Устройство для регулирования температуры

Устройство для регулирования температуры

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕГУЛИРОВАНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ, содержащее элементы сравнения, первые входы которых объединены и подключены к датчику температуры, вторые входы подключены к средним выводам соответствующих потенциометров, подключенных через ограничительные резисторы к источнику постоянного напряжения. выходы элементов сравнения подключены к |соответствукнцим входам формирователя управляющего сигнала, выход которого подключен к управляющему входу тиристорного исполнительного элемента, включенного последовательно с нагревателем к источнику переменного напряжения, выходы которого подключены к источнику постоянного напряжения, отличающееся тем, что, с целью расширения области применения, оно содержит интегрирующий конденсатор, включенный между входами первого алемента сравнения, ключевой элемент, включенный параллельно первому i потенциометру, и однополупериодный выпрямитель, выход которого под (Я ключен к управляющему входу ключевого элемента.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (19) (И)

)(5() G 0 5 D 2 3/19

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ABT0PCH0MV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3476469/18-24 (22) 28.07,82 (46) 07.03.84. Вюл. )) 9 (72) Т.В.Аржанникова (53) 621.555.6(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

)) 289262, кл. G 05 D 23/00, 1969.

2. Авторское свидетельство СССР

Р 525934, кл. G 05 D 23/19, 1975 (прототип), (54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕГУЛИРОВАНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ, содержащее элементы сравнения, первые входы которыХ объединены и поДключены к датчику температуры, вторые входы подключены к средним выводам соответствующих потенциометров, подключенных череэ ограничительные реэисторы к источнику постоянного напряжения, выходы элементов сравнения подключены к соответствующим входам форми- рователя управляющего сигнала, выход которого подключен к управляющему входу тиристорного исполнительного элемента, включенного последовательно с нагревателем к источнику переменного напряжения, выходы которого подключены к источнику постоянного напряжения, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью расширения области применения, оно содержит интегрирующий конденсатор, включенный между входами первого элемента сравнения, ключевой элемент, включенный параллельно первому потенциометру, и однополупериодный щ

И выпрямитель, выход которого подключен к управляющему входу ключевого элемента.

1078412

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является устройство, обеспечивающее малое время установления рабочей температуры при высоком КПД. Известное устройство содержит три операционных усилителя, первые входы которых объеди- 40 нены и подключены к датчику температуры, источник опорных напряжений, формирователь управляющего сигнала, тиристорныи исполнительный элемент, включенный последовательно с нагревателем, источник постоянного напряжения и источник переменного напряжения.

В известном устройстве при форсированном нагреве нагреватель рассеивает мощность в течение обеих полуволн напряжения сети. В режиме отслеживания температуры нагреватель поцключается к сети только в течение положительных полуволн напряжения сети (2 ). 55

Недостатком известного устройства является невозможность снизить мощность нагревателя в режиме отслежинания температуры более, чем в два раза по сравнению с мощностью 60 нагревателя н режиме форсированного нагрева, что сужает область применения.

Цель изобретения — расширение области применения устройства. 65

Изобретение относится к автоматическому регулированию неэлектрических величин, в частности температуры, с использованием электрических средств. Оно может быть использовано в системах термостатирования с малым временем установления рабочей температуры. Применяемые устройства имеют низкий КПД за счет использования транзисторного исполнительного элемента, для управления которым требуется значительная мощность.

Известно устройство для регулирования температуры, обеспечивающее малое время установления температуры при более высоком КПД за счет ис- 15 пользования тиристорного исполнительного элемента. Такое устройство содержит датчик температуры, усилитель, схему сравнения, генератор пилообразного напряжения, схему 2О синхронизации, схему формирования, импульсный усилитель, тиристорный исполнительный элемент и нагреватель (1).

Недостатком данного устройстна является его низкая надежность, обусловленная необходимостью введения блоков, осуществляющих формирование

1 импульсного сигнала и функциональные преобразования над ним, а именно: схемы синхронизации, генератора пилообразования напряжения, схемы формирования и импульсного усилителя.

