Устройство для регулирования температуры

 

Изобретение относится к средствам автоматики и может быть использовано для стабилизации и регулирования температуры, в частности при изготовлении электронной аппаратуры. Целью изобретения является повьппение точности устройства и сокращение затрат электроэнергии, а также повьшение надежности работы. Устройство для регулирования температуры содержит датчик температуры, первьй 3, второй 4 и третий 7 пороговые элементы , реализованные соответственно на стабилитроне 21, резисторах 19, 20 и операционном усилителе 18, коллекторе и нуль-органе, задатчики мини (§ (Л

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (sg 4 С 05 D 23/19

ОЛИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 4143113/24-24 (22) 18.07.86 (46) 15.07.88. Бюл. №- 26 (71) Особое конструкторско-технологическое бюро Физико-технического института низких температур АН УССР и

Дзержинский районный отдел народного образования (7 2) К.Л. Крутий, С. В. С анко, M.Н. Сытник, А.В.Хроль и M. Б.Холодов (53) 62. 50 (088. 8) (56) Патент США ¹ 4022271, кл. G 05 D 23/32, опублик, 1977.

Авторское свидетельство СССР № 711552, кл. G 05 D ?3/19, 1977.

Авторское свидетельство СССР № 1118971, кл. G 05 D 23/19, 1984.

„„SU„„3409989 А1 (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕГУЛИРОВАНИЯ

ТЕИПЕРАТУРЫ (57) Изобретение относится к средствам автоматики и может быть использовано для стабилизации и регулирования температуры, в частности при изготовлении электронной аппаратуры.

Целью изобретения является повышение точности устройства и сокращение затрат электроэнергии, а также повышение надежности работы. Устройство для регулирования температуры содержит датчик температуры, первый 3, второй 4 и третий 7 пороговые элементы, реализованные соответственно на стабилитроне 21, резисторах 19, 20 и операционном усилителе 18 коллекторе и нуль †орга, задатчики мини1409989 ! мального 5, максимального 6 и стати- кого обеспечения баланса нагрева и руемого 8 значений температуры, а отбора тепла при каждом отдельном также генератор линейно-изменяющего — сочетании внешних условий и характеся напряжения 9, генератор импульсов ристик объекта. При этом перерегулиi О, элементы И 11, исполнительный рование практически устраняется, что ,блок 13. Предлагаемое устройство по-- уменьшает расход электроэнергии, по зволяет повысить точность регулирова-- вышает надежность и достоверность ,ния температуры за счет автоматичес — контроля работы. 1 3 п.ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к средствам автоматики и может быть использовано для стабилизации и регулирования температуры, в частности при изготов- 5 ленин электронной аппаратуры. (Целью изобретения является повышение точности устройства за счет автоматического регулирования в за. данном интервале температур и сокра- 1О щение затрат электроэнергии, а так же повышение надежности работы.

На фиг. 1 изображена блок-схема устройства; на фиг. 2 — схема выполнения и соединения генератора линей— но-изменяющегося напряжения и гене,ратора импульсов и диаграмма сигна— лов в их узловых точках.

Устройство содержит датчик температуры, состоящий из последовательно соединенных термопары i и усилителя 2. Выход усилителя 2 соединен с первыми входами первого 3 и второрого 4 пороговых элементов (в качестве порогового элемента 4 использован компаратор). К вторым входам пороговых элементов подключены выходы задатчиков минимального 5 и максимального 6 значений температуры. Устройство содержит также третий пороговый элемент 7, в качестве которого использован нуль-орган, и задатчик 8 статируемого значения температуры. Второй вход порогового элемента 7 соединен с выходом генератора 9 линейно изменяющегося напряжения. Второй выход генератора 9 линейно изменяющегося напряжения, на котором формируется импульс, по времени совпадающий с временем нарастания линейно изменяющегося напряжения, соединен с входом генератора 10 импульсов.- При этом рабочей частью линейноизменяющегося напряжения является время изменения напряжения от его максимального значения до минимального (до нуля).

Выходы пороговых элементов 4 и 7 соединены с первьми входами элементов И 11 и 12, вторые входы которых соединены с выходом генератора 10 импульсов, а выходы — с входами исполнительного блока 13. При этом исполнительный блок 13 содержит тиристорный ключ 14, соединенный последовательно с нагревательным элементом 15, и тиристорный ключ 16, соединенный с исполнительным элементом 17, например холодильником.

Первый пороговый элемент 3 содержит операционный усилитель 18, один вход которого через резистивный делитель напряжения, образованный первым 19 и вторым 20 резисторами, и стабилитрон 21 соединен с выхэдом усилителя 2. Второй вход операционного усилителя 18 соединен с выходом задатчика 5 минимального значения температуры, а выход его служит выходом порогового элемента 3. Выходы элементов И 11 и 12 подключены к входам ждущих мультивибраторов 22 и 23, выходы которых соединены с индикаторами ?4 и 25.

Генератор 9 линейно-изменяющегося напряжения (фиг. 2) содержит операционный усилитель 26 и RC-цепь 27 и 28.

Устройство работает следующим образом.

Сигнал термопары l усиливается усилителем 2 и поступает на входы

1409989 пороговых элементов 3 и 4. На инвертирующий вход .компаратора 4 и второй вход порогового элемента 3 поступают опорные напряжения с задатчиков 6 и 5 соответственно, амплитуды которых выбираются таким образом, чтобы выходной сигнал порогового элемента

4 имел высокий уровень при температуре выше Т,,„, а выходной сигнал 1ð порогового элемента 3 имел высокий уровень при Т Т „„, причем

Тмрр Т ном Ti в

Тм ке Тном д Т у где Т - требуемая температура слежения;

h Т вЂ” точность отслеживания тем. пературы.

