Устройство для регулирования температуры

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗЬБРЕТЕН ИЯ

Н АВТОРСКОМУ СВИДИЕДЬСЗЗУ

Союз Советскнк

Соцналнстнчвскни рвсеублнк

< >947842 (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) За" влево 100780 (21) 2952882/18-24

{51)M. Кл.

С 05 0 23/19 с присоединением заявки рй (23) Приоритет

3ЪеуддретезеЫ1 кеметет

CCCP ее делам наабрвтееке н еткрытнн

Опубликовано 300782 Бюллетень М 28

{53) УДК 621 555..6 (088.8 ) Дата опубликования описания 300782 (72) Автор изобретения

Ю.К.Пястун (71) Заявитель

15") УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕГУЛИРОВАНИЯ

ТЕИПЕРАТУРЫ

Изобретение относится к термостатированию (терморегулированию}.

Известен регулятор, температуры, содержащий датчик температуры, подключенный .параллельно к трем операционным усилителям, выходы которых под5 ключены к входам блока формирования управляющего сигнала, выход которого соединен с входом тиристорного исполнительного устройства. Этот и подобные регуляторы температуры имеют две и более ступени регулирования. С каждой ступенью уменьшается мощность, подводимая к нагревательному элементу, чем обеспечивается более плавный подход к заданной температуре 11) .

Однако из-за дискретности регулирования подводимой к нагревателю мощности перерегулирование остается достаточно большим. zo

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является пропорциональный регулятор температуры, содержащий датчик температуры, усилитель постоянного тока, нульорган, генератор пилообразного напряжения, формирователь синхронйзирующих импульсов, элемент совпадения, форми. рователь импульсов управления и регулирующий элемент, подключенный к нагревательному элементу. В этом терморегуляторе сигнал с датчика температуры усиливается усилителем постоянного тока. Усиленный сигнал поступает на вход нуль-органа, к второму входу которого подключен генератор пилообразного напряжения, а выход подключен к одному из входов элемента совпадения. К второму входу элемента совпадения подключен формирователь синхронизирующих импульсов, а выход элемента совпадения подключен к формирователю импульсов управления, выход которого подключен к входу регулирующего элемента12) .

Описанный пропорциональный регулятор температуры позволяет по мере приближения к заданной температуре

94784

7

"min =

35 е50

55 плавно уменьшать мощность, подводимую к нагревательному элементу и тем самым значительно снизить перерегулирование,однако не обеспечивает высокой точности регуглирования, Цель изобретения - повышение точности устройства.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство для регулирования температуры, содержащее задатчик температуры, формирователь синхроимпульсов и последовательно соединенные датчик температуры, усилитель, компаратор, формирователь импульсов управления, регулирующий элемент и нагреватель, введены последовательно соединенные вычитатель, блок памяти генератор тактовых импульсов и цифро-аналоговый преобразователь, управляющий вход которого связан с выходом формирователя синхроимпульсов, первый выход - с первым входом вычитателя, второй выход — с вторым входом компаратора, выходом подключенного к управляющему входу блока памяти, причем выход задатчика температуры соединен с вторым выходом вычитателя.

На фиг. i изображена функциональная схема устройства для регулирования температуры; на фиг. 2 - временные диаграммы его работы.

Устройство для регулирования температуры (фиг.1} содержит задатчик

1 температуры, вычитатель 2, блок 3 памяти, генератор 4 тактовых импульсов, цифро-аналоговый преобразователь

5, компаратор 6, формирователь импульсов управления, формирователь 8 синхроимпульсов, регулирующий элемент 9, нагреватель 10., датчик 11 температуры, усилитель 12.

Устройство для регулирования темп ратуры работает следующим образом.

В момент включения устройства регулирования цифро-аналоговый преобразователь 5 устанавливается в исходное состояние и на первом выходе его устанавливается нулевое значение кода, поступающего на первый вход вычитателя 2. На втором входе вычита теля 2 присутствует код, значение которого соответствует заданной задатчиком 1 температуре. При этом на выходе вычитателя 2 формируется разностный код, значение которого макси мально и соответствует разности колов заданного задатчиком 1 и нулево"

;о с выхода цифро-аналогового преобраэователя 5. Этот разностный код записывается в блок 3 памяти импульсом установки в исходное, формируемым в блок 3 памяти в первоначальный момент включения устройства регулирования. Длительность импульса установки в исходное цифро-аналогового преобразователя 5 и блока 3 памяти выбирается несколько большей длительности переходных процессов, возникающих при включении устройства регулирования. С выхода блока 3 памяти записанный разностный код поступает на управляющий вход генератора 4 тактовых импульсов. Период следования тактовых импульсов (фиг.2а) на выходе генератора 4 зависит от значения кода на управляющем входе и при максимальном значении этого кода опрещ деляется условием где " min - минимальный период следования тактовых импульсов;

Т - период питающего нагреватель напряжения;

И - разрядность цифро-аналогового преобразователя (максимальное число ступеней на выходе цифроаналогового преобразователя)

Формирователь 8 синхроимпульсов вырабатывает последовательность синхроимйульсов (фиг.2б) с периодом следованияЧ /2, формируемый в момент перехода через ноль напряжения, питающего нагреватель 10. При питании нагревателя 10 напряжением частотой

50 Гц период следования синхроимпульсов составит 10 мс.

