Пропорциональный регулятор темпе-ратуры

 

с.

C . А Н---И

ОП И

ИЗОЬЕЯтЕНИ Я

<»7946!9

Союз Советских

Социалистических

Реслублик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свнд-ву— (22) Заявлено 02.11.78 (21) 2680116/18-24 (5! ) М.1хл. " G 05 D 23/19 с присоединением заявки— (23) Приоритет— (43) Опубликовано 07.01.81. Бюллетень № 1 (45) Дата опубликования описания 12.О2.81

Государственный комитет

СССР ло делам извбретений и открытий (53) УДК 621.555.6 (088.8) (72) Авторы изобретения

В. В. Митрофанов, А. И. Бабаев, В. А. Толчинский и

В. М. Абложнов (71) Заявитель (54) ПРОПОРЦИОНАЛЬНЫЙ РЕГУЛЯТОР

ТЕМПЕРАТУРЫ

Изобретение относится к технике регулпрования физических величин, в частности к регулированию температуры нагревательных элементов.

Известен пропорциональный импульсный регулятор температуры (11, содержащий выпрямительное устройство, измерительный мост, блокинг-генератор, термистор, генератор пилообразного напряжения, импульсный усилитель и тиристор, регулирующий мощность в нагрузке.

Недостатком этого регулятора является то, что сигнал имеет импульсный характер, вследствие чего изменение мощности в нагрузке также носит дискретный характер.

Наиболее близким техническим решением к изобретению является пропорциональный регулятор температуры (2), содержащий последовательно соединенные трансформатор, коммутирующий элемент и исполнительный элемент, последовательно соединенные выпрямитель, входом связанный с выходом трансформатора, формирователь опорного напряжения и элемент сравнения, ко второму входу которого подключен через масштабирующий блок вход исполнительного элемента, а также пороговый элемент, выход которого связан с управляющим входом коммутирующего элемента.

Недостатком этого регулятора являются колебания температуры вблизи установившегося значения из-за дискретного изменения мощности в исполнительном элементе.

Цель изобретения — повышение точности работы регулятора.

С этой целью в предлагаемый регулятор введены последовательно соединенные

10 формирователь трапецеидальных импульсов, входом связанный с выходом выпрямителя, амплитудный модулятор и интегратор, выход которого соединен с входом порогового элемента. Причем ко второму

15 входу модулятора подключен выход элемента сравнения.

На фиг. 1 представлена функциональная электрическая схема регулятора тем20 гературы: на фнг. 2 — временные диаграммы его работы.

Пропорциональный регулятор температуры содержит. трансформатор 1, коммутирующий элемент 2, исполнительный. эле25 мент 8, масштабирующий блок 4, выпрямитель 5, формирователь опорного напряжения 5, элемент сравнения 7, формирователь трапецеидальных импульсов 8, амплитудный модулятор 9, интегратор 10, .поро30 говыи элемент 11..

794619

Выход трансформатора 1 соединен с входом выпрямителя 5 и одним из входов коммучтирующего элемента 2, выход которого соединен со входом исполнительного элемента 8 и входом масштабирующего 5 блока 4, выход масштабирующего блока 4 подсоединен к первому входу элемента сравнения 7, второй вход которого соединен с выходом формирователя опорного напряжения 6, вход формирователя опорного напряжения 6 соединен с выходом выпрямителя 5.

Формирователь 8, модулятор 9, интегратор 10 и пороговый элемент ll соединены последовательно, причем выход порогового элемента 11 соединен с управляющим входом коммутирующего элемента 2, вход формирователя 8 соединен с выходом выпрямителя 5, выход элемента сравнения 7 подключен ко второму входу модулятора 9. 20

На фиг. 2 приняты следующие обозначения:

Ug>(ipii — напряжение на выходе формирователя 8;

V, — напряжение на интеграторе 9;

0„„„„— напряжение формирователя 6;

ЛУ вЂ” напряжение рассогласования, поступающее на вход интегратора;

U,„„„„, — сигнал на выходе порогового элемента 11; 30

U„,,ð — напряжение на нагрузке; рь рг — фазовые углы открывания коммутирующего элемента.