При температуре ниже Т „„ на вход тиристорного ключа 14 поступает сиг- 2р нал с генератора 10 импульсов с частотой менее 10 кГц, обеспечивающий открытие тиристорного ключа 14 в каждый полупериод питающего напряжения при этом тиристорный ключ 16 закрыт; 25

В нагревателе 15 выделяется максимальная мощность. Если температура находится в интервале Т „„ Т с Т м хс, тиристорный ключ 14 открывается при ,высоком уровне на выходе порогового 3р элемента 7. Генератор 9 линейно -изменяющегося напряжения вырабатывает импульсы с линейно падающей амплитудой с частотой, в два раза превышающей частоту питающего напРяжения се- 3 ти, и синхронизированные с моментами прохождения амплитуды напряжения через нулевой потенциал. На неинвертирующий вход порогового элемента

7 поступает напряжение с выхода порогового элемента 3.

Выбор температуры, соответствующей Т „„, производится задатчиком 5.

Для повышения точности установки

Т„, „ последовательно с выходным сигналом усилителя 2 включен стабилитрон 21.

В интервале Б,щ„„ Т,„„(U Uqö„„

Т„„„пороговый элемент 3 выходит на 50 линейный режим усиления, который определяе тся выражением

8 — — (U -U )

a ax.пх R R q ао 55 где UR,„,„ — напряжение на выходе

ЬЫХ,Пх порогового усилителя 3;

U — напряжение на резистоR(g ре 19;

U — напряжение на выходе

R5 задатчика 5.

По мере уменьшения разности U

R19 напряжение на выходе пороговогo элемента 3 понижается. При этом на выходе порогового элемента 7 появляются отрицательные импульсы, синхронизированные с частотой питающей сети, которые задерживают прохождение импульсов генератора 10 для запуска тиристорного ключа 14 относительно момента времени прохождения напряжения питающей сети через нуль.

Длительность отрицательных импульсов с выхода порогового элемента 7 увеличивается по мере уменьшения напряжения на выходе порогового усилителя

3 и, следовательно, уменьшается мощность, отдаваемая нагревателю тиристорным ключом 14. По мере повышения температуры объекта напряжение на выходе порогового усилителя достигает нулевой величины. При этом на выходе компаратора напряжение также равно нулю и импульсы генератора 10 не поступают через элемент И 11 для запуска тиристорного ключа 14, т.е. нагрев прекращается, следовательно, регулировать температуру выключения нагревателя Т „„ можно с помощью задатчика 8. Момент полного выключения нагревателя устанавливают с учетом термоинерционности нагревателя, при

В установившемся режиме перерегулирование полностью отсутствует. Но в случае достижения температуры объекта Т„„„„ (аварийный режим) срабатывает компаратор 4, разрешив прохождение импульсов генератора 10 для регулярного запуска тиристорного ключа 16 (тиристорный ключ 14 уже закрыт), который ключает исполнительный элемент 17, включающий, в свою очередь, охладитель, приводы механизмов перемещения и т.д.

Для повышения надежности работы устройства с второго выхода генератора 9 линейно изменяющегося напряжения на генератор 10 поступает импульс, срывающий процесс генерации в генераторе 10. Импульс синхронизирован с моментом прохождения питающего напряжения через нуль и вырабатывается в процессе формирования линейно падающего напряжения. Для повышения достоверности контроля ра} 109989 фиг 2

ВНИИПИ Заказ 3479/43 Тираж 866 Подписное

Произв.-полигр. пр-тие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 оты устройств» к входам регулируюего блока 13 подключены два ждущих ультивибратора 22 и 23, которые ключяются От импульсов> поступающих

} а тиристорные ключи 14 и 16. К выодам ждущих мультивибраторов подлючены индикаторы, например светоиоды 24 и 25. Свечение соответст> ующего светодиода указывает на раоту нагревателя или охладителя. В тервале температур Т „„ — Т„„„,оба ветодиода выключены. ормулаиз обретения

1. Устройство для регулирования мпературы, содержащее датчик темературы, связанный с первыми входаи первого и второго пороговых элеентов, второй из которых выполнен виде компаратора, к вторым входам оторых подключены соответственно адатчик минимального и максимальЙого значений температуры, последовательно соединенные генератор линейфо изменяющегося напряжения, и тре1ий пороговый элемент, выполненный виде нуль-органа, два элемента И генератор импульсов, выход котороо соединен с первыми входами элеменов И, соединенных выходами с входа— и исполнительного блока, причем торой вход второго элемента И соединен с выходом второго порогового элемента, а также задатчик статируемого значения генератора, о т л и— ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности устройства и сокращения затрат электроэнергии первый пороговый элемент выполнен в виде последовательно соединенных стабили1р трона, первого резистора, точка соединения которых через второй резис-. тор соединена с общей шиной, и операционного усилителя, в цепь обратной связи которого включен задатчик статируемого значения температуры, причем катод стабилитрона является первым входом первого порогового элемента, второй вход операционного усили-. теля — вторым входом, а выход опера21} ционного усилителя — выходом первого порогового элемента, соединенным с вторым входом третьего порогового элемента, выход которого связан с вторым входом первого элемента И.

2. Устройство по п.1, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения надежности работы, генератор линейно изменяющегося напряже39 ния выполнен в виде операционного усилителя с RC-цепью на выходе, при этом выход операционного усилителя соединен с входом установки генератора импульсов.