Устройство для регулирования температуры

 

Союз Советскик

Социапистическик

Республик

«i>796809

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 030577 (21) 2483545/18-24 с присоединением заявки йо (53)PA. Кл З

G 05 0 23/19

Государственный комитет

СССР оо дедам нзобретеннй н открытий (23) Приоритет е

Опубликовано 158181., Бюллетень йо 2 (53) УД 621.555 (088.8) Дата опубликования описания 180181 (72) Ав тор ы изобретения

В.К. Дыбский и A.Н. Корнич (71) Заявитель

Я

УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕГУЛИРОВАНИЯ ТЕМПЕРАТУР

1 " : (54) о

Изобретение относится к автоматическому регулированию температуры, а именно к регулированию температуры в термостатах кристаллизаторов в процессе выращивания монокристаллов.

Известны регуляторы температуры, используемые при выращивании монокристаллов, в которых в качестве датчиков температуры применяются контактные термометры (1).

Однако в таких регуляторах реализуется двухпозиционное регулирование, которое не может обеспечить достаточно высокую точность поддержания температуры, необходимую при выращивании монокристаллов.

Наиболее близким по своей технической сущности к предлагаемому является устройство для регулирования температуры, содержащее датчик, последовательно соединенные задатчик и блок сравнения, усилитель мощности и исполнительный блок, подключенный к источнику переменного напряжеНедостаток устройства — его низкая точность.

Цель изобретения — повышение точности устройства. указанная цель достигается тем, что в него введены второй и третий датчики, последовательно соединенные формирователь и счетчик импульсов, триггер и элемент ИЛИ, причем выход первого датчика подключен к первому входу триггера, выход второго датчика подключен к первому входу элемен« та ИЛИ, второй вход которого соединен с выходом триггера, третий вход— с выходом блока сравнения, а выход элемента ИЛИ подключен к первому входу гечератора, второй вход которого подключен к выходу третьего датчика, 1з формирователь импульсов подключен к источнику переменного напряжения, все разряды счетчика импульсов подключены к блоку сравнения, а старшие разряды — к блоку сравнения и ко вхо20 дам триггера.

На чертеже представлена блок-схема устройства для регулирования температуры.

Устройство содержит задатчик 2, формирователь 2 импульсов, первый датчик 3, блок 4 сравнения, счет-, чик 5 импульсов, триггер б, элемент

ИЛИ 7, второй датчик 8, генератор 9, третий датчик 10, усилитель 11 мащ30 ности исполнительный блок 12 и ис»

796809 точник переменного напряжения (на чертеже не показан).

Регулятор работает следующим образом. Г0 и 1/Фе (1)

И1

Р где ц„— длительность импульса на выходе блока 4 сравнения; и =- 0 — 15 — число, двоичный код gO которого сформирован задатчиком 1; — 50 Гц- частота источника пее ременного напряжения.

Сигнал логической "1" на выходе блока 4 сравнения является сигналом управления по возмущению, так как 4 не зависит от значения измеренной температуры, а определяется только задатчиком 1. выходы 3-ro и 4-го рязрядов счет- 40 чика 5 импульсов соединены с вторым и третьим входом триггера б, к первому входу которого подсоединен первый датчик 3. При разомкнутом первом датчике 3 (измеренная температура 45 ниже заданной) на выходе триггера б формируются прямоугольные импульсы, уровень которых соответствует логической "1", а длительность постоянна и определяется формулой

1 р

02 где C — длительность импульса на

2 выходе триггера 6.

Сигнал логической "1" на выходе триггера б является сигналом управления по отклонению, так как он зависит от значения температуры, измеряемой первым датчиком 3.

Сигналы управления IIQ возмущению и отклонению подаются на второй и dO третий входы элемента ИЛИ 7, в котором происходит их логическое суммирование. К первому входу элемента

ИЛИ 7 подсоединен второй датчик 8, который настроен на предельное ниж- 65

Прямоугольные импульсы частотой

50 Гц с выхода формирователя 2 5 импульсов поступают на вход 4 — разрядного счетчика 5 импульсов, в результате чего входная частота делится на 16, т.е. на выходе счетчика формируются временные такты длитель- 1п ностью Т - 16 — = 320 мс. Выходы

"е разрядов счетчика 5 импульсов соедине ны со входами блока 4 сравнения, на другие входы которого подаются сигна- 5 лы кода, сформированные задатчиком 1.

