Регулятор температуры

Регулятор температуры

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Союэ Советскик

Социалистических

Республик

О П И С А Н И Е () 883880

ИЗОБРЕТЕН Ия

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (6I ) Дополнительное к авт. свнд-ву (51)M. Кл.

Я 05 Р 23/19 (22) 3à< > å Но 06. 03. 80 (21) 2893363/18-24 с присоединением заявки №вЂ” (23) Приоритет

Опубликовано 23. 11.81. Бюллетень № 43

Гасударственный комитет по делам изобретений и открытий (53) УДК 621. . 555.6 (088. 8) Дата опубликования описания 27 11 81

В.П. Решетов (72) Автор изобретения (7l) Заявитель (54) РЕГУЛЯТОР ТЕМПЕРАТУРЫ

Изобретение относится к технике регулирования температуры различных объектов, преимущественно инерционных, Известные двухпозиционные регуляторы температуры, работающие по циклу - включено-выключено, а трехпозиционные по

5 циклу-больше-меньше. Вторые могут обеспечивать большую точность поддержания температуры по сравнению с двухпозиционными. Преимуществом двухпозиционных регуляторов является сравнительная простота устройства.

Известен двухпозиционный регулятор, обеспечивающий лучшее качество регулирования в сравнении с регуляторами тем15 пературы без корректирующей обратной связи и содержащий резистивный мост с термоэависимым сопротивлением, источник питания временного тока, подключенный к питающей диагонали моста, его измерительная диагональ подключена через усилитель к выходному реле, а также через последовательно соединенный переменный резистор и контакт выходного реле- к точке соединению которых подключен исполнительный орган, соединена с источником питания (11.

Недостатками такого регулятора является жесткая корректирующая обратная связь, которая не исчерпывает все возможности качественного регулирования при переходных процессах и наличие контакта. выходного реле, который при большой частоте переключений (при качественом регулировании) коммутирует ток коррекции и ток нагрузки и не может считаться высоконадежным элементом.

Наиболее близким к предлагаемому техническим решением является регулятор обеспечивающий качественное регули) рование температуры благодаря релейному характеру регулирования с переменной скважностью включений регулятора и с гибкой обратной связью. Регулятор содержит резистивный мост с тормозависимым сопротивлением, источник питания переменного тока, подключенный к питающей диагонали моста, в измерительную

883880 диагональ которого включена двухканальная схема управления триггером, включенным в цепь исполнительного органа, а каждый канал выполнен в виде последовательно подключенных в порядке

5 наименования: блока усилителя- ограничителя, генератора пилообразного напряжения и формирователя импульсов запуска, причем, управляющий вход генератора пилообразного напряжения одного из каналов подключен через усилительдемодулятор к измерительной диагонали моста(2):.

Недостатком известного регулятора являетсч сравнительно сложная настройка усилителя-демодулятора и генератора пилообразного напряжения, посредством которого осуществляется "широтное" управление включений триггера по "вертикальному" способу. Параметры упомянутых генераторов в двух каналах должны быть идептичны.

Кроме того, сравнительно сложная структура (большое количество элементов) в обоих каналах управления не позволяет 25 использовать регулятор, в ряду многочислепных случаев, гце дополнительно предъявляются T ðåáoâàíèë простоты устройства и регулирования. При этом качество регу

;пирования цля регулируемьж инерционных 3{) объектов низкое.

Цель изобретения- упрощение регулятора и улучшение качества регулирования.

Указанная цель достигается тем, что . в регулятор температуры, содержащий измерительный мост с датчиком температуры, источник питания переменного тока, подключенный к питающей диагонали моста и двухканальный блок управления триггером включены в цепь исполнительного органа, введен инвертор, вход которого подключен квыхоцу триггера, а выхоц к измерительной диагонали моста, причем первый канал двухканального блока управления содержит последовательно соединенные фазочувствительный селектор, одновибратор и элемент ИЛИ, второй вход которого связан с выходом фазочувствительного селектора, выходы которого соединены с измерительной диагональю моста, а выход элемента 50

ИЛИ- с единичным входом триггера, второй канал управления содержит последовательно-соединенные диод и ключ, выход которого соединен с нулевым входом три гера, а анод диода- с одним из выводов 55 измерительной диагонали моста, причем управляющий вход ключа соединен с единичным входом триггера, 4

