усилителя

l0, сигнал на вход .которого посту пает с выхода блока сравнения 8, рав но 35 ин = 7 J "3 1"10 011 — Т J AË10VIdt = где К3 и К10 — коэффициенты передачи блока сравнения 8 и интегрирующего усилителя

10 соответственно. Таа< как Г т0=5„(площади импульса-модели), à 1 1т1=S,, (ïëîùàäè сравниваемого импульса), то

При КЗК10 — сс необходимо, чтобы (S„, — S,ð) О. Тогда величина сигнала на выходе усилителя 10 будет конечной и достаточной для управления преобразователем б. Таким образом, при большой величине произведения КЗКН0 в устройспве поддерживается равенство 5„=5„р, причем изменение амплитуды UI сравниваемого импульса будет сопро- 5О вождаться соответствующим изменением его длительности и одновременно времени включения нагревателя.

Синхронизатор 11 синхронизирует период работы широтно-импульсных преобразовате- 55 лей 2 и б по заданному числу периодов напряжения источника питания 12, что устраняет дополнительную, погрешность от биений, возникающих при,некратности указанных периодов.

Предположим, что при номинальном напряжении К„„источника питания длительНОСТЬ В61ХОДНЫХ ИМПУЛЬ|СОВ ШИРОТНО-ИМПУЛЬСных преобразователей 2 и б одинакова, а амплитуда Ь 1 сравниваемого импульса равна амплитуде Vp импульса модели (фиг. 2), то есть

Если, преобразователь 5 преобразует напряжение источника 12 по квадратичному закону, то амплитуда Vp сравниваемого импульса равна где k — крутизна преобразования. Тогда из равенства площадей сравниваемых импульсов в стационарном состоянии с учетом формул (1) и (2) следует

171т1 = и (Уипт) - 1==1 Отп. (3) Этому соответствует рассеиваемая;в нагревателе 9 мощность р (пит) 1

0 Р Т где R — сопротивление нагревателя 9. При отклонении напряжения источника питания

12 от номинального до U „„, амплитуда сравниваемого импульса изменится до

V, =k (U „„,)-, что повлечет за собой соответствующее изменение его длительности (и, следовательно, времени, включения нагревателя 9) до т, . Из равенства площадей сравниваемых и мпульсов tB стационарном состоянии вновь получим

1 1 п (пит) 1 0 0з причем из формул (3) и (5) следует

Этому, новому состоянию регулятора соответствует рассеиваемая в нагревателе 9 мощность // 3 / (7) причем отклонение мощности, рассеиваемой в нагревателе 9, от номинальной или с учетом формулы (б)

AP=0.

590717

Фиг. 1

Фиг. Z

Составитель В. Певзнер

Техред А. Камышникова

Корректор В. Гутман

Редактор H. Громов

Заказ 1008 2066 Изд. № 208 Тираж 1109

НПО Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

Москва, К-ЗБ, Раушская наб., д. 4/6

Подписное

Тип. Харьк. фил. пред, «Патент»

Следовательно, температура в рабочем объеме при колебаниях напряжения источника питания 12 не меняется.

Формула .изобретения

Регулятор температуры, содержащий последовательно соединенные силовый ключ, подключенный к источнику .питания, нагреватель, измерительный блок и и piBbIH широтноимпульсный преобразователь, а также блок управления, выход которога подключен к управляющему входу силового ключа, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью повышения точности регулятора, он,содержит синхронизатор и последовательно соединенные функциональный преобразователь, подключенный к источнику .питания, ключ, блок сравнения, интегрирующий усилитель и второй широтноимпульсный преобразователь, подключенный ко входу блока управления и к управляющему входу ключа, причем выход си нхронизатора, подключенного к источнику питания, соединен со вторыми входами широтно-.импульсных преобразователей, а выход первого ширатно-импульсного преобразователя подклю10 чен ко второму входу блока сравнения.

Источники информации, при нятые во внимание при экспертизе:

1. Авторское свидетельство СССР

16 № 238917,,кл. G 05 D 23/19, 1967.

2. Патент США № 3633094, кл. 323-18, 1974.