Реверсивный пропорциональный регулятор температуры

Н АВТО с ф ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР МУ СВИДЕТЕПЬСТВУ(7 1) Специальное конструкторское бюро аналитического приборостроения Научно-технического объединения АН СССР(56) Авторское свидетельство СССР У 1200262, кл . С 05 0 23/19, 1985,Авторское свидетельство СССР В 1170438, кл. С 05 0 23/19, 1985.(54) РЕВЕРСИВНЫЙ ПРОПОРЦИОНАЛЬНЫЙ РЕГУЛЯТОР ТЕМПЕРАТУРЫ(57) Изобретение относится к технике автоматического регулирования, в . частности, температуры в термостатах с полупроводниковой термобатареей. Реверсирование .тока через термобатарею позволяет осуществлять режим нагрева и охлаждения. Цель изобретения - повышение надежности регулятора. Надежность повышается за счет того, что регулятор содержит задатчик 1 и датчик 2 температуры, последовательно соединенные дифференциальный усилитель 3, преобразователь 4 напряжение-частота (ПНЧ), реверсивный счетчик 5 и ЦАП 7, выпрямитель 20, выходы которого через ключевые элементы 15 и 16 подключены к полевому транзистору 13, параллельно которому последовательно подключе" ны два первых диода 18 и 19, точка соединения диодов подключены к термобатарее 17, а второй вход термобатареи подключен к нулевому проводу выпрямителя 20, затвор транзистора 13 подключен через диоды 9 и 10 к выходам ЦАП 7, выполненного по че" тырехквадрантной схеме, управляющие входы которого соединены с реверсивным счетчиком 5 и дополнительно введеным инвертирующим усилителем 8, старший разряд счетчика соединен с формирователем 14 запускающих сигналов, к реверсивному счетчику подключена схема 6 ограничения по переполнению. Схема "не боится" сквозных токов, т.к. положительный и отрицательный полюса связаны через транзистор, работающий в режиме управления током, и, кроме того., переключение ключевых элементов происходит эпизодически, при этом ток через транзистор в момент переключения близок к нулю 1 ил.Изобретение относится к техникеавтоматического регулирования, вчастности к устройствам регулирования температуры в термостатах с полу 5проводниковой термобатареей в которых реверсирование тока через термобатарею позволяет осуществлять режимнагрева или охлаждения.Цель изобретения - повышение надежности регулятора,На чертеже изображена схема предлагаемого регулятора.Регулятор содержит эадатчик 1 температуры, датчик 2 температуры, дифференциальный усилитель 3 с ограничением, преобразователь 4 напряжение -частота (ПНЧ) реверсивный счетчик 5,схему 6 ограничения по переполнению,четырехквадрантный цифроаналоговый 20преобразователь 7, инвертирующий усилитель 8, вторые диоды 9 и 10, резисторы 11 и 12 , полевой транзистор13, формирователь 14 запускающих сигналов, ключевые элементы 15 и 16, 25термобатарею 17, первые диоды 18 и19 и выпрямитель 20.Регулятор работает следующим образом,После установки напряжения на задатчике 1 температуры (вручную или покоду от ЭВМ), соответствующего заданной температуре (например, такой температуре, при которой происходит наг,рев объекта), напряжение задатчикасравнивается с напряжением, поступающим с датчика 2 температуры на входах дифференциального усилителя 3.Дифференциальный усилитель 3 начинаетработать в режиме ограничения и на 40входе преобразователя 4 устанавливается максимальное, например, положительное напряжение. На выходе преобразователя, подключенного к входусложения реверсивного счетчика 5 45появляются импульсы напряжения постоянной частоты, определяемой выходным напряжением усилителя 3 в режимеограничения и крутизной преобразования преобразователя 4. Если принять,что максимальное положительное напря. - ..жение на выходе четырехквадрантногоцифроаналогового преобразователя 7соответствует коду 11.", 11 реверсивного счетчика, нулевое напряжение соответствует коду 10 " ОО, а максимальное отрицательное напряжение соответствует коду 00 " 00, то при кодесчетчика больше 10" 10 на выходе преобразователя 7 появляется положительное напряжение, одновременно единица старшего разряда счетчика поступает на формирователь 14, где вырабатывается сигнал включения ключевого элемента 15. При достижении максимального кода на счетчике 5 (объект не успел нагреться и с преобразователял4 продолжает поступать импульсы по входу слежения) схема б ограничения по переполнению счетчика продолжает сохранять на выходе реверсивного счетчика код 1111, в результате чего на выходе преобразователя 7 устанавливается максимальное положительное напряжение, а на выходе инвертирующего усилителя - максимальное напряжение. Положительное напряжение через диод 9 и резисторы 11 и 12 поступаеч на вход транзистора 13, Резистор 12 служит для развязки общих проводов управляющей и силовой части регулятора, Таким образом, положительный ток от положительного полюса выпрямителя через ключевой элемент 15, через открытый управляющим напряжением транзистор 13 и через диод 19 поступает на термобатарею 17, При нагреве объекта до заданной температуры напряжение на датчике 2 температуры устанавливается равным напряжению задатчика температуры а затем больше). При этом частота с выхода преобразователя 4 уменьшается, становится равной нулю и импульсы по входу вычитания начинают вычитаться из числа 11.11 до тех пор пока не установится состояние термодинамического равновесия, т.