Устройство для регулирования тем-пературы

 

О П И С А Н И Е ()809107

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДИтВЛЬСтвЮ

Союз Советсиик

Социалистичесиик

Ресттубиии (61) Дополнительное к авт. свид-ву—

,?2) Заявлено 08.05.79 (21) 2764617/18-24 с присоединением заявки №вЂ” (23) Приоритет— (51) М. Кл.з

G 05 D 23/19

Гесударстввнный комитат

СССР (53) УДК 621.555..6 (088.8) Опубликовано 28.02.81. Бюллетень № 8

Дата опубликования описания 10.03.81 ию делам иэабретений и открытий (72) Авторы изобретения

Т. В. Аржанникова и Ю. В. Сосни (71) Заявитель (54) УСТРОЛСТВО ДЛЯ РЕГУЛИРОВАНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ

Изобретение относится к автоматическому регулированию неэлектрических величин, в частности температуры, с использованием электрических средств. Оно может быть использовано в системах термостатирования с малым временем установления рабочей температуры.

Известно устройство для регулирования температуры, обеспечивающее малое время установления рабочей температуры, путем функциональных преобразований над импульсным сигналом, датчик температуры, сигнал которого усиливается в операционном усилителе и сравнивается в схеме сравнения с сигналом генератора пилообразного напряжения. Генератор пилообразного напряжения запускается управляющими импусльами, которые формируются в схеме синхронизации в начале каждого полупериода напряжения сети. В те отрезки полупериода, когда пилообразное напряжение превышает сигнал с операционного усилиетля, в схеме формирования формируется 20 последовательность импульсов, которые, усиливаясь в импульсном усилителе, открывают симметричный тиристор, подключающий нагреватель к сети. Нагреватель отключен, если сигнал с операционного усилителя превышает пилообразное напряжение (1) .

Недостатком такого устройства является сложность его схемы.

Наиболее близким по назначению и технической сущности к предлагаемому является устройство для регулирования температуры, содержащее датчик температуры, задатчик температуры, суммирующий усилитель, формирователь сигнала, состоящий из тиристорного усилителя и пороговый блок, выполненный в виде последовательно соединенных запоминающего элемента и усилителя, тиристорный исполнительный элемент, подключенный последовательно с нагревателем, источник питания (2).

Недостатком этого устройства является необходимость применения порогового блока, что его усложняет.

Цель изобретения — упрощение устройства.

Поставленная цель достигается тем, что в устройстве для регулирования температуры, содержащем датчик и задатчик температуры, подключенные ко входам суммирую809107 щего усилителя, тиристорный исполнительный элемент, соединенный последовательно с нагревателем, источник питания, выход которого подключен к входу задатчика температуры и к третьему входу суммирующего усилителя, и формирователь сигнала, включающий в себя первый и второй тиристорные усилителя, выходы которых подключены к входу тиристорного исполнительного элемента, причем вход первого тиристорного усилителя соединен с выходом суммирующего усилителя.

К выходу суммирующего усилителя подключен первый вход второго тиристорного усилителя, вход источника питания подключен к в-.орым входам первого и второго тиристорных усилителей, третий выход второго тиристорного усилителя соединен с выходом тиристорного исполнительного элемента, а второй выход источника пи-.ания связан с вторыми входами первого и второго тиристорных усилителей.

На фиг. 1 изображена функциональная схема предлагаемого устройства; на фиг. 2— принципиальная схема предлагаемого устройства.

Устройство (фиг. 1) содержит датчик 1 температуры, задатчик 2 температуры, сум-. мирующий усилитель 3, формирователь 4 сигнала, включающий в себя тиристорный усилитель 5 и -.èðèñòîðíûé усилитель 6, тиристорный исполнительный элемент соединенный последовательно с нагревателем 8, и источник питания 9. Датчик 1 температуры подключен к первому входу суммирующего усилителя 3. Задатчик 2 температуры подключен к второму входу суммирующего усилителя 3. Выход источника питания 9 подключен к входу задатчика 2 температуры и к третьему входу суммирующего усилителя 3. Вход тиристорного усилителя 5 соединен с выходом суммирующего усилителя 3. Выход тиристорного усилителя 5 соединен с выходом тиристорного усилителя 6 и подключен к входу тиристорного исполнительного элемента 7.

