Устройство для регулирования температуры с самоконтролем

Номер патента: 1432475

Авторы: Мазалов, Дюков, Рохман, Воронов, Кадулин

Скачать ZIP архив.

Текст

ОПИСАН У АВТОР двухпо гера Шп ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ(71) Харьковский политехнический инс титут им. В,И.Ленина(56) Авторское свидетельство СССР У 260928, кл, С 05 Р 23/19, 1985.Авторское свидетельство СССР И 1124267, кл. С 05 Р 23/19, 983. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕГУЛИРОВАНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ С САМОКОНТРОЛЕМ (57) Изобретение относится к автоматике, конкретно к технике автоматического регулирования температуры, и может быть использовано в системах термостатирования с самоконтролем. Цель изобретения - расширение функцйональных возможностей устройства за счет контроля работоспособности его(51)4 С 05 В 23/9, С 05 В 23/02 узлов. Устройство содержит трансформатор 1 с вторичными обмотками 2 и 3, выпрямительный диод 4, задатчик 5 и датчик 6 температуры, дифференциальный усилитель 7, второй 8 и третий 9 конденсаторы, резистор 10 обратной связи, первый делитель 11 напряжения, стабилизатор 12 напряжения, усилитель 13 мощности, первый конденсатор 14, второй делитель 5 напряжения, нагреватель 16, двухпороговый компаратор 17, формирователь 18 импульсов, триггер Шмитта 19, элемент ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 20,. элемент И 21, корректирующий конденсатор 22. Напряжение на нагревателе 16 контролируется двухпорого-вым компаратором 17. Результат конт- .роля сравнивается с состоянием стабилизатора 12 напряжения, контролируе- (" мым триггером Шмитта 19. При различных значениях сигналов на выходахрогового компаратора 17 и тригитта 19 формируется сигнал от- фф каза устройства. 3 ил. вйь11 зобретение относится к автоматике, конкретно к технике автоматического регулирования температуры, и может быть использовано в системах тер 5мостатиравания с самоконтролем,Цель изобретения - расширение функциональных возможностей устройства засчет контроля работоспособности егоузлов. 10На фиг.1 представлена функциональная схема предлагаемого устройства;на фиг,2 - функциональная схема формирователя импульсов; на фиг,3 - пе-редаточная характеристика двухпорогавого компаратора.Устройство содержит трансформатор1 с вторичными обмотками 2 и 3, включенными встречно,. выпрямительный диод4, задатчик 5 температуры, датчик 6 20температуры, дифференциальный усилитель 7, второй 8 и третий 9 конденсаторы, резистор 10 обратной связи,первый делитель 11 напряжения, стабилизатор 12 напряжения, усилитель 13 25мощности, первый конденсатор 14, второй делитель 15,напряжения, нагреватель 16, двухпороговый компаратор 17,формирователь 18 импульсов, триггерйиитта 19, элемент ИСКЛОЧАЮЩЕЕ ИЛИ 3020, элемент И 21, корректирующий конденсатор 22, инверторы 23 и 24, интегрирующую цепь 25, элемент 2 И-ИПИ,НЕ 26.Выпрямительный диод 4 производитоднополупериодное выпрямление переменного напряжения, Конденсаторы 8 и9 необходимы для формирования пилообразных напряжений, амплитуды которыхпропорциональны заданной и истиннойтемпературам объекта соответственно.Первый делитель 11 напряжения необходим для создания требуемого режима попостоянному току для входа управления отключением стабилизатора 12 напряжения. Последний предназначен одновременно для усиления выходного сигнала дифференциального усилителя 7 памощности и формирования пропорционального закона регулирования.50Усилитель 13 мощности на транзисторе усиливает выходной сигнал стабилизатора 12 напряжения по мощности.Первый конденсатор 14 образует положительную обратную связь па перемен 55ному току. Второй делитель 15 напря-жения является делителем обратнойсвязи для стабилизатора 12 напряжения, Компаратор 17 является цвухпороговым: если напряжение на его входе лежит в пределах между напряжениями ци Ц , (фиг. 3), на его выходе формируется единица, в противном случае - нуль, при этом при нормальной работе элементов 13 и 16 на выходе делителя 15 напряжения при включении стабилизатора 12 напряжения формируется напряжение Б 1, (фиг.3).Триггер Шмитта 19 формирует единицу при включении стабилизатора 12 напряжения и нуль при его выключении, т,е. практически является датчиком состояния интегрального стабилизатора 12 налряжения. Элемент ИСКЛЮЧАЮШЕЕ ИЛИ 20 практически производит сравнение сигналов с выхода компаратора 17 и триггера Шмитта 19. Элемент И 21 формирует сигнал отказа исполнительного элемента, в который входят выходной каскад стабилизатора 12 напряжения, усилитель 13 мощности и нагреватель 16, т.е. все силовые, наиболее нагруженные элементы устройства.1Устройство работает следующим образом.