Термостат

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК ЯО 1309002 5 Р 23 19 ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ М СУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ(56) Инкубатор малогабаритный МИДАС. 2. 574.000. ГПО Оргтехника, г. Грозный.Термостат для хранения овощей в квартире. - Изобретатель и рационализатор, 1983,1, с. 19.(57) Изобретение относится к технике автоматического регулирования, в частности к регуляторам температуры. Целью изобретения является расширение функциональных возможностей устройства. Указанная цель достигается за счет введения генератора, выпрямителя, двух пороговых элементов, счетчика, элементов И и ИЛИ, связанных с логическим блоком в измерительной схеме термостата, Благодаря этому обеспечивается контроль исправности всех основных элементов термостата и термостатируемой камеры.1 ил.Изобретение относится к области автоматики, в частности к термостатам для пищевой промышленночти.Целью изобретения является расширение функциональных возможностей устройства за счет введения предупредительной сигнализации аварийного состояния.Типовыми аварийными состояниями термостата являются: выход из строя элементов устройства, приводящих к отказу функций; отключение источника питания; нарушение теплоизоляции рабочей камеры (например, неплотно закрыта камера), в результате чего мощности терморегулятора недостаточна для поддержания необходимой температуры.На чертеже представлена функциональная схема устройства.Устройство содержит первый 1 и второй 2 источники питания, резервный источник 3 питания, элемент 4 развязки (диод), терморегулятор 5, таймер 6, сигнализатор 7, датчик 8 тока.Терморегулятор 5 содержит нагревательный элемент 9, тиристоры 10 и 11, импульсный трансформатор 12, компаратор 13, управляемый генератор 14, резисторы 15 - 18, терморезистор 19 и логический блок включения, содержащий переключатели 20 и 21 и инвертор 22.Таймер 6 содержит генератор 23 импульсов, выпрямительный мост 24, конденсатор 25, резисторы 26 и 27, пороговые элементы 28 и 29, счетчик 30, элемент И 31, элемент ИЛИ 32,Первый источник 1 питания предназначен для обеспечения силовым питающим напряжением терморегулятора 5. В качестве источника 1 питания обычно используется и ром ы шленна я сеть.Второй источник 2 питания предназначен для обеспечения постоянным низковольтным питающим напряжением таймера 6, сигнализатора 7.Резервный источник 3 питания предназначен для обеспечения питающим напряжением таймера 6 и сигнализатора 7 при отключении второго источника 2 питания. В качестве резервного источника 3 питания можно использовать гальванические элементы, аккумуляторы и т. п. Величина напряжения источника 3 меньше или равна величине напряжения источника 2.Элемент 4 развязки предназначен для автоматического отключения или подключения питающего напряжения резервного источника 3 к шинам питания таймера 6 и сигнализатора 7. Терморегулятор 5 предназначен для автоматического поддержания температуры в термостатируемой камере, таймер 6 - для отсчета времени и формирования сигналов управления на терморегулятор 5 и сигнализатор 7, сигнализатор 7 - для сигнализации повреждения элементов термостата. Датчик 8 тока предназначен для выдачисигналов, свидетельствующих о прохождении тока в контролируемой цепи. Датчик 8 тока включен в цепь питания нагревательного элемента 9 для контроля тока первого источника 1 питания.Устройство работает следующим образом.В исходном состоянии логического блокана вход переключателя 20 и инвертора 22поступает сигнал логического 0. При этом10 переключатель 20 разомкнут, а переключатель 21 замкнут сигналом 1 с выходаинвертора 22. Переключатель 21 шунтируетрезистор 18, таким образом, на неинвертирующий вход компаратора 13 поступает на 15пряжение с делителя, образованного резистором 15 и терморезистором 19, а на инвертирующий вход компаратора 13 - напряжение делителя, образованного резисторами 16и 17. Предположим, что температура в камере выше нижнего предельного значения.Тогда напряжение на инвертирующем входекомпаратора 13 больше напряжения на егонеинвертируюшем входе, и сигнал логического 0 с выхода компаратора 13 запрещает работу генератора 14, вследствие чеготиристоры 10 и 11 закрыты и нагревательный элемент 9 обесточен.При понижении температуры в камеревеличина напряжения на неинвертирующемвходе компаратора 13 возрастает с ростомвеличины сопротивления терморезистора 19.При превышении величины задания на инверЗО тирующем входе компаратора 13 на его выходе устанавливается сигнал логической 1,разрешающий работу генератора 14. Импульсы с выхода генератора 14 через импульсный трансформатор 12 открывают тиристоры 10 и 11, и через нагревательный элемент 9 протекает ток, обеспечивающий егонагрев,Повышение температуры в камере за счетнагрева нагревательного элемента 9 вызывает нагрев терморезистора 19, сопротивле 40 ние которого падает, и напряжение на неинвертируюгцем входе компаратора 13 уменьшается. При уменьшении этого напряженияниже заданного на выходе компаратора 13устанавливается сигнал логического 0, запрещающий работу генератора 14. Тиристо 45 ры 10 и 11 запираются, и нагревательныйэлемент 9 обесточивается. Рассмотренныйпроцесс может повторяться с периодом, определяемым температурой внешней среды идругими факторами. При условии, что температура внешней среды ниже, чем установленная в камере, температура в камере будетподдерживаться постоянной, а ее значениеможно установить в определенных пределах изменением резистора 17,При поступлении на вход инвертора 22и переключателя 20 логической 1 с логического входа терморегулятора 5 резистор19 шунтируется переключателем 20, а резисторы 15 и 18 образуют делитель напря 130900245 50 55 жения, определяющий напряжение на неинвертирующем входе компаратора 13. Величина этого напряжения отрегулирована изменением величины резистора 18 так, чтобы она несколько превышала напряжение на инвертирующем входе компаратора 13. В этом случае, независимо от температуры в камере, на выходе компаратора 13 устанавливается сигнал логической 1, чем обеспечивается включение нагревательного элемента 9.