Регулятор температуры

 

Союз Советскик

Социвлистическик

Реслублик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 09.08.79 (21) 2828117/18-24 с присоединением заявки № 2813884/18-24 (23) Приоритет— (51) М. Кл

G 05 D 23/19

Геаудератееннык комитет

СССР

Опубликовано 30.06.81. Бюллетень № 24

Дата опубликования описания 05.07.81 (53) УДК 621,555, .6 (088.8) ао делем изобретений и открытий (72) Авторы изобретения

О. Д. Ванов, Л. М. Иоффе и В. И. Мальцев

Государственное специальное конструкторское бюро теплофизического приборостроения (71) Заявитель (54) РЕГУЛЯТОР ТЕМПЕРАТУРЫ

Изобретение предназначено для использования в системах автоматической стабилизации температуры объектов.

Известны регуляторы, содержащие датчик регулируемого параметра — термочувствительный элемент, усилительно-преобразующее устройство, регулирующий элементэлектромагнитное реле — и исполнительный элемент — нагревательный или в виде термоэлектрической батареи, работающей в режиме нагрева или охлаждения в зависимости от полярности прикладываемого напряжения (1) (2)ц (3)

Недостатками известных регуляторов являются низкая точность поддержания температуры объекта, определяемая позиционным законом регулирования, и низкая надежность, определяемая ограниченным числом переключений контактов электромагнитного реле.

Цель изобретения — повышение точности и надежности регулятора.

Поставленная цель достигается тем, что в регулятор температуры, содержащий датчик и задатчик температуры, подключенные через усилитель разбаланса ко входу компаратора, выходом связанного со входом релейного элемента, контакты которого включены по мостовой схеме с термоэлектрической батареей в выходной диагонали и источник питания, введены последовательно соединенные широтно-импульсный модулятор и усилитель мощности, через выходной каскад которого входная диагональ мостовой схемы соединена с источником питания, причем вход широтно-импульсного модулятора связан с выходом усилителя разбаланса, а также тем, что и широтноимпульсный модулятор содержит последовательно соединенные генератор пилообразного напряжения, сумматор, первый компаратор и элемент ИЛИ, а также второй компаратор, входом подключенный ко входу первого компаратора, а выходом — ко вто1 рому входу элемента ИЛИ, второй вход сумматора соединен со входом модулятора, а выход элемента ИЛИ с выходом модулятора.

На фиг. 1 представлена блок-схема релейного регулятора температуры; на фиг. 22в диаграммы напряжений и тока, протекаюшего через термоэлектрическую батарею, в функции регулируемого параметра (температуры); на фиг. 3 — схема релейного

842745

Формула изобретения регулятора с реализацией отдельных его узлов; на фиг. 4 — диаграммы напряжений и токов для схемы фиг. 3.

Релейный регулятор температуры, содержит датчик 1, задатчик 2 температуры, усилитель 3 разбаланса, компаратор 4, релейный элемент 5, широтно-импульсный модулятор 6, усилител 7 мощности с выходным каскадом 8, мостовую схему 9 с размыкающими контактами 10 и 11 и замыкаюшими контактами 12 и 13, термоэлектрическую батарею 14.

Широтно-импульсный модулятор схемы регулятора с расширенной зоной нечувствительности (фиг. 3) содержит генератор 15 пилообразного напряжения, сумматор 16, первый и второй компараторы 17 и 18, элемент ИЛИ 19.

Релейный регулятор температуры работает следующим образом.

При помощи задатчика 2 производится установка эталонной величины регулируемого параметра — температуры статирования — на одном из входов усилителя 3 разбаланса. На второй вход усилителя 3 подается сигнал с датчика 1. Сигнал рассогласования (датчика и задатчика), усиленный в К раз при помощи усилителя 3 одновременно подается на компаратор 4 и вход широтно-импульсного модулятора 6, который вырабатывает импульсы постоянной амплитуды и с длительностью., зависящей от величины выходного сигнала усилителя 3. Сигнал с выхода широтно-импульсного модулятора б поступает на усилитель 7 мощности и далее на выходной каскад на транзисторе 8, в коллектор которого включена вершина одной диагонали мостовой схемы 9, образованной контактами 10 — 13, к другой вершине этой диагонали подключен положительный полюс источника питания Ед, а термоэлектрическая батарея 14 включена в другую диагональ мостовой схемы 9. При этом широтно-импульсный модулятор 6 формирует пропорциональный закон, повышающий точность регулирования температуры.

