Регулятор температуры

 

РЕГУЛЯТОР ТЕМПЕРАТУРЫ, содержащий источник питания, к выходу которого подключены выпрямитель и последовательно соединены нагреватель и силовой вентиль, а также последовательно соединенные датчик температуры, блок формирования управляющего воздействия , компаратор, к второму входу которого подключен выход генератора .пилообразного напряжения, и генератор и тульсов запуска, выходом связан-i ный с управляющим входом силового вентиля, отличающийся тем, что, с целью повышения точности, он содержит последовательно соединенные модулятор, пороговый элемент, первый и второй обновибраторы, снабженные времязадающими элементами, а также сглаживающий фильтр и ключевой элемент в генераторе пилообразного напряжения, включенньлй параллельно накопительному конденсатору, при этом вход модулятора связан с выходом выпрямителя , вход сглаживающего фильтра - с выходом порогового элемента, а выход - с входом генератора пилообразного напряжения и с управляющим и входом времязадакяцего элемента второ (Л го одновибратора, выходом соединенного с управляющим входом ключевого элемента генератора пилообразного напряг жения.-

СОКИ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

3(5п G 05 1) 23 19

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ll0 ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3402559/18-24 (22) 26.02.82 (46) 07.07.83. Бюл. 9 25 (72) A.Ä. Кормалев и A.Â. Михеев (53) 621.555.6(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

Р 365691, кл. С .05 Э 23/19, 1970.

2. Регуляторы РЕПИД-1N, БПРТ-1, Талническое описание и инструкция по эксплуатации. N., в/о Техмашэкспорт . (прототип) . (54) (57) РЕГУЛЯТОР ТЕМПЕРАТУРЫ, содержащий источник питания, к выходу которого подключены выпрямитель и последовательно соединены нагреватель и силовой вентиль, а также последовательно соединенные датчик температуры, блок формирования управляющего воздействия, компаратор, к второму входу которого подключен выход генератора . пилообразного напряжения, и råíåðà.,SU„„1027707 А тор импульсов запуска, выходом связан-. ный с управляющим входом силового вентиля, отличающийся тем, что, с целью повыщения точности, он содержит последовательно соединенные модулятор, пороговый элемент, первый и второй обновибраторы, снабженные времязадающими элементами, а также сглаживающий фильтр и ключевой элемент в генераторе пилообразного напряжения, включенный параллельно накопительному конденсатору, при этом вход модулятора связан с выходом выпрямителя, вход сглаживающего фильт-. ра — с выходом порогового элемента, а выход — с входом генератора пилообразного напряжения и с управляющим ф входом времязадающего элемента второ го одновибратора, выходом соединенного с управляющим входом ключевого элемента генератора пилообразного напря жения.

1027707

Изобретение относится к автомати- ческому регулированию и может быть использовано преимущественно для прецизионного регулирования температуры в электропечах сопротивления.

Известно устройство для регулирова. ния температуры, в котором с целью. компенсации возмущающих воздействий от нестабильности источника питания применены последовательно соединенные функциональный усилитель и дифферен- - tO цирующий блок, выходы которых через блок усиления подключены к одному из входов сумматора, к другому входу которого через блок сравнения подключен выход второго дополнительно установ- )5 ленного дифференцирующего блока, вход которого соединен с задатчиком програм (11.

Недостаток регулятора — низкая точность регулирования температуры при различных скоростях изменения возмущающего воздействия со стороны источника питания.

Известен также регулятор температуры, состоящий из блока формирования

1 правляющего воздействия, один вход оторого соединен с датчиком температуры, другой — с выходом блока задания температуры, выход подключен к одному из входов компаратора,другой вход которого соединен с выходом генератора пилообраз ного напряжения (ГПН),причем к входу ГПН подключен выпрямитель, соединенный с источником питания электротермической установки и служа щий для синхронизации ГПН с частотой 35 источника питания, а выход компаратора соединен с входом генератора импульсов запуска (например блокинггенератором), выходным сигналом которого запускаются силовые ввинтили, 4Q коммутирующие напряжение на нагревателях f2 ).

Недостатком данного регулятора является низкая точность регулирования температуры при воздействии на него возмущений со стороны источника питания, например питающей сети.

Цель изобретения - повышение точности регулирования температуры.

