Регулятор температуры

СОКИ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИН 11 6 050 23 ИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИИ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТ(56) 1. Авторское свидетельство СССР Р 365691, кл. С.05 Э 23/19, 1970.2. Регуляторы РЕПИДМ, БПРТ, Техническое описание и инструкция по эксплуатации. И в/о Техмашэкспорте. (прототип) .(54)(57) РЕГУЛЯТОР ТЕМПЕРАТУРЫ, содержащий источник питания, к выходу которого подключены выпрямитель и последовательно соединены нагреватель и силовой вентиль, а также последовательно соединенные датчик температуры, блок формирования управляющего воздействия, компаратор, к второму входу которого подключен выход генератора пилообразного напряжения, и генераЯО.1027707 А тор импульсов запуска, выходом связан-. ный с управляющим входом силового вентиля, о т л и ч а ю щ и й с ятем, что, с целью повышения точности, он содержит последовательно соединенные модулятор, пороговый элемент, первый и второй обновибраторы, снабженные времязадающими элементами, а также сглаживающий фильтр и ключевой элемент в генераторе пилообразного напряжения, включенный параллельно накопительному конденсатору, при этом вход модулятора связан с выходом выпрямителя, вход сглаживающего фильт-. ра - с выходом порогового элемента, а выход - с входом генератора пилообразного напряжения и с управляющиме входом времязадающего элемента второ го одновибратора, выходом соединенного с управляющим входом ключевого элемента генератора пилообразного напря жения.Изобретение относится к автомати-ческому регулированию и может бытьиспользовано преимущественно для прецизионного регулирования температурыв электропечах сопротивления.Известно устройство для регулирова 5ния температуры, в котором с цельюкомпенсации возмущающих воздействийот нестабильности источника питанияприменены последовательно соединенныефункциональный усилитель и дифферен- . 10цирующий блок, выходы которых черезблок усиления подключены к одному извходов сумматора, к другому входу которого через блок сравнения подключенвыход второго дополнительно установленного дифференцирующего блока, входкоторого соединен с задатчиком программы 1.Недостаток регулятора - низкаяточность регулирования температурыпри различных скоростях изменениявозмущающего воздействия со стороныисточника питания.Известен также регулятор температуры, состоящий из блока формированияправляющего воздействия, один входоторого соединен с датчиком температуры, другой - с выходом блока задания температуры, выход подключен к одному из входов компаратора,другой входкоторого соединен с выходом генератора пилообразного напряжения ГПН),причемк входу ГПН подключен выпрямитель,соединенный с источником питанияэлектротермической установки и служащий для синхронизации ГПН с частотой 35источника питания, а выход компарато"ра соединен с входом генератора импульсов запуска (например блокинггенератором), выходным сигналом которого запускаются силовые вентили, 4 Окоммутирующие напряжение на нагревателях 2 ,Недостатком данного регулятора является низкая точность регулированиятемпературы при воздействии на неговозмущений со стороны источника питания, например питающей сети.Цель изобретения - повышение точности регулирования температуры.Поставленная цель достигается тем,что регулятор содержит последователь)но соединенные модулятор, пороговыйэлемент, первый и второй одновибраторы, снабженные времязадающими элементами, а также сглаживающий фильтр иключевой элемент в генераторе пилообразного напряжения, включенныйпараллельно накопительному конденсатору, при этом вход модулятора связанс выходом выпрямителя, вход сглаживающего Фильтра - с выходом порогового 60элемента, а выход - с входом генератора пилообразного напряжения и суправляющим входом времязадакщегоэлемента второго одновибратора, выходом соединенного с управляющим 65 входом ключевого элемента генератора пилообразного напряжения.