Устройство для регулирования температуры нагревателя

 

О П И С А Н И Е ()957382

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советскик

Социалистических

Республик (6!) Дополнительное к авт. свил-ву (22) Заявке 27.03.81 (21) 3265655/1 8-24 (5 ) Щ. Кл. з с присоединением заявки J%

G 05 П 23/24

3ЪвуАврстинный квинтет

СССР (23) Приоригет—

Опубликовано.07.09.82. Бюллетень № 33 аю делен изобретений и открытий (53) Уд К 621.555..6(088.8) Дата опубликования описания 07.09.82

О.А. Геращенко, Н. H. Базырь, Г. H. Де евьцщ;..Агй;,Лысенко и С.A. Сажина

1 I

Институт технической теплофизики АН куаииской ССР (72) Авторы изобретения (7! ) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕГУЛИРОВАНИЯ

ТЕМПЕРАТУРЫ НАГРЕВАТЕЛЯ

Изобретение о носится к технике ререгулирования и контроля температуры Bar; ревания и может быть использовано в наг ревных термостатах и других изделиях, в которых необходимо обеспечить постоянство заданной температуры нагревания

5 при изменении температуры окружающей среды, и ее измерение.

Известны мостовые схемы для измерения и регулирования температуры нагреванич, работающие с использованием двух температурных зондов. Один из них включен в резистивный уравновешенный мост, другой выполнен в виде термопары и введен соответствующим образом в термометрируемую зону, например в окрестность первого $1/ .

В этих устройствах снижение температуры первого зонда приводит к включению дежурного нагрева при помощи мостовой 20 схемы сравнения, а с-табилизируемую температуру контролирует вторым зондом.

Недостатком подобных устройств явля ется невысокая точность контроля, обусловленная как введением в термометрируемую зону второго зонда, искажающим температурное поле, так и влиянием его установки относительно нагреваемого . объекта;

Известны также мостовые устройства для измерения и регулирования температуры нагревания, работающие с исполь зованием одного температурного зонда t2j и (3).

Недостатком этих устройств являешься наличие погрешности при изменении температуры окружающей среды, более конкретно - погрешности от влияния температуры окружающей среды на сопротивление подводящих проводов, предназначенных для подключения терморезистора> который расположен в нагреваемой области на большом расстоянии от устройства.

Наиболее близким к предлагаемому техническим решением является устройство, в котором этот недостаток устраняется путем включения терморезистора по 3-х проводной схеме (4J

9571 82

Однако компенсация погрешности в этом устройстве. обеспечивается только при одной температуре окружающей среды и не обеспечивается в диапазоне TeMIIe ратур. 5

Пель изобретения — повышение точности регулирования.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство для регулирования тем-, пературы нагревателя, содержащее ре- 1О зистивный мост, в одно иэ плеч которого включен расположенный дистанционно от-. носительно моста терморезистор, парал лельно котррому включен высокоомный вольтметр, а в выходную диагональ мос- >5 та включен дифференциальный усилитель„

На выходе которого установлен нагреватель, введен усилитель с отрицательной обратной связью, в которую включен резистор плеча моста, смежного с термо- щ0 зависимым плечом, причем один из выходов усилителя с обратной связью подключен к одному выходу входной диагонали моста, а другой — к выводу терморезисI тора, связанному с другим выводом вход- д ной диагонали моста.

Стабилизатор тока выполнен в вийе усилителя с отрицательной обратной, связью, в цепь которой включено сопротивление плеча моста, смежного с термоза» висимым плечом, и находящегося с ним в одной ветви по току.

На фиг. 1 представлена схема предлагаемого устройства для измерения и регулирования температуры нагревания; на фиг. 2 » ее эквивалентная схема.

Устройство содержит резистивный уравновешенный мост, в плечи которого включены термозависимое сопротивление l,(R„) используемое екак датчик температур„регу10 лируемый резистор 2 (9>), служащий йля задания требуемого значения температуры, и постоянные резисторы 3 и 4 (R> Q )" .

Мост выполнен равноплечюю, но может быть выполнен также с симметричными плечами (R„= P» P> = Я, ) .

В выходную диагональ моста включены входы дифференциального усилителя 5, на выходе которого установлен источник питания нагревателя. В принятом вариан- 50 те выполнения дифференциальный усилитель 5 нагружен электронагревателем 6, введенным в тепловую связь с термозависимым сопротивлением 1, в частности путем установки íà нем. Элементы 1 55 и 6 размещены в нагреваемой термэметрируемой области 7, расположенной на большом расстоянии от устройства.

