Регулятор температуры

Изобретение относится к автоматическому регулированию различных теплоэнергетических и химико-технологических процессов и может быть использовано, например, при регулированиитемпературы в процессах химическойтехнологии, при исследовании структуры и свойств материалов.Известен широтно-импульсный терморегулятор, содержащий последовательно соединенные термочувствительный усилитель, усилитель мощности,а также элемент емкостной обратнойсвязи и подключенный к формирующемуусилителю источник постоянного напряжения, причем элемент емкостной обратной связи включен между входоми. выходом формирующего усилителя 1.Наиболее близким к изобретениюпо технической сущности являетсярегулятор температуры, содержащийнагревательный элемент на транзисторе, источник напряжения, датчик,включенный в плечо измЕрительногомоста, блок управления мощностьюнагревательного элемента, эмиттерныйповторитель, трансформатор. В цепиперекрестных связей блока управления,выполненного по схеме управляемогогенератора, включены термостабилизирующие цепи, содержащие транзисторы,базы которых соединены между собойи с одной вершиной моста, а эмиттеры через сопротивления соединены сдругой вершиной моста, коллекторысоединены через конденсатор с коллекторами одних и базами других тран зисторов генератора, эмиттеры которых соединены с источником отрицательного напряжения 21,Недостатком известного регулятора температур является невозможность 40его применения в случае, когда требуются. изменения температуры по зауданной программе во времени. Недостаточная линейность частоты преобразования от напряжения разбаланса,низкая выходная мощность не позволяет использовать данный регулятортемпературы.в объектах, требующихбольших затрат мощности, а также,где необходимо обеспечить точноеуправление выходным напряжением исоответствующую частотную характеристику на заданной частоте переклю"чения.Целью изобретения является повышение точности и стабильности в работе устройства. Поставленная цель достигается тем, что в регулятор температуры, содержащий нагревательный элемент, датчик, .источник напряжения, блок управления мощностью нагревательного эле-. мента, введены программирующий задатчик и последовательно соединенные 65 интегратор, операционный усилитель, ограничивающий резистор, блок выключения тиристора, включающий транзистор и тиристор, анод которого соединен с источником напряжения, катод - с нагревательным элементом и с эмиттером выключающего транзистора, управляющий электрод соединен с входом блока Зйключения тиристораи с первым входом интегратора, вторбй и третий входы которого соеди-нены с датчиком, второй вход операционного усилителя соединен с выходом программирующего задатчика, вход которого соединен с третьим входом интегратора,между управляющим электродом тиристора и вторым входом операционного усилителя включен стабилитрон.Кроме того, интегратор содержит операционный усилитель, прямой и инверсный входы которого соединены с эмиттерами первого и второго змиттерных повторителей и через соот ветствующие первый и второй резисторы - с источником отрицательного напряжения, база первого эмиттерного повторителя соединена с третьим входом интегратора, база второго эмиттерного повторителя соединена через конденсатор с выходом операционного усилителя и через третий резистор с первым и вторым входами иитегратора, коллекторы первого и второго эмиттерных повторителей объеди 5нены и соединены через четвертый резистор с источником положительного напряжения, между коллекторами эмиттерных повторителей и общей шиной включен стабилитрон, источник положительного и отрицательного напряжений соединены с соответствующими входами операциоиного усилителя.При этом программирующий задатчик содержит задающие. резисторы и последовательно соединенные генератор импульсов счетчик адреса и программное устройство, выходами соединен-. ное с первыми входами ключей управления, вторые входы которых соединены с задающими резисторами, выходы ключей управления соединены между собой и с выходом программирующего задатчика.На чертеже фиг. 1 приведена схема регулятора температуры; на фиг. 2 показаны эпюры напряжений, поясняю,щие принцип работы преобразователя температуры в частоту импульсов, поступающих на управляющий тиристор.