На фиг.1 представлена блок-схема предлагаемого регулятора температуры; на фиг.2- диаграмма процесса регулирования как в переходном режиме (при включении), так и в режиме установившейся температуры согласно температуре задаHHH 436

Регулятор содержит измерительный мост l„в одно плечо которого включен датчик 2 температуры, а в другое- регулятор 3 задания температуры, двухканальный блок управления, в первом канале которого фазочувствительный селектор 4 входами подключен к измерительной диагонали моста, а выходом- к входам элемента ИЛИ 5, к одному входу непосредственно, а к другому входу- через одно вибратор 6, триггер 7„единичным входом подключенный к выходу:элемента ИЛИ инвертор 8, входом подключенный к плечу триггера, а выходом- к:измерительной ди« агонали моста 1, которая подключена также к последовательно соединенным во втором канале диоду 9 и ключу 10, выход которого подключен к нулевому входу триггера 7, а управляющий вход объединен с выходом элемента ИЛИ, в плечо триггера 7 включен исполнительный орган

11, при этом триггер содержит тиристор

12, управляющий электрод которого срединен с минусом источника питания через резистор 13, транзистор 14.

Регулятор работает следу1ощим образом.

Пусть в пусковом режиме Ьключен тиристор 12. Исполнительный орган 11 при этом оказывается под напряжением источника питания за вычетом падения напряжения на открытом тиристоре. 12. Нулевой потенциал преобразуется инвертором 8 в единичный, который передается на измерительную диагональ моста 1, где суммируется с составляющей напряження разбаланса измерительной диагонали моста, которая с отсечкой отрицательной полуволны диодом 9 через ключ 10 воздей<ствует управлякиций электрод тиристора

12.

В начале переходного периода (при включении) напряжение разбаланса моста максимально. Суммируясь с единичным потенциалом обратной связи упомянутое напряжение интенсивно разогревает датчик 2 температуры, обеспечивая таким образом эффект упреждающего отключения исполнительного органа 1 1 (так как с более быстрым уменьшением сопротивления в случае нагрева мост 1 балансируется по измерительной диагонали быстрее, в сравнении со случаем, если

883880 бы датчик температуры не нагревался (фиг.2, точка А). При достижении баланса моста 1 (при максимально разогретом термосопротивлении) и при последующем инерционном увеличении температуры на его измерительной диагонали после достижения баланса 0 - 0 (фиг. 1 ) происходит переворот фазы и разбаланс моста снова начйнает увеличиваться. Переворот фазы (условно принимаем — + фаза) и увеличение разбаланса от нулевого значения баланса вызывает срабатывание фазочувствительного .селектора 4, (точка

Б, фиг. 2 ) и срабатывание одновибратора

6 (фиг. 1 ), единичный импульс которого через первый вход элемента ИЛИ 5 поступает на ее выход и вызывает ключевую коммутацию (насышение) транзистора 14 триггера 7, что выключает тиристор 12, благодаря отсосу тока через транзистор

14.

Кроме. того, тиристор выключается по причине запирания ключа 10 от импульса одновибратора 6, что обеспечивает одновременное снижение потенциала управляющего электрода тиристора 12 (токовую отсечку), ввиду запрета на ключ 10. Тиристор 12 в обесточенном состоянии и при нулевом потенциале на управляющем электроде надежно (по окончании импульса) выключается, а транзистор 14 переходит из насыщенного состояния, в режим линейного усиления и обеспечивает прохождение через исполнительный орган 11 малого тока 1 р в соответствии с величиной сигнала разбаланса моста 1 (при

+ перевернутой фазе фиг.2). При этом фазочувствительный селектор через первый вход элемента ИЛИ поддерживает ток в нагрузке ниже расчетного. По инерции обеспечивается выход кривой температуры в зону выше температуры уставки с малым перерегулированием, вследствие упреждающего выключения в результате действия максимальной обратной связи (разогрева датчика температуры)., В процессе изменения переходного периода на режим стабилизации имеют место процессы: с момента отключения тиристора 12 и выхода транзистора 14 из зоны насыщения по прекращении импульса одновибратора обратная связь, нагревающая датчик 2 температуры перестает действовать, так как возникающий на аноде тиристора 12 при его отключении единичный потенциал передается на измерительную диагональ моста 1 через инвертор 8 в виде нулевого потенциала, 5

f3

20 (что также обеспечивает закрытое состояние тиристора 12). При увеличении разбаланса моста (Б — кривая темпера- туры; фиг.2) ток транзистора 1., увеличивается с:увеличением разбаланса моста.