Каждый синхроимпульс, поступая на управляющий вход цифро-аналогового преобразователя 5, устанавливает последний в нулевое (исходное} состояwe, а по окончании синхроимпульса на первом выходе цифро-аналогового преобразователя 5 вырабатывается возрастающий с тактовой частотой, определяемой генератором тактовых импульсов 4, код, а на втором выходе возрастающее с той же тактовой частотой ступенчатое напряжение (фиг.

2в - 1), поступающее на второй вход компаратора 6 (фиг.1). На первом входе компаратора 6 поисутствует усиленный усилителем 12 сигнал с датчи5 9478 ка 11 температуры (фиг.2в - 2) . Компаратор 6 производит сравнение двух входных сигналов и в момент их равенства формирует на своем выходе импульс (фиг.2г) ., поступающий на вход формирователя 7 импульсов управления (фиг. 1), вырабатывающего управляющий сигнал (фиг.2д) на открывание регулирующего элемента 9 (фиг.

1), через который запитывается нагрело ватель 10. По окончании управляющего сигнала регулирующий элемент 9 закрывается и прохождсние тока через нагреватель 10 прекращается.

Кроме того, импульс с выхода 15 компаратора 6 поступает на управляющий вход блока 3 памяти, по которому производится запись мгновенного значения разностного кода, соответствующего разности значений кодов заданной и действительной температур во время соответствующего периода синхронизации. По мере приближения действительной температуры к заданному уровню увеличивается уровень сту- 25 пенчатого напряжения, при котором наступает равенство входных величин на входах компаратора 6, что приводит к увеличению фазового сдвига импульса на выходе компаратора 6 относительно синхроимпульса. Кроме того, увеличение фазового сдвига (фиг.2г) по мере приближения к заданной температуре вызывается уменьшением крутизны ступенчатого напряжения на вы35 ходе цифро-аналогового преобразователя 5, что является следствием уменьшения частоты следования импульсов на выходе генератора 4 тактовых импульсов. Уменьшение частоты тактовых импульсов происходит вследствие уменьшения значения разностного кода, поступающего на управляющий вход генератора 4 тактовых импульсов с выхода блока 3 памяти. По мере приближения к заданной температуре значение разностного кода стремится к нулевому. При этом период следования тактовых импульсов стремится к величине

Т л max

2й

5О т.е. увеличивается в М раз по отно- . л шению к начальному значению " min, Следовательно максимальная длитель-. ность нарастания ступенчатого напря55 жения на выходе цифро-аналогового преобразователя 5 стремится к ве42 личинеТ/2, т.е.к величине периода синхронизации.

Увеличение фазового сдвига импульсов на выходе компаратора 6 за счет уменьшения крутизны ступенчатого напряжения на выходе цифро-аналогового преобразователя 5 в сочетании с обычным фазовым регулирования позволяет изменять крутизну нарастания температуры от максимальной в начальный момент разогрева до минимальной крутизны в момент выхода температуры на заданный уровень, что сокращает время разогрева при минимальном перерегулировании.

Использование устройства для регулирования температуры с автоматическим регулированием крутизны нарастания температурного импульса в сборочном оборудовании микроэлектронного производства позволяет сократить время сборочных операций при высокой точности поддержания температурных режимов технологического процесса.

Формула изобретения

Устройство для регулирования температуры, содержащее задатчик температуры, формирователь синхроимпульсов и последовательно соединенные датчик температуры, усилитель, компаратор, формирователь импульсов управления, регулирующий элемент и нагреватель, о т л и ч а ю щ е ес я тем,что, с целью повышения точности устройства, оно содержит последовательно соединенные вычитатель, блок памяти, генератор тактовых импульсов и цифро-аналоговый преобразователь, управляющий вход которого связан с выходом формирователя синхроимпульсов, первый выход — с первым входом вычитателя, второй выходс вторым входом компаратора, выходом подключенного к управляющему входу блока памяти, причем выход задатчика температуры соединен с вторым входом вычитателя.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

" 525934, кл. G 05 О, 23/19,1975. .2. Авторское свидетельство СССР

N 491123, кл. G 05 D, 23/19, 1974. прототип) .