Коммутацией контактов управляет компара ор 4, переключение которого происходит в момент отсутствия тока через термоэлектрическую батарею и контакты релейного элемента 5. При этом происходит изменение полярности тока через термоэлектрическую батарею.

На диаграммах (фиг. 2) в функции регулируемого параметра — температуры— обозначены кривые 20, 21 и 22 выходных напряжений, соответственно усилителя 3, компаратора 4 и широтно-импульсного модулятора 6, и кривая 23 тока, протекающего через термоэлектрическую батарею 14.

Расширение зоны нечувствительности происходит следующим образом.

Усиленный сигнал рассогласования поступает на вход сумматора 16, на второй вход которого подается сигнал с генератора 15 пилообразного напряжения. Суммар5 о

15 зо

25 зо

4О

50 ный сигнал с выхода сумматора 16 подается на первые входы компараторов 17 и 18 зон регулирования, на вторые входы которых подаются опорные напряжения соответственно U è 1 „,определяющие зону ренулирования. В момент нахождения суммарного сигнала в зоне срабатывания компараторов 17 и 18 на их выходах, одном или другом, вырабатываются импульсы, длительностью пропорциональные сигналу рассогласования, которые через элемент ИЛИ 19 поступают на усилитель 7 мощности. Компараторы 17 и 18 зон регулирования формируют выходную характеристику регулятора с зоной нечувствительности.

Кривая 24 (фиг. 4) показывает зависимость выходного напряжения усилителя рассогласования от величины входного регулируемого параметра, кривая 25 — зависимость выходного напряжения генератора 15 в функции времени, кривая 26— зависимость суммарного напряжения сумматора 16 в функции времени, 11,, ь, и Uop — опорные напряжения соответственно компараторов 17, 18 и 4, кривые 27 и 28 изображают зависимость соответственно входных напряжений компараторов 17 и 18 от величины входного регулируемого параметра, кривая 29 — зависимость выходного напряжений элемента ИЛИ 19 от входных напряжений компараторов 17 и 18, кривая 30 — зависимость выходного напряжения компаратора 4 от величины входного регулируемого параметра, кривая 31 зависимость тока, протекающего через исполнительный элемент, от величины входного регулируемого параметра.

Использование широтно-импульсного модулятора позволяет повысить точность регулирования температуры, а осуществление реверса тока, протекающего через термоэлектрическую батарею в момент нахождения выходного транзистора усилителя мощности в закрытом состоянии, повысить надежность регулятора.

Экономический эффект может быть получен в процессе эксплуатации предлагаемого изобретения за счет улучшения метрологических и эксплуатационных характеристик регулятора.

Предлагаемый регулятор температуры по сравнению с известными регуляторами обладает большей точностью поддержания температуры, что достигается введением широтно-импульсного модулятора и усилителя мощности и, большей надежностью, что достигается тем, что реверс напряжения, прикладываемого к исполнительному элементу, осуществляется в момент отсутствия тока через исполнительный элемент.

1. Регулятор температуры, содержащий датчик и задатчик температуры, подклю842745 ченные через усилитель разбаланса ко входу компаратора, выходом связанного со входом релейного элемента, контакты которого включены по мостовой схеме с термоэлектрической батареей в выходной диагонали и источник питания, отличающийся тем, что с целью повышения точности регулятора, он содержит последовательно соединенные широтно-импульсный модулятор и усилитель мощности, через выходной каскад которого входная диагональ мостовой схемы соединена с источником питания, причем вход широтно-импульсного модулятора связан с выходом усилителя разбаланса.

2. Регулятор по п. 1, отличающийся тем, что широтно-импульсный модулятор содержит последовательно соединенные генератор пилообразного напряжения, сумматор, первый компаратор и элемент ИЛИ, а также второй компаратор,входом подключенный ко входу первого компаратора, а выходом— ко второму входу элемента ИЛИ, второй вход сумматора соединен со входом модулятора, а выход элемента ИЛИ вЂ” с выходом модулятора.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Кейн Б. М. Конструирование терморегуляторов. «Сов. Радио», 1971, с. 77.

2. Информационный листок № 0615 — 71.

Сер. 12 — 08. Изд-во Всесоюзного научноисследовательского института межотраслевой информации.

3. Венгеровский Л. В. и Вайнштейн А. Х.

Системы термостатирования в радиоэлектронике. Л., «Энергия», 1969, с. 27.

1 30

Составитель Л. Птенцова

Редактор Н. Кешеля Техред A. Бойкас Корректор В. Бу яга

Заказ 5098/57 Тираж 940 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

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