На задатчике 5 температуры и дат-. чике 6 относительна их общей точкиимеются положительные полуволны напряжения однополупериаднаго выпрямления, осуществляемого выпрямительным диодом 4, находящиеся в противофазе вследствие встречного включения трансформаторных обмоток 2 и 3. Эти напряжения сглаживаются конденсаторами 8 и 9, преобразуясь в постоянное пилообразное напряжение. При условии равенства напряжения на задатчике 5 и датчике 6 по амплитуде, что обуславливается регулировкой задатчика 5, напряжение между дифференциальными входами усилителя 7 равно нулю, т.е. измерительная схема сбалансирована. В момент включения устройства сопротивление задатчика 5 больше сопротивления датчика 6 (при использовании в качестве последнего термометра сопротивления), поэтому на выходе дифференциального усилителя 7 напряжение отрицательно и стабилизатор 12 напряжения включен на полную мощность, По мере увеличения температуры и, следовательно увеличения сопротивления датчика 6 температуры постоянный сигнал разбаланса в.виде пилообразного напряжения через делитель 11 напряжения поступает на вход управления от 1432475ключением стабилизатора 12 напряженияПоскольку изменение температуры в зоне охлаждения является медленно ме 5 няющимся процессом, а выключение и включение интегрального стабилизатора 12 напряжения производятся пилообразным напряжением, причем вход управления отключением стабилизатора 12 О напряжения обладает определенным порогом включения, на выходе стабилизатора 12 напряжения формируются прямоугольные импульсы, изменяющиеся по длительности в зависимости от измене ния регулируемой температуры. Соответственно через усилитель 13 мощности и нагреватель 16 протекает импульсный ток, также изменяющийся по длительности в зависимости от изменения регули руемой температуры. Конденсатор 14 обеспечивает положительную обратную связь па переменному току, что улучшает фронты импульсов, поступающих на нагреватель 16. 25При включении интегрального стабилизатора 12 напряжения через время, определяемое задержкой его элементов, на его сигнальном выходе отключения Формируется перепад из нулевого напря 30 женин до. положительного напряжения определенного значения, поэтому на вы- ходе триггера Шмитта 19 формируется . единица. Если все элементы устройства исправны (т.е. исправны усилитель 13 мощности и нагреватель 16), на измерительном входе интегрального стабилизатора 12 напряжения Формируется положительное напряжение П(Фиг,З.), поэтому на выходе двухпорагового ком паратара 17 Формируется единица.Такм образом, при исправных элементах 13 и 16 и исправном выходном каскаде стабилизатора 12 напряжения на входах элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 2045 будут одинаковые сигналы, Аналогично после отключения стабилизатора 12 напряжения на выходе триггера Шмитта 19 Формируется нуль, и с выхода делителя 15 напряжения также снимается нулевое напряжение, поэтому на выходе двухпороговаго компаратора 17 будет нуль. Таким образом, при исправном выходном каскаде интегрального стабилизатора 12 напряжения и исправных,55 усилителе 13 мощности и нагревателе 16 на входах элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИП 20 будут одинаковые сигналы, следовательно, на ега выходе будет нуль, Эта условие нарушается только в моменты переключения стабилизатора 12 напряжения из-за задержки распространения сигнала от его входа управления отключением по двум каналам; сигнальный выход отключения стабилизатора 12 напряжения - триггер Шмитта 19 и выход стабилизатора 12 напряжения - усили-. тель 13 мощности - делитель 15 напряжения - двухпороговый компаратор 7. Поэтому для исключения ложного срабатывания узла диагностики элемент И 2 запирается по первому входу нулем на время, большее разности времен распространения сигналов па указанным каналам, так как формирователь 8 импульсов по любому перепаду входного сигнала выдает на своем выходе импульс отрицательной полярности,Если, например, произошел отказ нагревателя 16 типа "Обрыв", на небольшую величину повышается напряжение на выходе стабилизатора 12 напряжения и выходе усилителя 13 мощности, так как в этом случаестабилизатор 2 напряжения начинает работать практически на холостом ходу, причем значение повышения напряжения .зависит ат выходного сопротивления стабилизатора 12 напряжения, коэффициента стабилизации и т,д, В результате это-. го повьшается напряжение на измерительном входе стабилизатора 12 напряжения и это напряжение становится равным напряжению У 1 (фиг.3), и на выходе двухпорогового компаратора 17 формируется Ойуль. Если произошел пробой транзистора усилителя 13 мощности по цепи коллектор - эмиттер типа "Короткое замыкание, при включении стабилизатора 12 напряжения на нагревателе 16 падает напряжение, равное напряжению питания Б, и на выходе делителя 15 напряжения формируется напряжение П(Фиг.