Регулятор температуры

(19) (11) 3(51) 6 05 Х) 23/1 онрмоэлектричес- М., "Наука",р, Термоэлектрипросы радиоэлек 1975, У 1 РЕГУЛЯТОР ТЕМПЕ датчик и задатчи межные плечи, изме ервый усилитель,(54 ) (5 держащ нные в моста,АТУРЫ, со- включеительного силитель ОСУДАРСТВЕННЬ 9 КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИ(71) Государственное специальноеструкторское бюро теплофизическоприборостроения(56) 1, Коленко Е,А, кие охлаждающие приб 1967, с. 183.2, Вайнер А.Л. и ческий термостат.-"В троники", сер. ТРТО, (прототип). мощности и последовательно соединен-ные компаратор и релейный элемент, через группы контактов которого термобатарея подключенак источнику питания и к выходу усили- теля мощности,о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения точности регулятора, он содержит второй усилитель, коммутатор и задающий резис тор, включенный между постоянными резисторами измерительного моста и инвертирующим входом первого усилителя и неинвертирующим входом второго усилителя, при этом другие входы усилителей подключены к точке соединения датчика и задатчика, а выходы усилителей соединены с входами компарато- щР ра и коммутатора, выход которого подключен к входу усилителя мощности, а управляющий вход - к второму выходу компаратора С:Изобретение относится к регулированИю температуры объектов техники,а более конкретно - к устройствам, вкоторых в качестве испытательногоэлемента используется термобатарея,работающая в режиме нагрева и охлаж 5дения в зависимости от полярностиприкладываемого напряжения.Известен регулятор температуры стермообработкой, работающей в режименагрева и охлаждения, в котооом датчики температуры и два терморезисторавключены в мостовую схему. Разбалансмоста усиливается усилителем и подается на реле, которое изменяет на равление питающего термобатарею тока, переводя ее из режима охлажденияв режим нагрева (1 1.Недостатками регулятора являютсянизкая точность и различная величинакоэффициента передачи при работе регулятора в режиме охлаждения и нагре.ва.Наиболее близким по техническойсущности к предлагаемому изобретениюявляется регулятор температуры, содержащий датчик, термореэистор, включенный в плечо резистивного моста,усилитель сигнала рассогласования ввиде интегрального усилителя постоянного тока, пропорциональный усилитель мощности, регулирующий ток в З 0термобатарее, подключенной к усилителю мощности через контакты реверсирующего реле (переключатель полярности ), управляемого компаратором,подключенным к выходу усилителя сигнала рассогласования и источникуопорного напряжения ( 2 1,Точность поддержания температурытакого регулятора определяется коэффициентом передачи замкнутой системы поддержания температуры, т.е.коэффициентами передачи отдельныхзвеньев. Однако коэффициент передачи термобатареи зависит от режимаее работы, 45Так работа термобатареи в режимеохлаждения описывается равенствомф Тк га работа в режиме нагрева 50- э+ .1 -2,1 т ч.(2)т 2 г хгде Й " количество теплоты поглощаемое термобатареей в режимеохлаждения55Й - количество теплоты, выделяетмой термобатареей в режименагрева;с,М - постоянные коэФфициенты;Т - температура горячего или теп гловыделяющего слоя термобатареи;Т - температура холодного илитеплопоглощающего слоя термо.батареи; 65 3 - ток термобатареи,Р - активное сопротивление термобатареи.За счет выделения мощности (а . Р) коэффициенты передачи в режиме нагреваи охлаждения различаются в несколько раз, Регулятор проектируется по максимальному коэффициенту передачи системы в границах ее устойчивости, и при работе в режиме охлаждения погрешность регулирования имеет боль.щее значение, чем в режиме нагрева, за счет различия коэффициентов передачи.Цель изобретения - повышение точности регулятора.Поставленная цель достигается тем,что регулятор температуры, содержащий датчик и эадатчик, включенные в смежные плечи измерительного моста, первый усилитель, усилитель мощности и последовательно соединенные компа"ратор и релейный элемент, через группы контактов которого термобатарея подключена к источнику питания и к выходу усилителя мощности, содержитвторой усилитель, коммутатор и задаю щий резистор, включенный между постоянными резисторами измерительного моста и инвертирующим входом первого усилителя и неинвертирующим входом второго усилителя, при этом другие входы усилителей подключены к точке соединения датчика и задатчика, авыходы усилителей соединены с входамикомпаратора и коммутатора, выход которого подключен к входу усилителя мощности, а управляющий вход - к второму выходу компаратора.