На выходе блока 4 сравнения формируются прямоугольные импульсы, слеfe дующие с частотой f = — уровень

-1= 16 которых соответствует логической "1", 2О а длительность определяется кодом на выходе задатчика и может изменяться дискретно в соответствии с формулой нее значение регулируемой температуры. При нормальном режиме регулирования второй датчик 8 замкнут, и на первый вход элемента ИЛИ 7 подается постоянный сигнал, уровень которого соответствует "0", т.е. сигнал управления отсутствует. Если по какимлибо причинам температура объекта 13 регулирования снизилась до предельного нижнего значения, контакты датчика 8 размыкаются, и на первый вход элемента ИЛИ 7 подается постоянный сигнал, соответствующий логической

"1", т.е. сигнал управления присутствует независимо от состояния каналов управления по отклонению и возмущению1 при этом в объект регулирования подается максимально возможный приток энергии. Таким образом, второй датчик 8 осуществляет управление по сигналу "предельное снижение температуры". Аналогичным образом осуществляется режим ",форсированный нагрев", если начальная температура объекта регулирования меньше значения, на которое настроен датчик 8.

Просуммированные сигналы управления с выхода элемента ИЛИ 7 поступают на первый вход генератора 9, на выходе которого формируются прямоугольные импульсы, длительность которых определяется длительностью сигналов управления. Эти импульсы усиливаются усилителем 11 мощности и затем подаются на исполнительный блок 12. Исполнительный блок 12 может быть выполнен на симисторе. Таким образом, длительность сигналов управления определяет время открытого состояния исполнительного блока

12; тем самым регулируется приток энергии в объект регулирования.

Ко второму входу генератора 9 подсоединен также третий датчик 10, который настроен на предельное верхнее значение регулируемой температуры.

При нормальном режиме регулирования контакты третьего датчика 10 разомкнуты, и на второй вход генератора 9 выдается постоянный сигнал, соответствующий логической "1", чем обеспечивается условие формирования выходного импульса. Если по какой-либо причине температура объекта регулирования возрастает до предельного( верхнего значения, контакты датчика 10 замыкаются и на второй вход генератора 9 поступает сигнал, соот,ветствующий логическому "0", что приводит к срыву формирования выходных импульсов независимо от присутствия сигналов управления на первом входе генератора 9,.и прекращается приток энергии в объект регулирования. Таким образом,.третий датчик 10 осуществляет управление по сигналу "предельное повышение температуры".

Предлагаемое устройство для регулирования температуры позволяет повы796809

Составитель В. Крюков

Редактор М. Цыткина Техред T. Маточка Корректор И. Муска

Тираж 949 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Заказ 9768/65

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 сить точность двухпозиционного регу— лирования путем использования комбинированного управления, обеспечивает дискретно-ступенчатую аппроксимацию линейной зависимости между мощностью на выходе регулятора и величиной сигнала по возмущению. Функциональные возможности предлагаемого регулятора расширены: имеется возможность уп равления по сигналам "форсированный . нагрев", "предельное снижение температуры", предельное повышение температуры", тем самым повышается качество и надежность. ведения технологического процесса выращивания монокристаллов. Применение дискретйо-импульсного регулирования позволяет реализовать регулятор на цифровых интегральных микросхемах, что существенно повышает надежность устройства. Управление симистором исполнительного блока в предлагаемом регуляторе произ- 20 водится не фазовым способом, а путем деления частоты промышленной сети переменного тока на величины, кратные полному. периоду колебаний; тем самым существенно снижается уровень помех, создаваемых при работе устройства, что особенно важно в условиях промышленного применения.

Формула изобретения

Устройство для регулирования тем- Ç0 пературы, содержащее датчик, последовательно соединенные задатчик и блок сравнения, последовательно соединенные генератор, усилитель мощности и исполнительный блок, подключенный к источнику переменного напряже« ,ния, о т л и ч а ю щее с я тем, что, с целью повышения точности устройства, в него введены второй и третий датчики, последовательно соединенные формирователь импульсов и счетчик импульсов, триггер и элемент

ИЛИ, причем выход первого датчика подключен к первому входу триггера, выход второго датчика подключен к первому входу элемента ИЛИ, второй вход которого соединен с выходом триггера, третий вход — с выходом блока сравнения, а выход элемента ИЛИ подключен к первому входу генератора, второй вход которого подключен к выходу третьего датчика, формирователь импульсов подключен к источнику переменного напряиения, все разряды счетчика импульсев подключены к блоку сравнения, а старшие разряды — к блоку сравнения и ко входам триггера.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. "Приборы и техника эксперимента", 1975, 9 4, с. 223.

2. Авторское свидетельство СССР

Р 394763, кл. G 05 D 23/19, 1973 (прототип).