З), и на выходе двухпорогавога кампаратора 17 Формируется нуль. Таким образом, в указанных случаях на выходе двухпорагового компаратора 17 при включении стабилизатора 12 напряжения Формируетсянуль, а на выходе триггера Шмитта 19 - единица, поэтому на выходе элемента ИСКЛЮЧА 10 ЩЕЕ ИЛИ 20 - единица, и, если отказ произошел в моментвключения стабилизатора 12 напряжения, через время, определяемое длительностью импульса формирователя 18, на выходе элемента И 21 формируется сигУстройство для регулирования темПературы с самоконтролем, содержащее рансформатор, выпрямительный диод, датчик и задатчик температуры, диффеенциальный усилитель, усилитель мощости, нагреватель, первый и второй елители напряжения, стабилизатор апряжения, с первого по третий конДенсаторы, катод выпрямительного диода подключен к одним выводам двух обмоток трансформатора, включенных встречно, два других вывода которых соединены каждый соответственно с ЗБ 40 5 14324 нал отказа. Если отказ произошел посЛе момента включения стабилизатора 12 Напряжения, он фиксируется в тот же Момент, и на выходе элемента И 215 формируется единица.Если, например, произошел отказ транзистора усилителя 13 мощности тиба "Короткое замыкание" в момент, огда стабилизатор 12 напряжения был выключен, на выходе двухпорогового омпаратора 17 формируется единица, на выходе триггера Шмитта 19 - ль, поэтому с выхода элемента И 21 разу выдается сигнал отказа в виде иницы.Если, например, произошел отказ транзистора усилителя 13 мощности тиа "Обрыв" по цепи коллектор - змитер, в момент включения стабилизатора 20 12 напряжения с выхода делителя 15 нимается нулевое напряжение, меньшее апряжения Бибоп (фиг.3), поэтому на выходе двухпорогового компаратора 17 Формируется нуль, а на выходе тригге Ба Шмитта 19 после включения стабилизатора напряжения - единица, вновь .формируется сигнал отказа.Аналогично сигнал отказа вырабатывается при неисправности нагревателя 16 типа "Короткое замыкание". 4 о р м у л а изобретения 75 6прямым и инверсным входами дифференциального усилителя, выход которогосоединен с входом первого делителянапряжения, выход которого подключенк входу управления отключением стабилизатора напряжения, зыход которогосоединен с входом усилителя мощностии через первый конденсатор с инверсным входом дифференциального усилите. -ля и одними выводами задатчика температуры и второго конденсатора, одни выводы датчика температуры и третьего конденсатора соединены с прямымвходом дифференциального усилителя,а другие выводы второго и третьегоконденсаторов, датчика и задатчикатемпературы соединены с анодом выпрямительного диода и подключены кшине нулевого потенциала, выход усилителя мощности соединен с входаминагревателя и второго делителя напряжения, выход которого подключен кизмерительному входу стабилизаторанапряжения, о т л и ч а ю щ е е с я,тем, что, с целью расширения функциональных возможностей устройства за,счет контроля работоспособности егоузлов, устройство содержит формирователь импульсов, триггер Шмитта, двухпороговый компаратор, элемент ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ и элемент И, выход, первыйи второй входы которого соединены соответственно с сигнальным выходом неисправности устройства, выходом элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ и выходом формирователя импульсов, вход которогосоединен с выходом триггера Шмитта ипервым входом элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕИЛИ, второй вход которого подключен квыходу двухпорогового компаратора,вход которого соединен с выходом второго делителя напряжения, а вход триггера Шмитта подключен к сигнальномувыходу отключения стабилизатора напряжения,Подпис но е а 03 оиводственно-полиграфическое предприяти 6, г, Ужгород, ул. 1 роектная, 4 ираж 866 И Государс делам иэоМосква, Жвенного комитета СССРретений и открытий5, Раушская наб., д, 4

Смотреть

Заявка

4199440, 24.02.1987

ХАРЬКОВСКИЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ ИМ. В. И. ЛЕНИНА

ВОРОНОВ ВИКТОР ГЕОРГИЕВИЧ, ДЮКОВ АНДРЕЙ ВИКТОРОВИЧ, КАДУЛИН ВАЛЕРИЙ ИВАНОВИЧ, МАЗАЛОВ АНАТОЛИЙ ЯКОВЛЕВИЧ, РОХМАН МАКС ГРИГОРЬЕВИЧ

МПК / Метки

МПК: G05D 23/19, G05B 23/02

Метки: температуры, самоконтролем

Опубликовано: 23.10.1988

Код ссылки

<a href="http://patents.su/5-1432475-ustrojjstvo-dlya-regulirovaniya-temperatury-s-samokontrolem.html" target="_blank" rel="follow" title="База патентов СССР">Устройство для регулирования температуры с самоконтролем</a>

Похожие патенты