Устройство для регулирования температуры

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советскии

Социалистические

Республик (и) 934459. (6l ) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 13.10.80 (21) 2991855/18-24 с присоединением заявки № (23) Приоритет

Опубликовано 07.06.82. Бюллетень № 21

Дата опубликования описания 09.06.82 (Sl)M. Кл.

GO5 D 23/22

3веударатееииый комитет

СССР (53) УДК 621-555..6 (088.8) пю делам иэебретеиий и отермтий (72) Авторы изобретения

В. Ф. Матюхин, Н. А. Ракитина, Ж. P. Рахманов (2!) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕГУЛИРОВАНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ

Изобретение относится к автоматике и может быть использовано в системах управления тепловыми процессами, в час( тности для автоматического регулирования электрических печей.

Известны устройства регулирования температуры, основанные на сравнении сигналов датчика температуры и задающего устройства и состоящие из нагревателя, термопары, задатчиков, компаратора и усилителя мощности (1) и (2f.

Недостатками этих устройств являются пониженная точность поддержания температуры вследствие сравнения .сигналов только по амплитуде и зависимость ре3S жимов работы входящих узлов от напряжения питания и условий эксплуатации.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является регулятор температуры нагревательного эле20 мента, содержащий нагреватель с термопарой, генератор импульсов, компаратор (на двух транзисторах, соединенных по схеме дифференциального усилителя) с задающим устройством на одном из его входов, узлом запрета в виде триггера

Шмитта и соединенный с нагревателем силовой усилитель 3 .

Подача энергии к нагревательному элементу постепенно увеличивается или уменьшается в соответствии с изменением пилообразного выходного сигнала генератора, управляемого сигналом, соответствующим температуре нагревательного элемента.

Однако точность поддержания температуры регулятора недостаточно высока вследствие того, что при падении темпе ратуры ниже уровня регулирования точность поддержания температуры определяется постоянной времени разряда емкости, а также наличием дрейфа нуля дифференциального усилителя, сущетсвенной зависимости характеристик генератора пилообразного напряжения, управляющего подачей энергии к нагревательному эл( менту, от изменения напряжения питания и нестабильности уровня срабатывания порогового устройства.

9344

Цель изобретения - повышение точности и расширение области применения устройства.

Указанная цель достигается тем, что устройство для регулирования температуры содержащее, термодатчик, основные генератор импульсов и компаратор, с выходом которого связан элемент запрета, а с одним из входов — задатчик температуры, а также усилитель мощности, 10 к выходу которого подключен нагреватель, содержит соединенные последовательно модулятор, первый интегратор, дополнительный компаратор, к одному из выходов которого подключен второй интегратор, 15 и элемент И, а также включенные последовательно дополнительный генератор им пульсов и формирователь пилообразного напряжения, выходом подключенный к другому входу дополнительного компара- щ тора, выход второго интегратора через элемент запрета связан со вторым входом элемента И, третий вход которого подключен к другому выходу дополнительного генератора импульсов, а выход ко входу усилителя мощности, причем термодатчик и основной генератор импульсов связаны с первым и вторым входами модулятора, второй выход которого подключен ко второму входу основного компаратора.

На фиг. 1 представлена функциональная схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 — диаграмма его работы.

Устройство содержит нагреватель l, 35 расположенный в тепловом контакте с термодатчиком 2, выход которого соединен с одним из входов модулятора 3, второй вход которого соединен с основным генератором 4 импульсов, а один из выходов соединен с одним иэ входов основного компаратора 5, второй выход соединен со входом первого ингегратора

6, выход которого через дополнительный компаратор 7 соединен со .входом вто45 рого интегратора 8, соединенного с элементом 9 запрета, второй вход которого через компаратор 5 соединен с задатчиком 10 температуры, а второй вход дополнительного компаратора 7 через фор50 мирователь 11 пилообразного напряжения соединен с дополнительным генератором

12 импульсов, второй вход которого соединен с элементом И 13, другие входы которого соединены с выходами дополнительного компаратора 7 и элемента 9 запрета, 55 а выход соединен со входом усилителя

14 мощности, управляющего нагревателем 1.