Поставленная цель достигается тем, что регулятор содержит последователь- но соединенные модулятор, пороговый элемент, первый и второй одновибраторы, снабженные времязадающими элементами, а также сглаживающий фильтр и ключевой элемент в генераторе пило- 55 образного напряжения, включенный параллельно накопительному конденсатору, при этом вход модулятора связан с выходом выпрямителя, вход сглаживаю щего фильтра - с выходом порогового 60 элемента, а выход - с входом генератора пилообразного напряжения и с управляющим входом времязадакщего элемента второго одновибратора, выходом соединенного с управляющим 65 входом ключевого элемента генератора пилообразного напряжения.

На фиг. 1 изображена блок-схема регулятора; на фиг. 2 — диаграммы, поясняющие поинцип его работы: выходные сигналы при высоком уровне напряжения источника питания; то же, при низком уровне.

Регулятор температуры содержит источник 1 питания, к выходу которого подключены выпрямитель 2 и последовательно соединенные нагреватель 3 и силовой вентиль 4, а также последовательно соединенные датчик 5 температуры, блок 6 формирования управляющего воздействия, компаратор 7 и генератор 8 импульсов запуска.

Регулятор содержит также последовательно соединенные модулятор 9, образованный тиристором 10, динистором 11, светоизлучающим элементом 12, конденсатором 13 и резисторами 14 и 15 и соединенный с пороговым элементом 16, состоящим из фотодиода 17, резистора 18 и транзисторов 19 и 20, первый одновибратор 21, снабженный времязадающим элементом 22, второй одновибратор 23 с времязадающим элементом 24, резистор 25, сглаживающий фильтр 26, образованный резистором 27 и конденсатором 28, генератор 29 пилообразного напряжения, состоящий из усилителя 30, накопительного конден1сатора 31, ключевого элемента 32 и резисторов 33 и 34. Выход генератора

29 пилообразного напряжения подключен к второму входу компаратора 7, а выход генератора 8 импульсов запуска соединен с управляющим входом силово. го вентиля 4. Выход выпрямителя 2 связан с. входом модулятора 9, вход сглаживающего фильтра 26 — с выходом порогового элемента 16, а выход — с входом генератора 29 пилообразного напряжения и через резистор 25 — с управляющим входом времязадающего элемента 24 второго одновибратора 23, выходом соединенного с управляющим входом ключевого элемента 32, включенного параллельно накопительному конденсатору 31.

Регулятор работает следующим образом.

Сигнал о температуре в электротермической установке 35, измеренный датчиком 5 температуры, поступает на блок 6 формирования управляющего воздействия, где происходит его сравнение с заданным значением температуры и преобразование полученной разности между текущим и заданным значениями в соответствии с выбранным законом автоматического регулирования (пропорциональным, пропорционально-интегральным и т.п.) . Компаратор 7 сравнивает сигнал управляющего воздействия, пос1027707 тупающий с выхода блока 6, с выходным сигналом генератора 29 пилообразногО напряжения. Сигнал на выходе компаратора 7 появляется в тот момент, когда мгновенное значение пилообразного напряжения становится больше на- 5 пряжения, поступающего с выхода блока б формирования управляющего воздействия, и пропадает, когда пилообразное напряжение становится меньше выходного сигнала блока 6. Выходной сигнал 10 компаратора 7 является управляющим для генератора 8 импульсов запуска, который в момент действия на его входе сигнала компаратора 7 формирует импульсный сигнал, отпирающий силовой15 вентиль 4, например симистор, предназначенный для коммутации напряжения источника 1 питания на нагревателе 3 по фаэо-импульсному. способу. При отклонении температуры в электротермической установке 35 от заданного зна- ) чения происходит изменение управляющего воздействия, формируемого блоком

6, которое приводит к изменению момен. та появления сигнала на выходе компаратора 7, и, следовательно, к измене- 5 нию угла отсечки силового вентиля 4 и изменению среднего значения напряжения на нагревателе 3, что вызывает уменьшение величины рассогласования.

