Регулятор температуры

ОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕН ИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз Советских Социалистических Республик(45) Дата опублико вкиооударственный номитеСовета Министров СССРпо делам изобретенийи открытий 2.76. Бюллетень 45 53) УДК 621,555.6(71) Заявитель 4) РЕГУЛЯТОР ТЕМ ТУРЬ Изобретение относится к системам регудирования неэдектрических величин и можетбыть использовано в технологических термических установках различного назначения, вчастности в установках дпя выращивания монокристаддов,Известны регудяторы температуры, применяемые дпя управдения термическими режимами печей эдектросопротивпения 11, наиболее типичным из которых является регудятор ВРТ. Однако, такие регуляторы недостаточно надежны и точны в работе вследствие применения в них дополнительных фипьтров подавления помех, реохордов, сложныхитедей постоянного тока со свойствени им шумами и дрейфами нулей.Наиболее близким техническим решениемк данному изобретению явпяется регулятортемпературы, содержащий последовательносоединенные датчик температуры и задатчик 20программы, выходы которых соединены совходами фотоэлектрического усипитедя, выход которого подкпючен к одному входу бпока управления нагревателем 2,Данный регупятор сложен в настройке и 25 обслуживании и, как следствие этого, может терять устойчивость регупирования в разных режимах работы. При подготовке терморегупятора к работе необходимо точно установить уровень максимального напряжения на нагр ватепе и постоянную изодрома, так как именно эти параметры определяют согласование работы регулятора с конкретной печью. В противном случае система теряет устойчивость и либо возбуждается, либо работает в режиме позиционного регупирования - "вкпю. чено - выключено"Кроме того; в процессе вывода печи на режим необходимо подобрать еще один параметр регулятора - зону пропорционапьности (крутизну регупировочной характеристики). На практике возможен неоптимадьный выбор данной зоны, что также ведет либо к возбуждению системы, пибо к переходу на режим регулирования,Следует отметить, что постоянную изодрома и зону пропорционапьности в динамическом режиме в основном определяет тепповая инерция печи. Последняя, в свою очередь, зависит от реальной температуры в печи, поэтому работа при высоких и низкихтемпературах требует дополнительной коррекции времени изодрома и зоны пропорциональности, в противном случае возможнаописанная выше потеря устойчивости работыустройства. Таким образом, наличие трех подбираемых в процессе работы регулятора постоянных: максимального напряжения нагревателя, времени изодрома и зоны пропорциональности - делает подбор оптимального режима регулирования длительным и трудоемким и ухудшает устойчивость работы всейсистемы в целом.Целью изобретения является повышениенадежности работы регулятора.Поставленная цель достигается тем, что ьв регулятор предложенной температуры введены запоминающий блок, пороговое устройство, ключ и интегратор, вход которого подключен к входу фотоэлектрического усилителя, выход - ко входу порогового устройства, р 0одни выходы которого подключены ко входуключа, а другие - ко входу запоминающегоблока, выход которого подключен к другомувходу блока управления.На чертеже представлена блок-схема ре ьгулятора температуры.Регулятор температуры содержит датчиктемпературы 1, задатчик программы 2, фотоэлектрический усилитель (ФЭУ) 3, блокуправления нагревателем (БУ) 4, интегра- ЗОтор 5, пороговое устройство (ПУ) 6, ключ7, запоминающий блок 8.Выход БУ 4 подключен к нагревателю 9,который, в свою очередь, воздействует надатчик температуры 1. збРегулятор температуры работает следующим образом,Сигнал с датчика температуры 1 вычитается из сигнала задатчика программы 2, ихразность - сигнал рассогласования - подается на вход ФЭУ 3, работающего в режимевысокочувствительного нуль-индикатора. Усиленный сигнал ошибки подается с выходаФЭУ 3 одновременно в БУ 4 и на вход интегратора 5. В БУ 4 сигнал ошибки изменя ет выходной ток пропорционально своей величине в пределах 5-1 04 диапазона регулирования выходного тока БУ 4. Таким образом, происходит точное регулирование температуры.36Основным принципом динамической работы регулятора, является принцип сведения кнулю постоянной составляющей сигнала рассогласования датчика 1 и задатчика программы 2. При соблюдении данного условияимеет место наиболее надежная и устойчивая работа канала точного регулирования,а следовательно, наиболее точное и устойчивое регулирование температуры всего регулятора в целом. Практически сведение к ну 60 лю постоянной составляющей сигнала рассогласования достигается за счет автоматического подбора подаваемой на печь мощности,на уровне которой происходит точное регулирование температуры.