Во вхойную йиагональ моста включен стабилизатор тока, протекающего по те морезистору 1, например, в вице усилителя 8 с глубокой отрицательной обратной связью, в цепь которой включен резистор

1 плеча моста, смежного с термоэависимым плечом с резистором 1 и находящегося с ним в одной ветви по току. Величина тока, протекающего по указанной ветви моста не зависит от величины сопротивлений 1 и 9 (фиг. 2).

Терморезистор 1 включен по трехпроводной схеме при помощи подводящих проводов 9 11 (фиг. 1). На фи1 . 2 вносимые ими равные сопротивления показаны в виде резисторов 9 - ll (Яс,- P ), В обведем случае достаточным является соблюдения условия R> =Кю kQ«. Параллельно вынесенному терморезистору 1 (фиг. 1) включен индикатор 12 температуры в виде высокоомного вольтметра.

Устройство работает следующим образом.

Задание требуемого значения температуры 1о нагревания в нагреваемой области 7 производится с помощью регулируемого резистора 2. Соответствующим изменением сопротивления резистора включенная мостовая схема уравновешивает ся при t o, когда R = Р . Температура инйицируется на измерительном приборе 12.

Отклонение (уменьшение) температуры от т-0 приводит к появлению сигнала ошибки в выходной диагонали моста, которая усиливается схемой 5 и подается на нагреватель 6. Последний, нагревая область 7 и терморезистор 1, изменяет его сопротивление до восстановления равнове.сия моста при 4g, когйа ошибка сводится к нулю и подача энергии в область 7 прекращается, Стабилизированная температура Ьо инйицируется на приборе 1 2.

Использование уравновешенного моста, в котором термбрезистор включен по трехпроводной схеме, а измерение температуры производится при балансе моста с помощью вольтметра, подключенного к вынесенному термозависимому сопротивлению, исключает погрешность показаний от влияния температуры t,„ oêðóæàþùeé среды на сопротивление подводяппщ проводов

9 — 11 при kq = Р@1 Р.ц (1 ), одинаковом сопротивлении плеч моста (или

2 10 3 = 14) .. (2) и стабилизации тока термозависимого сопротивления ...(3).

Условие (1) вьптолняется во всем диапазоне изменений 4q, условие (2)—

5 9571 при равности моста, например, при 1 диапазона рабочих температур. Условия (1) и (2) являются неприменными при включении терморезистора по трехпроводной схеме, дополнительное упоминание их не является обязательным.

Необходимость стабилизации тока терморезистора (условие 3) обусловлено следующим.

Включением терморезистора моста по трехпроводной схеме компенсируется пог1 решность от влияния на сопротивление подводящих проводов и равновесие моста.

При изменении t< равновесие моста не нарушается и погрешность не возникает.

Однако, при этом изменяется сопротивление моста, и следовательно, величины токов в его ветвях. В результате при сохранении равновесия моста показания вольтметра, подключенного к вынесенно- .20 му термореэистору, зависят от сопротивления подводящих проводов. Стабилизация тока в ветви, включающей терморезисторрисключает эту зависимость и связанную с ней погрешность. 25

Формула изобретения

Устройство для регулирования темпе=ратуры нагревателя, содержащее резистивный мост, в одно из плеч которого вклю- 30

82 4 чен расположенный дистанционно относительно моста термореэистор, параллельно

-которому включен высокоомный вольтметр, а в выходную диагональ моста включен дифференциальный усилитель, на выходе ко» торого установлен нагреватель, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности регулирования, в устройство введен усилитель с отрицательной обратной связью, в которую включен ре ю эистор плеча моста, смежного с термозависимым плечом, причем один иэ выходовусилителя с обратнай связью подключен к одному выводу входной диагонали моста, а другой — к выводу терморезистора,. связанному с другим выводом входной диагонали.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Procceedin(s о1 Юе Lus4tute о1

Enirronrnertql? 5ciences". AnrnedE Тес4ьср6

JAeetln(,19ЬФ, рр. 634 - 655, I

2. Патент Великобритании М 1290164 кл. С 05 D 23/24, опублик. 1972.

3. Патент Великобритании % 1442981. кл. g 05D 23/24, опублик. 1976.

4. Орнатский П. Н. Автоматические измерения и приборы. Киев, Вища шко- ла, 1980, с. 176-177 (прототип).

9571 82

Составитель Л. Птенцова

Редактор А. Шандор Техред М.Тепер КоРРектоР А. Ференц

Заказ 6597/36 Тираж 914 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4