е, подводимое тепло к объекту не будет равно теплу рассеиваемого объектом. После окончания переходного процесса выхода на заданную температуру напряжение датчика 2 температуры становится равным напряжению задатчика 1 температуры, частота на выходе преобразователя 4 устанавливается равной нулю, а в счетчике 5 устанавливается такой код, который обеспечивает с выхода преобразователя 7 такое напряжение, которое необходимо для управления транзистора 13, чтобы пропустить требуемый положительный ток через термобатарею 17, При установке на задатчике 1 температуры, требующей охлаждения объекта, с дифференциального усилителя 3, работающего в режиме ограни 1476442чения, поступает максимальное отрицательное напряжение, которое управляет преобразователь 4 таким образом, что с выхода вычитания поступает мак 5 симальная частота на выход реверсивного счетчика 5.Число, установленное на счетчике в режиме нагрева, уменьшается, и тем самым соответственно уменьшается напряжение на выходе преобразователя 7 до кода 10 00, когда напряжение на его выходе становится равным нулю. Далее напряжение на выходе преобразователя 7 становится отрицательным. При переходе через нуль код старшего разряда счетчика 5 становится равным нулю, который поступает в формирователь 14, закрывает ключевой элемент 15 и открывает ключевой 20 элемент 16.При появлении отрицательного напряжения с выхода преобразователя 7 диод 9 закрывается, а управление тран-. зистором 13 осуществляется через ин" 25 вертирующий усилитель 8 и диод 10. В этом случае ток с отрицательного полюса выпрямителя через ключевой элемент 16, транзистор 13 и диод 18 поступает на термобатарею 17, которая 30 вторым концом подсоединена к нулевому проводу выпрямителя. При достижении на реверсивном счетчике 5 кода, равного нулю (объект не успевает охладиться), схема 6 ограничения35 по переполнению продолжает сохранять на счетчике код, равный ОО 00, в результате чего на выходе преобразователя 7 устанавливается максимальное отрицательное напряжение, которое 40 через инвертирующий усилитель 8 максимально открывает транзистор 13.После переходного процесса выхода на заданную температуру в реверсивном счетчике 5 устанавливается код, который обеспечивает с выхода преобразователя 7 напряжение, которое необходимо для управления транзистором 13, т.е. чтобы пропустить требуемый отрицательный ток через термобатарею 17.Так как положительный и отрицательный ток, проходящий через термобатарею 17 и транзистор 13, проходит в одном и том же направлении, то регулировочные характеристики управления пропорциональным регулятором в режиме подогрева и охлаждения идентичны.Повьппенная надежность регулятора объясняется тем, что схема регулятора "не боится" сквозных токов, так как во-первых, положительный и отрицательный полюс связаны через транзистор, работающий в режиме управления током (ток ограничен поданным на затвор напряжением), и, во-вторык 1переключение ключевых элементов происходит эпизодический, при этом ток через транзистор в момент переключения близок к нулю.Формула из обретенияРеверсивный пропорциональный регулятор температуры, содержащий датчик и задатчик температуры, подключенные к входам дифференциального усилителя с ограничением, к выходу которого подключены последовательно соединенные преобразователь напряжение - частота, реверсивный счетчик и цифроаналоговый преобразователь, а также ключевые элементы, управляющие входы которых связаны с выходом формирователя запускающих сигналов, термобатарею, подключенную одним выводом к среднему выводу выпрямителя, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения надежности регулятора., он содержит полевой транзистор, параллельно которому включены два согласно включенных первых диода, инвертирующий усилитель и два других диода, через один иэ которых затвор полевого транзистора соединен с выходом выполненного четырехквадрантным цифроаналогового преобразователя и входом инвертирующего усилителя, а. через другой - с выходом инвертирующего усилителя, второй вывод термобатареи связан с точкой соединения первых диодов, сток, связанный с катодом одного из первых диодов, и исток, связанный с анодом другого из первых диодов, полевого транзистора подключены к крайним выводам выпрямителя через ключевые элементы, вход формирователя запускающих сигналов связан со старшим разрядом реверсивного счетчика, снабженного схемой ограничения переполнения.