Датчик температуры 1 (фиг. 2) подключен к резистору 10 (первому входу суммирующего усилителя 3) и к резистору 11. Другой конец резистора 10 подключен к аноду стабилитрона 12 (к первому выходу источника 9 питания), а другой конец резистора

11 соединен с инвертирующим входом опер а пи он ного ус ил ител я 13.

Задатчик 2 температуры содержит потенциаометры 14 и 15, которые через резисторы !6 и 17 подключены к аноду стабилитрона 12 (к первому выходу источника 9 питания), а через резисторы 18 и 19 к катодам диодов 20 и 21 (к первому выходу источника 9 питания) . Средние выводы потенциометров 14 и 15 подключены к анодам диодов 22 и 23. Катод диода 22 (выход задатчика 2 температуры) соединен с катодом диода 23 и подключен к резистору 24 (вто5 о !

5 о рому входу суммирующего усилителя 3) .

Другой конец резистора 24 соединен с неинвертирующим входом операционного усилителя 13. Выход операционного усилителя

13 (выход суммирующего усилителя 3) подключен к аноду диода 25 (к первому входу тиристорного усилителя 5) и к аноду диода 26 (к первому входу тиристорного усилителя 6). Катод диода 25 через резистор

27 соединен с управляющим электродом тиристора 28, анод которого (первый выход тиристорного усилителя 5) сондинен с катодом диода 29 (с первым выходом тиристорного усилителя 6) и подключен к управляющему электроду симметричного тиристора 7 (входу тиристорного исполнительного элемента 8) . Катод тиристора 28 (второй вход тиристорного усилителя 5) соединен с катодом тиристора 30 (вторым входом тиристорного усилителя 6), с анодом диода 2Э и с анодом диода 31 и подключен к аноду диода 32 (к второму выходу источника 9 питания). Катод диода 31 (второй выход тиристорного усилителя 5) соединен с анодом тиристора 30 (с вторы:л выходом тиристорного усилителя 6) и подключен к катоду диода 32 (входу источника 9

z5 питания) и к резистору 33. Другой конец резистора 33 (третий выход тиристорного усилителя 6) подключен к аноду симметричного тирисгора 7 (выходу тиристорного исполнительного элемента 7) . Анод симметричного тиристора 7 подключен к нагревателю 8.

Анод стабилитрона 12 источника 9 питания соединен с катодом стабилитрона 3 и катодом диода 32. Анод стабилитрона 34 соединен с резистором 35, другой конец которого подключен к аноду диода 32 и к з аноду диода 36. Катод стабилитрона 12 соединен с катодом диода 37 и с катодом диода 38. Катод диода 32 соединен с анодами диодов 21 и 38. Катод диода 36 соединен с анодами диодов 20 и 37. Катод диода 26 через резистор 38 соединен с управляющим

<0 электродом тиристора 30, Устройство работает следующим образом.

В суммирующем усилителе 3 (фиг. 2) осуществляется усиление сигнала датчика 1 температуры и сравнение его с сигналом за4 датчика 2 температуры. Амплитуда сигнала задатчика 2 температуры, формируемого в течение положительной полуволны напряжения сети, устанавливается потенциометром 14 таким образом, чтобы выходной сигнал суммирующего усилителя 3 закрывал ти50 ристор 28 при температуре в месте расположения датчика 1 температуры, равной температуре отслеживания устройства tqmn

Амплитуда сигнала задатчика 2 температуры, формируемого в течение отрицательной полуволны напряжения сети, устанавливается потенциометром 15 таким образом, чтобы выходной сигнал суммирующего усилителя 3 закрывал тиристор 30 при температуре в месте расположения датчика 1 тем809107 о

?0

25 пературы равной температуре отключения форсированного разогрева (ртк4.

После включения устройства (при t < tQ в начале положительной полуволны напряжения сети тиристор 28 и симметричный тиристор 7 закрыты. Через диоды 32 и 37 5 протекает ток стабилизации стабилитронов 12 и 34, а через диод 20 ток потенциометра 14 задатчика 2 температуры. Суммирующий усилитель 3 формирует сигнал, открывающий тиристор 28. Как только тирисвключения равно приблизительно 30 мкс), включения равно приблизительно 30 мсек), потенциал анода диода 37 и анода диода

20 станет практически равным потенциалу анода стабилитрона 12. Диоды 37 и 20 закроются. Источник 9 питания и задатчик

2 температуры отключается на оставшуюся часть положительной полуволны напряжения сети, равной по длительности 1250 мкс, но через управляющий электрод симметричного тиристора 7 потечет ток тиристора 28.