Регулятор температуры содержит усилитель-ограничитель 1, состоящий . из операционного усилителя 2, ограничивающего резистора 3 и стабилитрона 4, датчик 5, интегратор б, который состоит из операционного усилителя 7, третьего резистора 8, первого и второго резисторов 9, чет-.вертого резистора, к10 конденсатора ства 2 сравнения, в результате че=11, первого и второго эмитого эмиттерных го изменяется полярность выходногойповторителе и с ай 12 стабилитрона 13, напряжения усилителя-ограничителятиристор , нагр14 наг евательный элемент 1 и, как следствие, полярность скач 15, выключающий транзистор 16, блок ка напряжения на выходе интеграто 17 выключения тиристора, состоящий ра б.иэ дифференцирующей цепи 18 и 19, . Импульсы с выхода усилителя-ограОдновибратор 20, цепи 21 задания ничителя 1 открывают тиристор 14,длительности импульса, инвертора в цепь которого вклюго включен нагреватель 22 т анзистора 23 и элементов 24 , ный элемент 15. Так как частота от-задания режима, программирующий 10 крытия тиристора в .транзисторасто а 14 в .начальный моэадатчик 25, состоящий иэ програм- мент максимальна, то он пропускаетмирующих резисторов 26, ключей максимальную мощность в нагреватель 27 п авления программного устрой-ный элемент 15. Блон 15. Блок 17 выключенияства 28, счетчика 29 адреса и ге- тиристора позволяет р ру.ти исто 1.4.5 находиться в открытом состоянии внератора 30.Регулятор температуры работает течение постоянного промежутка вреследующим образом.В начальный момент включения раэ Тиристор 14 включается положинополярные перепады напряжения (кри- тельным импульсом поданным на еговая 1 Фиг. 21 с выхода усилителя- , 0 управлякиций электрод с усилителяограничителя 1 подаются через дели- ограничителя 1. Этот же импульс ч -.2е-.тель, состоящий из датчика-терморе- рез дифференцирующую цепь 18 запусэистора 5 и задающих резисторов б,р и с тор( )в 2 б к ае т од нов ибРа тоР 20 . По задан номУположительному Фронту:импульса однона неинвертирующий .вход операционного усилителя 7. Калибровка выходных вибратора 20, проходящему через инуровней последнего осуществляется вертор 22, усилитель, состоящий из23 н ов 24 .з дапараметрическим стабилизатором напря- транэистора 23 и элементов .задания режима, открывается выключающийжения, состоящим: иэ резистора 3 итранзистор 16, шунтирующий тиристорстабилнтрона 4. Компенсация входноготока, операционного усилителя осу-. З 0 ток тиристора 14 ответвляетсятерного повторителя 12, резисторов через выключающий транзисторнизким напряжением насыщения и в10 и стабилитрона 13, Элементытора 14 становится меньше тока удержобразом, нахождение тиристора вовключенном состоянии определяетсяВ момент включения сопротивлениедлительностью импульса одновибраторадн терморезистора 5 максималь 20 р выбирается на порядокледовательно напряжение на неинвертирующем входе операционного 40 ньшусилителя-ограничителя 1.усилителя 7 (кривая 2 Фиг, 2. мак- По мере повышения температурысопротивления термореэистора 5 уменьсимально. В связи с тем, что напряшается и частота включения ирис о аиг. 2 убывает со скоростью,.пРопоРциональной Рази с Р 45 мощность в еляемая в нагревател, йп опо иональной аэности напряжений.на входах. операционного усилителя 7,:элемент 15.В качестве задатчика температурыиспользуются задающие резисторы 26,ния. максимальна, и следовательно частота колебаний. напряжения на выхадевключаемые в цепь в определеннойсимальной. частота выходных импуль. . ограмме заложенной в программномсов интегратора 6 , .линейна и опре- устройстве 28. Последнее представляделяется сопротивлениями терморезис- ет собой постоянное. запоминающее усттора .5., задающих Резисторов 26, Ре- ойство емкостью 64 бит. Выбор прозистора 8 и величиной емкости конд 5 граммы включения задающих резистоРовсатоРа 11 26 определяется счетчиком 29 адреВ момент достижения линейно изме- са, а время их включения генерато"няницегося напряжения на выходе ин- ром 30.тегратора б нулевого, уровня, за счет . Использование предлагаемого устцепи положительной обратной связи 60 ройства позволяет увеличить точностьс выхода усилителя-ограничителя 1 и стабильность регулирования и обена неинвертирующий вход операционно- спечивает применение регулятора вго усилителя 7 происходит лавинооб- объектах, требующих больших затратразный процесс срабатывания устрой- мощностиРедак тк Закаэ филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 43/40ВНИИПИ Госпо делам113035, Мо ираж 874 арственн изобретева, жПодписноео комитета СССРй и открытийРаушская наб., д, 4