На фиг. 1 изображена блок-схема регулятора; на фиг. 2 - диаграммы, поясняющие поинцип его работы:выходные сигналы при высоком уровне напряженияисточника питания;то же, при низком уровне.Регулятор температуры содержит источник 1 питания, к выходу которого подключены выпрямитель 2 и последовательно соединенные нагреватель 3 и силовой вентиль 4, а также последовательно соединенные датчик 5 температуры, блок 6 формирования управляющего воздействия, компаратор 7 и генератор 8 импульсов запуска.Регулятор содержит также последовательно соединенные модулятор 9, образованный тиристором 10, динистором 11, светоизлучающим элементом 12, конденсатором 13 и резисторами 14 и 15 и соединенный с пороговым элементом 16, состоящим из фотодиода 17, резистора 18 и транзисторов 19 и 20, первый одновибратор 21, снабженный времязадающим элементом 22, второй одновибратор 23 с времязадающим элементом 24, резистор 25, сглаживающий фильтр 26, образованный резистором 27 и конденсатором 28, генератор 29 пилообразного напряжения, состоящий из усилителя 30, накопительного конденсатора 31, ключевого элемента 32 и резисторов 33 и 34. Выход генератора 29 пилообразного напряжения подключен к второму входу компаратора 7, а выход генератора 8 импульсов запуска соединен с управляющим входом силово го вентиля 4. Выход выпрямителя 2 связан с. входом модулятора 9, вход сглаживающего фильтра 26 - с выходом порогового элемента 16, а выход - с входом генератора 29 пилообразного напряжения и через резистор 25 - с управляющим входом времязадающего элемента 24 второго одновибратора 23, выходом соединенного с управляющим входом ключевого элемента 32, включенного параллельно накопительному конденсатору 31.Регулятор работает следующим образом.Сигнал о температуре в электротермической установке 35, измеренный датчиком 5 температуры, поступает на блок 6 Формирования управляющего воздействия, где происходит его сравнение с заданным значением температуры и преобразование полученной разности между текущим и заданным значениями в соответствии с выбранным законом автоматического регулирования (пропорциональным, пропорционально-интегральным и т.п,) . Компаратор 7 сравнивает сигнал управляющего воздействия, пос1027707 тельностью импульсов, поступающих свыхода порогового элемента 16. ВыходЪ тупающий с выхода блока 6, с выходным сигналом генератора 29 пилообраз- ногО напряжения. Сигнал на выходе компаратора 7 появляется в тот момент, когда мгновенное значение пилообразного напряжения становится больше на пряжения, поступающего с выхода блока б формирования управляющего воздействия, и пропадает, когда пилообразное напряжение становится меньше выходного сигнала блока 6, Выходной сигнал 10 компаратора 7 является управляющим для генератора 8 импульсов запуска, который в момент действия на его входе сигнала компаратора 7 формирует импульсный сигнал, отпирающий силовой 15 вентиль 4, например симистор, предназначенный для коммутации напряжения источника 1 питания на нагревателе 3 по фаэо-импульсному. способу. При отклонении температуры в электротермической установке 35 от заданного зна) чения происходит изменение управляющего воздействия, формируемого блоком 6, которое приводит к изменению момен та появления сигнала на выходе компаратора 7, и, следовательно, к изменению угла отсечки силового вентиля 4 и изменению среднего значения напряжения на нагревателе 3, что вызывает уменьшение величины рассогласования.П р и м е р. Система терморегули рования находится в равновесии, т,е.Т 3 д, где Ттеки Тэсс - екущее и заданное значение температуры соответственно. При этом блок б формирует управляющее воздействиеГ ч 35чйР(Фиг. 2 к), а угол отпирания силового вентиля 4 определяется моментом времениПри действии на систему возмущений Ьроисходию изменение, например .увелиО чение, температуры в электротермической установке 35, что ведет к изменению выходного сигнала блока 6 Формирования управляющего воздействия,:и он становится равным Ечрр . Равенство.