Как только симметричный тиристор 7 откроектся (время, необходимое для включения, равно приблизительно 100 мкс), по тенциал его анода станет практически равным потенциалу анода тиристора 28. Тиристор 28 закроется, но через нагреватель

8 буде протекать ток симметричного тиристора 7 в течение всей положительной полуволны напряжения сети.

В начале отрицательной полуволны напряжения сети тиристор 30 и симметричный тиристор 7 закрыты. Через диоды 36 и 38 ЗО протекает ток стабилизации стабилитронов

12 и 34, а через диод 21 ток потенциометра

15 задатчика 2 температуры. Суммирующий усилитель 3 формирует сигнал, открывающий тиристор 30. Как только тиристор 30 откроется, потенциал анода диода 38 и

35 анода диода 21 станет практически равным потенциалу анода стабилитрона 12. Диоды

21 и ÇS закроются. Источник 9 питания и задатчик 2 температуры отключается, но через управляющий электрод симметричного 4О тиристора 7 потечет ток тиристора 30. Как только симметричный тиристор 7 откроется, потенциал его анода станет практически равным потенциалу катода тиристора ЗО. Тиристор 30 закроется, но через нагреватель

8 будет протекать ток симметричного тиt ристора 7 в течение всей отрицательной полу волны напряжения сети.

Таким образом, нагреватель 8 рассеивает максимальную мощность, что обеспечивает форсированный нагрев до температуры t

При этом задатчик 2 температуро, суммирующий усилитель 3, источник 9 питания потребляют мощность в течение времени порядка 30 мкс, а тиристорные усилители

5 и 6 в течение времени порядка 100 мкс в начале каждой полуволны напряжения 55 сети.

Как только температура в месте расположения датчика 1 температуры достигает

1агкд, выходной сигнал суммирующего усилителя 3 закрывает тиристор ЗО и нагре. ватель 8 начинает рассеивать половинную мощность. При темпсрат е, равной t r, выходной сигнал суммирующего усилителя

3 закрывает и тиристор 28. Нагреватель 8 не отключается от сети до тех пор, пока температура в месте расположения датчика 1 температуры не станет ниже вартел и выходной сигнал суммирующего усилителя

3 не откроет тирпстор 28.

Таким образом, отслеживание температуры ведется на половинной мощности «агрев ател я 8.

Технический эффект от использования предлагаемого технического решения задачи заключается в упрощении устройства за счет исключения порогового блока, выполненного в виде последовательно соединенных запоминающего элемента и усилителя. Это позволяет уменьшить вес, габаритные размеры и стоимость устройства для регулирования не менее, чем в 1,5 раза, а также уменьшить мощность, потребляемую задатчиком температуры, суммирующим усилителем, источником питания и тиристорными усилителями в режиме форсированного нагрева не менее, чем в 10 раз.

Ф о р.и ул и изобретения

Устройство для регулирования температуры, содержащее датчик, задатчик температуры, подключенные к входам суммируюшего усилителя, тиристорный и исполнительный элемент, соединенный поспедоB: тельно с нагревателем, источник питания выход которого подключен к входу задатчика температуры и к третьему входу суммирующего усилителя, и формирователь сигнала, включающий в себя первый второй тиристорные усилители, Büëoëû ., -:оры; подключены к входу тирпсторного пгпс1,:.— тельного элемента, причем вход первого тиристорного усилителя соединен с выхо: см суммирующего усилителя, отлииаюи(ее A тем, что, с целью упрощения устройства. b нем к выходу суммирующего усилителя подключен первый вход второго тпристорного усилителя, вход источника питания подключен к вторым входам первого и второго .иристорных усилителей, третий выход второгоо тиристорного усилителя соединен с выходом тиристорного исполнительного элемента, а выторой выход источника питания связан с вторыми входами первого и второго THpHcropHhlx уси ителей

Источники информации. принятые во внимание при экспер изс

1. Авторское -видетельство СССР

¹ 289262, кл. G 05 D 23/00, 1969.

2. Авторское свидетельство СССР № 613302. кл. G 05 D 23/19. 1975 (прототип) .

809107

Риг. г фиг. 2

Составитель В. Крюков

Редактор Н. Кузнецова Текред А. Бойкас Корректор В. Бутяга

Заказ 3/55 Тираж 951 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений н открытий

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

Филиал ППП «Патент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4