Регулятор температуры

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК ц 4 б 05 Р 23/19 ЕНИЯ АНИЕ ИЗОБРЕКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ пи К АВ-2 омпрессо омышленСй Сй ГОСУДАРСТВЕННЫИ КОМИТЕТ СССР ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТ(54) РЕГУЛЯТОР ТЕМПЕРАТУРЫ (57) Изобретение касается управления и регулирования температуры и предназначено для применения в термокамерах высокой точности с форсированным выходом на режим статирования с диапазоном регулирования температур от минус ( - 60)С до плюс (+100) С. Целью изобретения является повышение точности регулятора в диапазоне температур ниже окружающей среды. Регулятор температуры содержит холодильную машину с узлом управления производительностью и последовательно соединенные измерительный мост 1, дифференциальный 801383315 А 1 усилитель 2 и канал 3 регулирования мощности нагревателя, состоящий из формирователя 4 импульсов синхронизации, генератора 5 пилообразного напряжения порогового элемента 6, формирователя 7 импульсов управления, регулирующего элемента 8 и нагревателя 9. Кроме того, регулятор имеет повторитель сигнала 11, первый компаратор 12, инвертор 13, элемент ИЛИ 14, оптронный ключ 15, второй компаратор 16, выводы 20 и 21 для подключения дополнительных цепочек, состоящих из последовательно соединенных компаратора, логических элементов и оптронного ключа, К выводам 18 и 19 оптронного ключа 15 подключается узел управления производительностью холодильной машины. Максимальное число дополнительно подключаемых цепочек зависит от нижней рабочей температуры и мощности Ж холодильной машины. Использование данного регулятора температуры позволяет поддерживать температуру объекта в диапазоне уе ю температур от (+20)С до минус ( - 60)С с погрешностью, не превышающей +-0,5 С, 1 ил5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Изобретение относится к области управления и регулирования температуры и предназначено для применения в термокамерах высокой точности с форсированным выходом на режим статирования и диапазоном регулирования температур от - 60 до +100 С.Цель изобретения - повышение точности регулятора в диапазоне температур ниже окружающей среды.На чертеже представлен предлагаемый регулятор.Регулятор температуры содержит измерительный мост 1, дифференциальный усилитель 2, выход которого подключен к входу канала 3 регулирования мощности нагревателя, состоящего из последовательно соединенных формирователей 4 импульсов синхронизации, генератора 5 пилообразного напряжения, порогового элемента 6, формирователя 7 импульсов управления, регулирующего элемента 8 и нагревателя 9. При этом диагональ измерительного моста 1 с термочувствительным элементом 10 на полупроводниковом диоде соединена с неинвертирующим входом повторителя 11 сигнала, выход которого подключен к цепочке из последовательно соединенных первого компаратора 12, инвертора 13, элемента ИЛИ 14 и оптронного ключа 15. Кроме того, выход дифференциального усилителя 2 дополнительно соединен с инвертирующим входом второго компаратора 16, выход которого подключен к второму входу элемента ИЛИ 14, Неинвертируюшие входы первого 12 и второго 16 компараторов подключены соответственно к источникам положительного +Еи отрицательного - Е,опорных напряжений. Установка заданной температуры осуществляется переменным резистором 17, включенным во второе плечо измерительного моста.К выводам 18 и 19 оптронного ключа 15 подключен узел управления производительностью холодильной машины (не показан).Регулятор работает следующим образом.При температуре объекта регулирования, например термокамеры, ниже заданной с выхода дифференциального усилителя 2 снимается сигнал рассогласования по температуре в виде напряжения постоянного тока положительной полярности и подается на вход канала 3 регулирования мощности нагревателя 9. Нагревательный элемент 9 включается. Таким образом, осуществляется регулирование температуры при работе термокамеры в режиме Нагрев.