На фиг.1 показана блок-схема регулятора температуры; на фиг,2 эпюры, показывающие изменение выходных напряжений усилителей коммутатора и компаратора.от температуры.Регулятор содержит измерительный мост 1, состоящий иэ датчика 2 (температуры ), задатчика 3, постоянных резисторов 4-5 и задающего резистора б, первого усилителя 7, состоящего из операционного усилителя 8 и резистора 9 обратной связи, второго усилителя 10, состоящего из операционного усилителя 11 и резистора 12 обратной связи; коммутатор 13, усилитель 14 мощности, компаратор 15, релейный элемент 1 б с группами контактов 17 и термобатарею 18.Регулятор работает следующим образом.Датчик 2 температуры установлен на объекте термостатирования и включен в плечо измерительного моста 1, а в другие плечи моста включены за,цатчик 3 температуры, резисторы 4-6, причем выходное напряжение моста, зависящее от температуры, поступает на входы усилителей 7 и 10. Выходныесигналы усилителей сравниваются междусобой на компараторе 15, а также по-.даются на входы коммутатора 13. Вмомен равенства выходных напряженийусилителей 7 и 10"вь 7 = бых 10),срабатывает компаратор 15, а затем .коммутатор 13 в соответствии с сигналом компаратора 15 подключает к выходу усилителей 7 или ХО усилитель 14 мощности. УсиЛенный по мощности сигналподается через пару нормально замкнутых контактов 17 на термобатарею 18, 10которая начинает работать в режиме"Нагрев", Если ток проходит черездругую пару контактов (нормальноразомкнутых ) 17, то направление токав термобатарее 18 меняется на противоположное и термобатарея 18 начинает работать в режиме "Охлаждение".За счет того, что первый ( инвертирую- .щий ) вход операционного усилителя 8соединен с общей точкой резисторов4 и 6, а второй вход неинвертирующий )операционного усилителя 11 соединен с общей точкой резисторов 6 и5, а остальные входы усилителей 8 и11 соединены с общей точкой датчика2 и эадатчика 3, выходные характеристики усилителей 7 и 10 инверсны исмещены друг относительно друга, взависимости от температуры, причемсмещены пропорционально падению напряжения на резисторе,6,ЗОНа фиг 2 зпюры 1 и Й показываютизменение выходных напряжений усилителей 7 и 10 в зависимости от температуры. Эпюра ф показывает изменениявыходного напряжения коммутатора 13, 35а эпюра Й - компаратора 15 в зависимости от темнературы. Компаратор 15(,зпюры 1 , Ж фиг,2 ), и управляетРаботой коммутатора 13 таким образом,40что в момент срабатывания компаратора 15 происходит переключение выходовусилителей 7 и 10 на входе усилителя14 мощности. В результате характеристика компаратора 13 имеет Ч -образныйвид, как показано на зпюре и, причем наклон восходящего и спадающегоучастков характеристики можно изменять, меняя величины резисторов обратной связи 9 и 12. Компаратор 15управляет работой релейного элемента 16 термобатареи 18, а соответственно и состоянием контактов 17,причем переключение контактов происходит в момент, когда Оь, 7 =Ов10,т,е, в момент отсутствия тока в термобатарее,Таким образом, введение в составрегулятора задающего резистора, усилителя и коммутатора позволяет раэ,";дельно регулировать коэффициенты передачи системы в режиме "Нагревф и"Охлаждение", эа счет возможностиизменения характеристики усилителей7 и 10, а также их сдвига эа счетрезистора 6, что в конечном:итогепозволяет создать более точную систему регулирования температуры путемадаптации характеристики регуляторак характеристикам объекта управления,Применение данного изобретения поэволило добиться точности поддержаниятемпературы 0,1 С по сравнению сточностью 0,5-1 С у известной системы,что позволяет получить приемлемуюточность поддержания температуры безприменения сложных методов коррекциисистемы с использованием ПИД регуляторов, что привело бы к существенномуусложнению и удорожанию регулятора.Предлагаемый регулятор температуры может быть использован при созданииунифицированного ряда регуляторовдля теплофизических приборов.1019407 Составитель С.Стрелецкийатрушева Техред И.ГайдуКорректор Г,Решетник дакт Заказ 3 одписное ППП "Патент", г.ужгород, ул.Проектная,4 Фили 703/42 БНИИПИ Гос по делам 113035, МоскТираж 87дарственноизобретениа, Ж 35, Р о комитета СССР и открытий ушская наб д.4/