Поставленная цель достигается тем, что устройство для регулирования температуры, содержащее три элемента сравнения, первые входы которых объединены и подключены к датчику температуры, вторые входы подключены к средним выводам соответствующих потенциометров, подключенных через ограничительные резисторы к источнику постоянного напряжения, выходы элементов сравнения подключены к соответствующим входам формирователя управляющего сигнала, выход которсго подключен к управляющему входу тиристорного исполнительного элемента, включенного последовательно с нагревателем к источнику переменного напряжения, выходы которого подключены к источнику постоянного напряжения, содержит интегрирующий конденсатор, включенный между входами первого элемента сравнения, ключевой элемент, включенный параллельно первому потенциометру, и однополупериодный выпрямитель, выход которого подключен к управляющему входу ключевого элемента.

На чертеже представлена принципиальная схема предлагаемого устройства.

Устройство содержит датчик 1 температуры, элементы 2-4 сравнения, источник 5 опорных напряжений,. Формирователь б управляющего сигнала, тири торный исполнительный элемент 7, включенный последовательно с нагревателем 8, источник 9 переменного напряжения и источник 10 постоянного напряжения.

Датчик 1 температуры подключен к первым входам элементов 2-4 сравнения. Выходы источника 5 опорных напряжений соединены с вторыми входами элементов 2-4 сравнения. Входы Формирователя б управляющего сигнала подключены к выходам элементов 2-4 сравнения. Выход формирователя б управляющего сигнала соединен с управляющим входом тиристорного исполнительного элемента 7, включенного последовательно с нагревателем 8 и с источником 9 переменного напряжения. Выходы источника 9 переменного напряжения подключены к источнику 10 постоянного напряжения, соединенного с входам источника 5 опорных напряжений.

Предлагаемое устройство дополнительно содержит однополупериодный выпрямитель 11, интегрирующий конден— сатор 12, включенный между входами перного элемента 2 сравнения, и ключевой элемент 13, вход которого соединен с выходом однополупериодного выпрямителя 11, а выход подключен к дополнительному входу источника 5 опорных напряжений, 1078412

65

Датчик 1 температуры подключен к инвертирующим входам микросхем 1416 (первым входом элементов 2-4 cpaai нения). К неинвертирующим входам микросхем 14-16 (вторым входам элементов 2-4 сравнения) подключены средние выводы потенциометров 17-19 источника 5 опорных напряжений (соответствующие выходы источника 5 опорных напряжений ). Одни крайние выводы потенциометров 17-19 соединены с резистором 20 и подключены к общему проводу устройства. Другие крайние выводы потенциометров 17-19 через ограничительные резисторы 2123 1;вход источника 5 опорных напряжений ) подключены к конденсатору 24 источника 10 постоянного напряжения (выходу источника 10 постоянного напряжения), Общий конец резистора 23 и потенциометра 19 (дополнительный вход источника 5 опорных напряжений) соединен со стоком полевого транзистора 25 (выходом ключевого элемента 13 ).

Элемент 2 сравнения выполнен на микросхеме 14, выход которой через резистор 26 соединен с анодом диода 27, катод которого соединен с резистором 28 (выходом 2) и подключен к управляющему электроду тиристора 29 (входу формирователя б управляющего напряжения ). Другой конец резистора 28 соединен с общим проводом устройства.

Элемент 3 сравнения выполнен на микросхеме 15, выход которой через резистор 30 соединен с анодом диода 31, катод которого подключен к резис-.ору 32 (выходу элемента 3 сравнения) и к управляющему электроду тиристора 33 (входу формирователя б управляющего сигнала), Другой конец резистора 32 соединен с общим концом устройства.

Элемент 4 сравнения выполнен на микросхеме 16, выход которой через резистор 34 соединен с анодом диода 35, катод которого подключен к резистору 36 (выходу. элемента 4 сравнения) и к управляющему электроду тиристора 37 (входу формирователя б управляющего сигнала). Другой конец резистора,36 соединен с общим проводом устройства.

Формирователь б управляющего сигнала выполнен на тиристорах ?9, 33 и 37, причем катод тиристора 33 соединен с общим проводом устройства, анод тиристора 33 соединен с катодами тиристоров 29 и 37, анод тиристора 29 через конденсатор 38 соединен с анодом тиристора 37 и с. катодом диода 39, анод которого соединен с общим проводом устройства.