59 4

Устройство работает следующим образом.

С выхода термодатчика 2 сигнал в виде ЭДС поступает на вход модулятора

3, преобразующего импульсы генератора 4, которые после усиления поступают на вход. интегратора 6 и вход компаратора 5, где амплитуда этих импульсов сравнивается с постоянным сигналом " задатчика 10, соответствующего устанав ливаемой температуры.

При превышении сигнала эадатчика 10 выходной сигнал компаратора 5 опрокидывает элемент 9 запрета, выходной импульс которого при этом закрывает элемент И 13, что приводит к отключению нагревателя 1.

При охлаждении нагревателя 1 ниже устанавливаемой температуры проинтегрированный интегратором 8 сигнал с компаратора 7 оцрокидывает элемент 9 запрета, открывая элемент И 13 и тем самым включая нагреватель 1.

На один из входов дополнительного компаратора 7 поступают импульсы, усредненные интегратором 6, а на второй. вход поступают импульсы с .генератора 12 через формирователь 11 пилообразного напряжения. Компаратор 7 вырабатывает импульсы, длительность которых уменьшается с возрастанием проинтегрированного сигнала.

i !

Выходные импульсы U (фиг. 2) с генератора 4 импульсов модулируются сигналом 0g с термодатчика. Промодулированный сигнал Oq сравнивается с задающим сигналом Ц„ . При превышении модулированным сйгналом О сигнала U< задатчика выходной сигнал.. U5 компаратора опрокидывает элемент запрета, выходной импульс Uy которого при этом закрывает элемент И 13, что приводит к отключению нагревателя.

Сформированные импульсы О.и с дополнительного генератора 12 сравниваются .с проинтегрированным сигналом Ое термодатчика на дополнительном компараторе 7. Затем проинтегрированный сигнал Ug управляет усилителем 14 мощности, Длительность импульсов U g c интегратора уменьшается при приближении к устанавливаемой температуре.

Таким образом, постепенное уменьшение доэ энергии, поступающих в нагреватель вплоть до полного выключения нагревателя, обеспечивает высокую точность регулирования температуры.

Устройство для регулирования температуры, содержащее термодатчик, основные генератор импульсов и компаратор, с выходом которого связан элемент запрета, а с одним из входов — задатчик температуры, а также усилитель мощности, к выходу которого подключен нагреватель, о т л и ч а ю ш е е с я 10 тем, что, с целью повышения точности и расширения области применения устройства, оно содержит соединенные последовательно модулятор, первый интегратор, дополнительный компаратор, к одному1% из выходов которого подключен второй интегратор, и элемнет И, а также вклю, ченные последовательно дополнительный генератор импульсов и формирователь пилообразного напряжения; выходом подк- щ люченный к другому входу дополнитель5 формула изобретения

934459 6 ного компаратора, выход второго интегратора через элемент запрета связан со вторым входом элемента И, третий . вход которого подключен к другому выходу дополнительного генератора импульсов, а выход - ко входу усилителя мощности, причем термодатчик и основной генератор импульсов связаны с первым и вторым входами модулятора, второй выход которого подключен ко второму входу основного компаратора.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР . № 293310, кл. 0 05 D 23/22; 1965.

2. Патент Великобритании № 1304273, кл. G 05 9 3/22, опублик. 1972, 3. Патент Великобритании № 1395148, кл. G 05З 23/22, опублик. 197 5 (прототип).

934459

Составитель Л, Птенцова

Редактор Ю. Ковач Техред 3.фанта Корректор Г. Решетник

Заказ 3935/44 Тираж 914 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

ll3035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/S филиал fllltl Патент, г, Ужгород, ул. Проектная, 4