Пример. Система терморегули- ЗО рования находится в равновесии, т.е. гек здд где Ттек" Ъ с,д " текущее и заданное значение температуры соответственно. При этом блок 6 формирует управляющее воздействие Р „ 35 чщ - (Фиг. 2к), а угол отпирания силового вентиля 4 определяется моментом времени

При действии на систему возмущений йроисходик изменение, например увели-40 чение, температуры в электротермической установке .35, что ведет к изменению выходного сигнала блока 6 формирования управляющего воздействия.:и он становится равным Ечрр . Равенство выходного сигнала блока 6 и пилообразного напряжения генератора 29 наступает позднее, а именно в момент что приводит к уменьшению напряжения на нагревателе 3, и, следовательно, к восстановлению равновесия в5О системе, при которой Т становится равным Т,„

Тек

При этом в процессе регулирования в момент разряда накопительного кон:.,денсатора 31, интегрирующего опорное 55 напряжение Uä„, при переходе напряже. ния источника 1 питания через нулевой уровень происходит синхронизация генератора 29 пилообразного напряжения с напряжением источника 1 питания, ко- <0 торым может быть, например, питающая сеть. Накопительный конденсатор 31 разряжается выходным импульсным сигналом (фиг. Z w,è) второго одновибратора 23, который Формируется при выпрям 5 ленни (фиг. 2a) переменного напряжения источника 1 питания нагревателя 3 выпрямителем 2 и поступает на управляющий вход ключевого элемента 32. Затем выпря:деленное напряжение модулируется модулятором 9 (фиг. 2Ь), выполненным, например, на основе тиристорного преобразователя с фаэо-импульсной модуляцией, у которого угол отпирания тиристора 10 изменяется в зависимости от амплитуды напряжения источника 1 питания нагревателя 3. Чем больше напряжение источника 1 питания нагревателя 3, тем раньше отпирается тиристор 10. Выходной сигнал модулятора 9 преобразуется пороговым элемен. том 16 в импульсной сигнал с крутыми фронтами (фиг. 2 в и ъ), который запускает первый одновибратор 21, формирующий импульсы (фиг. 2e) в момент перепада с низкого на высокий уровень выходнсго сигнала порогового элемента 16. При этом постоянная времени первого одновибратора 21 при помощи времязадающего элемента 22 выбирается такой, чтобы выходной импульс оканчивался в момент времени 1 перехода наэ пряжения источника 1 питания нагревателя 3 через нулевой уровень.

Кроме того, в случае питания нагревателя 3 не непосредственно от источника 1 питания, а через печные трансформаторы, вносящие фазовый сдвиг между напряжением источника 1 питания и напряжением на нагревате" лях 3, при помощи времязадающего элемента 22 можно компенсировать эти изменения фазы. Компенсация фазового сдвига необходима, так как фаэо-импульсный способ управления тиристорами предполагает жесткую синхронизацию выходного сигнала генератора 8 импульсов запуска с напряжением на силовом вентиле 4.

По спаду выходного импульса первого одновибратора 21 запускается второй одновибратор 23 (фиг. 2м-,и), длительность импульса которого изменяется в зависимости от амплитуды напряжения источника 1 питания нагревателя 3, что приводит к смещению во времени пилообразного напряжения (фиг. 2к) и, следовательно, при постоянном управляющем воздействии к изменению угла отпирания силового вентиля 4 таким образом, что при уменьшении напряжения источника 1 питания нагревателя 3 силовой вентиль 4 отпирается раньше,а при увеличении— позднее.Изменение длительности импульса осуществляется путем изменения управляющего сигнала на выходе времязадающего элемента 24,который поступает на него с выхода сглаживающего фильтра 26, выходное напряжение которого (фиг. 28) определяется дли тельностью импульсов, поступающих с выхода порогового элемента 16. Выход1027707

ЯД/ флд f

Составитель Л. Птенцова

Редактор A. Ворович Техред B.Äàëåêîðåé Корректор В. Вутяга, Эаказ 4740/53 Тираж 874 Подписное

ВНИИПИ -Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 ной сигнал сглаживают его фильтра 26 используется также для изменения крутизны пилообразного напряжения путем суммирования его в схеме генератора

29 пилообразного напряжения с опорным напряжением Uo>. Изменение крутизны

5 (Фиг. 2 к) пройсходит таким образом, что чем больше длительность выходных импульсов второго управляемого одновибратора 23.и, следовательно, сдвиг пилы, тем выше крутизна т.е.. вершина 10 пилообразного напряжения всегда находится в точке А, а сдвиг начала нарастания пилообразного напряжения тем меньше, чем больше угол отсечки тиристора 10.

Таким образом, предлагаемый регулятор обеспечивает высокую точность

4 регулирования и компенсацию Фазовых изменений, что расширяет область его применения.