Диод тиристора 29 через резистор 40 (,выход формирователя б управляющего

55 сигнала ) соединен с управляющим электродом симметричного тиристора 7 (управляющим входом тиристорного исполнителвного элемента 7). Катод симметричного тиристора 7 и анод симметричного трристора 7 через нагреватель 2 подключены к входам источника 9 переменного напряжения и к входам источника 10 постоянного напряжения.

Источняк 10,постоянного напряжения выполнен на трансформаторе 41, первая выходная обмотка которого подключена к аноду диода 42, к катоду диода 43 и к резистору 44, Другой конец резистора 44 подключен к аноду диода 45 и к катоду диода 46. Катод диода 42 соединен с катодом диода 45 и подключен к конденсатору 24 и к катоду стабилитрона 47 (выходу источника 10 постоянного напряжения).

Анод диода 43 соединен с анодом диода 46 и подключен к аноду стабилитрона 48 и к конденсатору 49. Катод стабилитрона 48 и анод стабилитрона 47 подключены к общему проводу устройства. Вторая выходная обмотка трансформатора 41 (дополнительный выход источника 10 постоянного напряжения )подключена к катоду диода 50 (входу однополупериодного выпрямителя 11), анод которого через резистор 51 подключен к аноду стабилитрона 52, катод которого соединен с общим проводом устройства .

Анод стабилитрона 52 (выход однополупериодного выпрямителя 11) соединен с резистором 53 (управляющим входом ключевого элемента 13), Другой конец резистора 53 соединен с затвором транзистора 25 и с резистором 54, другой конец которого соединен с истоком транзистора 25 и подключен к общему проводу устройства.

Интегрирующий конденсатор 12 под ключен между входами элемента 2 сравненйя.

Предлагаемое устройство работает следующим образом.

Сигнал датчика 1 температуры усиливается и сравнивается в элементах 2-4 сравнения с опорными напряжениями, амплитуды которых выбираются таким образом, чтобы выходные сигналы элементов сравнения закрывали тиристор 29 при температуре выше toном, тиристор 37 при температуре выше t man и тйристор 33 при температуре выше t шах, о причем:

min = t ном о . e о

max = С ном + Dt где t ном — требуемая температура о отслеживания;

ДС о точность отслеживания температуры, 1078412

ВКИИПИ Заказ 963/42

Тираж 842 Подписное

Филиал ППП "Патент", г. ужгород, ул.Проектная, 4

Однополупериодный выпрямитель 11 формирует в течение положительной олуволны отрицательное напряжение, запирающее полевой транзистор 25 ключевого элемента 13. B течение отрицательной полуволны транзистор 25 открыт и интегрирующий элемент 12 заряжается до напряжения, величина которого определяется сопротивлением термодатчика 1, Е течение положительной полуволны происходит срав- 10 кение этого напряжения с опорным напряжением, формируемым на потекциометре 19.

При . с t пг1п в отрицательную полуволну интегрирующий конденса- 15 тор 12 эарядится до значительного потенциала и тиристор 29 откроется в самом начале положительной полу— волны напряжения сети ° Через управляющий электрод тиристорного исполнительногo элемента 7 текут токи тиристоров 29, 33 и ток заряда кон— денсатора 38. В отрицательную полуволну через управляющий электрод симметричного тиристора 7 течет 25 ток переэаряда конденсатора 38. В нагревателе рассеивается максимальная мощность, что обеспечивает форсированный нагрев до режима отс— лежйвания I åìïåðàòóðû.

При io m.1п (tà «< tî НоМ равляющий э.чектрод тиристорного исполнительного элемента 7 текут токи тиристоров 29 и 33 только в течение положительной полуволны (тиристор 37 закрыт ). При этом по мере увеличения температуры выходной сигнал операционного усилителя 2 начинает открывать тиристор 29 с некоторым фазовым сдвигом, определяемым постоянной разряда интегрирующего конденсатора 12. Мощность, рассеиваемая нагревателем 8, начинает уменьшаться и при t = t0 ном установится динамическое равновесие, необходимое для поддержания требуемой температуры, Таким образом, отслеживание температуры происходит при мощности, pacceиваемой нагревателем, значительно меньшей максимальной.

Положительный (технический) эффект ат использования предлагаемого устройства заключается в расширении области применения за счет снижения мощности нагревателя в ре жиме отслеживания температуры.