Пропорциональный регулятор температуры работает следующим образом.

С трансформатора 1 переменное напряжение поступает на коммутирующий элемент 2 и далее на нагрузку (исполнительный элемент 8). Одновременно это напря- 40 жение поступает на выпрямитель 5. Выпрямленное напряжение через формирователь 6 поступает на один из входов элемента сравнения 7.

На второй вход элемента сравненеия 7 45 подается отфильтрованное постоянное напряжение с масштабирующего блока 4, пропорциональное напряжение на исполнительном элементе 3. Для обеспечения регулировки температуры исполнительного эле- 50 мента 8 напряжение с коммутирующего элемента 2 подается на элемент сравнения

7 через масштабирующий блок 4.

На выходе элемента сравнения 7 выра- 55 батывается постоянное напряжение рассогласования, пропорциональное отклонению выходного напряжения от заданного (опорного уровня) .

Напряжение рассогласования поступает 60 на первый вход модулятора 9, на второй вход которого подается трапецеидальное напряжение, получаемое с помощью формирователя 8 из выпрямленного напряжения.

На выходе модулятора возникают трапецеидальные импульсы, амплитуда которых обратно пропорциональна регулируемой величине.

Эти импульсы поступают на интегратор

10, постоянная времени которого равна (приблизительно) полупсриоду напряжения питания устройства. Увеличение напряжения на интеграторе до определенного уровня приводит к срабатыванию порогового элемента 11, вызывает открывание коммутирующего элемента 2, что происходит при переходе напряжения питания через нуль.

Устройство работает следующим образом.

При изменении (уменьшении) выходного напряжения на нагрузке, вызванного изменением нагрузки или питающего напряжения, разностный сигнал поступает на модулятор 9, с выхода которого импульсы трапецеидальной форм ы передаются на интегратор 10.

Напряжение на интеграторе 10 изменяется по закону, близкому к экспоненциальному.

Поскольку постоянная интегрирования т неизменная, а напряжение на выходе модулятора 9 изменится с U„, до U„, а время интегрирования изменится с t, до t2.

Соответственно изменится время срабатывания порогового элемента 11, что вызовет изменение (уменьшение) фазового угла открывания коммутирующего элемента 2.

При этом ключ будет открыт большую часть полупериода и, следовательно, выходное напряжение (среднее) увеличится.

Лналогично происходит процесс при увеличении выходного напряжения.

Таким образом, предложенный регулятор позволяет повысить точность регулирования температуры за счет стабилизации выходного напряжения, вызванной изменением нагрузки или питающего напряжения.

Формула изобретения

Пропорциональный регулятор температуры, содержащий последовательно соединенные трансформатор, коммутирующий элемент и исполнительный элемент, последовательно соединенные выпрямитель, входом связанный с выходом трансформатора, формирователь опорного напряжения и элемент сравнения, ко второму входу которого подключен через масштабирующий блок вход исполнительного элемента, а также пороговый элемент, выход которого связан с управляющим входом коммутирующего элемента, о т л ич а ю щи йс я тем, что, с целью повышения

794619 точности работы регулятора, он содержит последовательно соединенные формирователь трапецеидальных импульсов, входом связанный с выходом выпрямителя, амплитудный модулятор и интегратор, выход которого соединен со входом порогового элемента, причем ко второму входу модулятора подключен выход элемента сравнения.

Источники информации, принятые во внимание ирн экспертизе:

1. Авторское свидетельство СССР № 226322, кл. G О5 D 23/24, 1967.

2. Авторское свидетельство СССР

М 491123, кл. G 05 0 23/19, 1974 (прототип) .

" югу

),1г

Фиг. 2.

Редактор Л. Утехина

Корректор С. Файн

Заказ 1761/129 Изд. K. 131 Тираж 95) Подписное

НПО «Поиск» Государстпенного комитета СССР го делам изобретений и открытий

1)3035, Москва, К-35, Раугпская наб., д. 4/5

Тип. Харьк. фил. пред. «Патент»

4//7: порог

4Г

Ц

Составитель В. Толчинский

Техред А. Камыюникова