выходного сигнала блока 6 и пилообразного напряжения генератора 29 наступает позднее, а именно в моментчто приводит к уменьшению напряжения на нагревателе 3, и, следовательно, к восстановлению равновесия в 5 О системе, при которой Т становится равным ТТЕкПри этом в процессе регулирования в момент разряда накопительного кон:.денсатора 31, интегрирующего опорное 55 напряжение Оо, при переходе напряже ния источника 1 питания через нулевой уровень происходит синхронизация гене. ратора 29 пилообразного напряжения с напряжением источника 1 питания, ко- ц) торым может быть, например, питающая сеть. Накопительный конденсатор 31 разряжается выходным импульсным сигналом (фиг. 2 э,и) второго одновибратора 23, который Формируется при выпрям 65 ленни (фиг. 2 а) переменного напряжения источника 1 питания нагревателя 3выпрямителем 2 и поступает на управляющий вход ключевого элемента 32. Затем выпря:деленное напряжение модулируется модулятором 9 (фиг. 2 Ь), выполненным, например, на основе тиристорного преобразователя с фаэо-импульсной модуляцией, у которого угол отпирания тиристора 10 изменяется в зависимости от амплитуды напряжения источ. ника 1 питания нагревателя 3. Чем больше напряжение источника 1 питания нагревателя 3, тем раньше отпирается тиристор 10. Выходной сигнал модулятора 9 преобразуется пороговым элемен том 16 в импульсной сигнал с крутыми фронтами (фиг. 2 в и ъ), который запускает первый одновибратор 21, форми. рующий импульсы (фиг. 2 е) в момент перепада с низкого на высокий уровень выходнсго сигнала порогового элемента 16. При этом постоянная времени первого одновибратора 21 при помощи времязадающего элемента 22 выбирается такой, чтобы выходной импульс оканчивался в момент времени 1 перехода наэпряжения источника 1 питания нагревателя 3 через нулевой уровень.Кроме того, в случае питания нагревателя 3 не непосредственно от источника 1 питания, а через печные трансформаторы, вносящие фазовый сдвиг между напряжением источника 1 питания и напряжением на нагревате" лях 3, при помощи времязадающего элемента 22 можно компенсировать этиизменения фазы. Компенсация фазовогосдвига необходима, так как Фаэо-импульсный способ управления тиристорами предполагает жесткую синхронизацию выходного сигнала генератора 8 импульсов запуска с напряжением на силовом вентиле 4,По спаду выходного импульса первого одновибратора 21 запускается второй одновибратор 23 (фиг. 2 м,й), длительность импульса которого изменяется в зависимости от амплитудынапряжения источника 1 питания нагревателя 3, что приводит к смещениюво времени пилообразного напряжения(Фиг. 2 к) и, следовательно, при по"стоянном управляющем воздействии к изменению угла отпирания силового вентиля 4 таким образом, что при уменьшении напряжения источника 1 питания нагревателя 3 силовой вентиль 4отпирается раньше,а при увеличении -позднее.Изменение длительности им"пульса осуществляется путем измененияуправляющего сигнала на выходе времязадающего элемента 24,который поступает на него с выхода сглаживающего фильтра 26, выходное напряжение которого (фиг. 23 определяется дли"1027707 Составитель Л. Птенцтор А. Ворович Техред В.Далекорей Бутяга орректо Эаказ 4740/53 П ВНИИПИ Госу ССР по дел й 113035, Мосу деТираж 874дарственного комитета С ам изобретений и открыти ква, Ж, Раушская наб одписн л ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 ной сигнал сглаживаюшего фильтра 26 используется также для изменения крутизны пилообразного напряжения путем суммирования его в схеме генератора 29 пилообразного напряжения с опорным напряжением Ооп. Изменение крутизны5 (Фиг. 2 к) пройсходит таким образом, что чем больше длительность выходных импульсов второго управляемого одновибратора 23,и, следовательно, сдвиг пилы, тем выше крутизна т,е вершина 10 пилообразного напряжения всегда находится в точке А, а сдвиг начала нарастания пилообразного напряжениятем меньше, чем больше угол отсечкитиристора 10. Таким образом, предлагаемый регу=лятор обеспечивает высокую точностьрегулирования и компенсацию Фазовыхизменений, что расширяет область егоприменения,