Сигнал ошибки интегрируется интегратором 5. При отсутствии постоянной составляющей в сигнале рассогласования датчика 1и задатчика программы 2, вольт-секундныеплощади положительного и отрицательногополупериодов сигнала ошибки равны, так каксигнал рассогласования находится в центрединамического диапазона ФЭУ 3. Тогда среднее значение сигнала ошибки на выходе интегратора 5 равно нулю, и все остальныеэлементы сохраняют свои состояния,При появлении постоянной составляющейв сигнале рассогласования датчика 1 и задатчика 2 в процессе движения программыили изменения внешних условий (напряжениесети, окружающей т емпературы) соотношение плошадей положительного и отрицательного сигнала ошибки меняется, так как сигналрассогласования смещается из центра динамического диапазона ФЭУ 3. Тогда на выходе интегратора 5 появляется пропорциональный среднему значению сигнала ошибки иотличный от нуля сигнал, знак которого определяется направлением движения программы(нагрев, охлаждение) или изменением внешних условий. С каждым периодом выходнойсигнал интегратора 5 растет по амплитудев одну сторону, пока не достигнет уровня,определяемого пороговым устройством 6.В зависимости от знака выходного напряжения интегратора 5 сигнал появляетсяна одном из выходов ПУ 6, После этого пороговое устройство 6 открывает ключ 7,который возвращает интегратор 5 в нулевоесостояние и изменяет выходное напряжениезапоминающего блока 8 на фиксированнуювеличину (сигнал с одного выхода ПУ 6 поднимает, а с другого снижает выходное напряжение запоминающего блока 8).Далее происходит новый цикл интегрирования сигнала ошибки. Напряжение с выходазапоминающего блока 8 подается на дополнительный вход БУ 4,Полное изменение выходного напряжениязапоминающего блока 8 соответствует изменению тока БУ 4 в пределах всего его диапазона, Следовательно, в конкретном случае его ток зависит от состояния запоминающего блока 8, и при изменении его выходного напряжения меняется ток БУ 4, а значит, и мощность, подаваемая на печь.Таким образом, происходит определениеуровня мощности, на котором производитсяточное регулирование температуры или происходит грубая регулировка температуры,Заказ 5720/28 Тираж 1028 Подписное ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д, 4/5филиал ППП Патентф, г, Ужгород, ул, Проектная, 4 Технико-экономический эффект от использования такого регулятора в народном хозяйстве заключается в дальнейшем усовершенствовании автоматизации технологических процессов за счет повышения надежности 5 его работы. Использование регулятора в различных технологических термических установках высокого качества (например, при производстве полупроводниковых приборов или в машиностроительной промышленности,где 10 требуется высококачественный отжиг деталей) позволяет повысить качество выпускаемой продукции. 15формула изобретения Регулятор температуры, содержащий последовательно соединенные датчик температуры и задатчик программы, выходы которых соединены со входами фотоэлектрического . усилителя, выход которого подключен к одному входу блока управления нагревателем, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения надежности работы регулятора, в нем установлены запоминающий блок, пороговое устройство, ключ и интегратор, вход которого подключен к выходу фотоэлектрического усилителя, выход - ко входу порогового устройства, одни выходы которого подключены ко входу ключа, а другие - ко входу запоминающего блока, выход которого подключен к другому входу блока управления,Источники информации, принятые во внимание при экспертизе: 1. Певзнер В, В. "Прецизионные регуляторы температуры" .Изд. 1973 г.2. Авторское свидетельство СССР М 238917, Св 05 Э 23/19 от 1969 г,