Для перевода термокамеры в режим Охлаждение необходимо резистором 17 установить заданную температуру и дополнительно включить электропитание холодильной машины. При температуре в термокамере выше заданной с выхода дифференциального усилителя 2 снимается постоянное напряжение отрицательной полярности, которое подается на вход порогового элемента 6 и блокирует его работу. Нагреватель 9 выключен. Как только температура в термокамере станет ниже заданной, напряжение на выходе дифференциального усилителя 2 поменяет знак на противоположный и излишки холода будут компенсироваться включением нагревателя 9. Для точного поддержания температуры в диапазоне от - 60 С до +20 С необходимо уменьшать производительность холодильной машины термокамеры с ростом температуры. В то же время, при форсированном выходе на режим статирования холодильная машина должна работать на полную мощность. Эту задачу выполняет канал регулирования производительности холодильной машины, состоящий из повторителя 11 сигнала, компараторов 12 и 16, инвертора 13, элемента ИЛИ 14 и оптронного ключа 15. Логическая часть канала выполнена таким образом, что при максимальной мощности холодильной машины оптронный ключ 15 открыт. С выхода измерительного моста 1 на инвертирующий вход компаратора 12 через повторитель 11 поступает сигнал постоянного тока, пропорциональный текущей температуре в рабочем объеме термокамеры. Второй вход компаратора 12 подключен к источнику положительного опорного напряжения +Е.Рассмотрим работу устройства при условии, что текущая и заданная температуры равны соответственно - 50 С и - 30 С, а величина напряжения +Е 1 пропорциональна температуре - 40 С. При заданных условиях компараторы 12 и 16 установлены по выходу в состояние логического О. При этом с выхода инвертора 13 снимается сигнал логической 1, который через элемент ИЛИ 14 поступает на вход оптронного ключа 15, Последний открыт, и холодильная машина работает на полную мощность. С ростом температуры в рабочем объеме камеры величина напряжения на инвертирующем входе компаратора 12 уменьшается и при температуре несколько большей - 40 С компаратор 12 срабатывает и переходит по выходу из состояния логического О в состояние логической 1. При этом на обоих входах элемента ИЛИ присутствуют логические О и оптронный ключ 15 закрыт. Мощность холодильной машины уменьшена. С выхода дифференциального усилителя 2 на инвертирующий вход комп аратора 16 поступает постоянное напряжение, величина которого пропорциональна рассогласованию между заданной и текущей температурами, При этом положительная полярность напряжения указывает, что термокамера должна работать в режиме Нагрев, а отрицательная полярность соответствует режиму Охлаждение.Рассмотрим работу устройства при форсированном выходе на режим статирования отрицательных температур при условии, что текущая и заданные температуры равны1383315 Формула изобретения Составитель С. БеляковРедактор Н. Бобкова Техред И. Верес Корректор Л. ПатайЗаказ 912/46 Тираж 866 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж - 35, Раушская наб., д. 4/5Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4- 30 С, величина напряжения +Ео, 1 пропорциональна температуре - 40 С, а величина опорного напряжения - Е,1 соответствует рассогласованию в 1 С между заданной и текущей температурами. Переменным резистором 17 устанавливается напряжение, соответствующее температуре - 60 С. При этом с выхода компаратора 16 на первый вход элемента ИЛИ 14 подан сигнал логической 1, а с выхода компаратора 12 через инвертор 13 на второй вход элемента ИЛИ 14 подан сигнал логического О, и оптронный ключ 15 открыт. При температуре несколько меньшей - 59 С компаратор 16 срабатывает и переходит по выходу из состояния логической 1 в состояние логического О. Таким образом, в режиме Охлаждение при величине рассогласования более 1 С между заданной и текущей температурами холодильная машина включена на полную мощность.При многоступенчатом снижении производительности холодильной машины к выводам 20 и 21 могут быть подключены дополнительные цепочки из последовательно соединенных компаратора 12-п, инвертора 1 З-л, элемента ИЛИ 14-п и оптронного ключа 15-п. Регулятор температуры, содержащийхолодильную машину с узлом управления производительностью и последовательно соединенные измерительный мост, дифференциальный усилитель и канал регулирования мощности нагревателя, отличающийся тем, что, с целью повышения точности регулятора в диапазоне температур ниже окружающей среды, он содержит последовательно соединенные повторитель сигнала, первый компаратор, неинвертирующий вход которого подключен к источнику опорного напряже ния, инвертор, элемент ИЛИ и оптронныйключ, а также второй компаратор, при этом выход дифференциального усилителя соединен с инвертирующим входом второго компаратора, неинвертирующий вход которого соединен с источником отрицательного 20 опорного напряжения, а выход - с вторымвходом элемента ИЛИ, вход повторителя сигнала соединен с соответствующим выводом термочувствительного элемента измерительного моста, а вход узла управления производительностью холодильной машины подключен к выходу оптронного ключа,