Кривая температуры объекта после выбега переместится вниз так как расчетное значение максимального тока 1„ коммутируемого транзистором, не компенсирует тепловые потери. По достижейии точки В (зоны нечувствительности околобалансного состояния) уменьшающийся в соответствии с уменьшением разбаланса моста ток транзистора i > достигает нулевого значения. Обратная связь с момента выключения тиристора отключена,. а сигнал раэбаланса моста 1 не может включить тиристор 12 по управляющему электроду, вследствие закрытого состояния ключа 10, так как с выхода элемента

ИЛИ поступает сигнал запрета.

По достижении баланса моста 1 и посм ледуюшем увеличении разбаланса происходит переворот фазы на выходе измерительной диагонали моста 1 и фазочувствительный селектор 4 становится нечувствительным к изменению раэбаланса, что снимает сигнал запрета с ключа 10 и предотвращает коммутацию транзистора 14.

Остывание терморезистора 2 в связи с выключением обратной связи с момента выключения тиристора 12 (точка А, фиг.2) вызывает некоторое повышение его сопротивления. Таким образом баланс моста

0-0 смещается в сторону более высокой температуры (фиг2). При увеличении разбаланса на измерительной диагонали моста в точке Г при перевороте фазы, происходит включение тиристора 12 вып,рямленным током разбаланса моста 1 (при наличии высокого напряжения на аноде тиристора 12).Кривая температуры

13 начнет BogHHMBться. B точке по достижении баланса при + перевороте фазы, тиристор 14 вновь отключается и троцесс повторяется с тем отличием от предыдущего, что каждое новое включение- отключение тиристора сопровождаSO ется изменением периода включения ь так как разогрев - остывание, терморезистора от действия оборотной связи происходит при разных начальных условиях его состояния при изменении скваж ности в пределах 0 <К (l.

Коммутация исполнительным органом

10 малых токов посредством транзистора

14, которые возникают только при + перевороте фазы в соответствии с величиной разбаланса на измерительной диагонали моста, и вследствие некоторой + компенсации потерь рассеяния дополнительно сглаживают релейный характер регулирования с переменной скважностью включения. Это эквивалентно упрежда ощему воздействию на объект регулирования в области перерегулирования, когда вектор кривой температуры направлен вниз. В аналоговом изображении это эквивалентно подключению интегрирующего звена.

Таким образом, уменьшается зона

"рыскания" и увеличивается качество ре . гулирования и точность. Упрощается настройка регулятора, которая сводится в основном к тарировке терморезистора и разметке шкалы задания переменного резистора в плече моста в соответствии с величиной тока "поджига" на управляющем электроде конкретного тиристора. Предлагаемый регулятор температуры также отличается от.известного по количеству использованных в его структуре элементов, и по сложности этих элементов, и может быть отнесен к регуляторам с изменяющейся структурой: периодический характер подключения обратной связи с переменной скважностью, дополнительная компенсация потерь тепла посредством коммутации транзистора в зависимости от амплитуды выбега с упреждающим воздействием в области уменьшения кривой температуры объекта.

Таким образом, уменьшается колебательность процесса регулирования для объектов различной инерционности, что существенно расширяет область применения регупятора

5 Формуnà изобретения

Регу тор температуры содержащий измерительный мост с датчиком температуры, источник питания переменного тока,,о подключенный к питающей диагонали моста и двухканальный блок управления триггером, включенным в цепь исполнительного органа, отличающийся тем, что, с целью упрощения и повышения точности регулятора, он содержит инвертор, вход которого подключен к выходу триггера, а выход — к измерительной диагонали моста, причем первый канал двухканааьного блока управления содержит последовательно соединенные фазочувствительный селектор, одновибратор и элемент

ИЛИ, второй вход которого связан с выходом фазочувствительного селектора, входы которого соединены с измерительной диагональю моста, а выход элемента ИЛИ:с единичным входом триггера, второй канал управления содержит последовательно- соединенные диод и ключ, выход которого соединен с нулевым входом зо триггера, а анод диода — с одним из,вы4 водов измерительной диагонали моста, причем управляющий вход ключа соединен с единичным входом триггера.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

М 463963, кл. C OGD23/24, 1973.

2. Авторское свидетельство СССР

М 662918, кл. Cj05 D 23/24, 1978.