Таймер 6 работает следующим образом.Отсчет времени начинается каждый раз от момента сброса счетчика 30. Сброс счетчика 30 происходит импульсом с выхода порогового элемента 28, который формируется в начальный момент подачи переменного напряжения на входы сброса таймера 6, т. е. на вход выпрямителя 24. Это достигается тем, что величина емкости конденсатора 25 и величины резисторов 26 и 27 выбраны такими, что через несколько полупериодов переменного напряжения со входов сброса таймера 6 напряжение с выпрямительного моста 24 практически полностью зарядит конденсатор 25 и амплитуда импульсов на резисторе 27 в дальнейшем будет недостаточной для срабатывания порогового элемента 28.Сигнал управления логическом блоком терморегулятора 5 формируется на первом выходе таймера, т. е. с первого выхода счетчика 30 через время ть определяемое выбором частоты генератора 23 и номером разряда Як счетчика 30.В случае, если на входы сброса таймера 6 поступает напряжение от датчика 8 тока, то сигнал управления сигнализатором 7 формируется первым выходом счетчика 30 через время ть так как в этом случае напряжение с выхода выпрямительного моста 24 устанавливает на выходе порогового элемента 29 сигнал логической 1, разрешающий прохождение сигнала 1 на управление сигнализатором 7 с первого выхода счетчика 30 через элемент И 31 и элемент ИЛИ 32.В остальных случаях сигнал управления сигнализатором 7 формируется вторым выходом счетчика 30 через время т, которое значительно больше времени ть В начальный момент включения тока через нагревательный элемент 9 сигнал с выходов датчика 8 тока сбрасывает счетчик 30 в состояние О и таймер 6 производит отсчет времени. Через некоторое время после установления в камере верхнего предельного значения температуры терморегулятор 5 разрывает цепь питания нагревательного элемента 9 и отключает его.Длительность включенного состояния нагревательного элемента зависит от температуры окружающей среды и других факторов, однако не может превосходить некоторого времени тз. 1 О 5 20 25 30 35 40 Время т появления сигнала на первом выходе счетчика 30 и соответственно на первом выходе таймера 6 выбрано превосходящим величину т, следовательно отключение нагревательного элемента 9 произойдет раньше, чем появится сигнал 1 на первом выходе таймера 6.После отключения нагревательного элемента 9 терморегулятором 5 устройство может находиться в таком состоянии в течение времени, величина которого зависит от температуры окружающей среды и других факторов.Если это время незначительно и терморегулятор 5 включит нагревательный элемент 9 вновь, то счетчик 30 установится в нулевое состояние, и работа устройства будет происходить аналогично описанной. Если же времени достаточно для появления сигнала на первом выходе счетчика 30, то по этому сигналу терморегулятор 5 подключит нагревательный элемент 9, ток через который приведет к появлению сигнала на выходе датчика 8 тока, который установит счетчик 30 в начальное состояние. При этом на первом выходе счетчика 30 установится сигнал О, и терморегулятор 5 с помощью логического блока отключит нагревательный элемент 9.В дальнейшем, пока терморегулятор 5 не подключит нагревательный элемент 9 вследствие понижения температуры в камере, рассматриваемый процесс будет протекать с периодом появления сигнала 1 на первом выходе счетчика 30.Вследствие того, что период появления сигнала составляет значительное время (десятки минут), а время подключения нагревательного элемента 9 меньше половицы периода сети, этот процесс практически не влияет на температуру в камере.При аварийном состоянии устройство работает следующим образом. Все повреждения, регистрируемые устройством путем подачи сигналов сигнализатором 7, следует разделить на два вида.К первому виду относятся неисправности или события, приводящие к тому, что нагревательный элемент 9 включается и находится в дальнейшем во включенном состоянии, например, пробой тиристоров 10 и 11, обрыв терморезистора 19 или состояние, при котором нарушена теплоизоляция камеры, например неплотно закрыта камера, и т. п.Ко второму виду аварийных состояний относятся неисправности или события, приводящие к тому, что ток через нагревательный элемент 9 выключается и в дальнейшем не включается, например, обрыв в цепи нагревательного элемента 9, отсутствие импульсов на выходе генератора 14, состояние, при котором отключены источники 1 и 2 питания, и т. и.При первом виде аварийных состояний сигнал сброса от датчика 8 тока на тай1309002 Формула изобретения ефтельКорректор Л. ГатайПодписноеам изобретений и открь:тийнаб., д. 4/5Ужгород, ул. Проектная, 4ь В. Шрес Редактор Заказ 43 ВНИИПИ ЕгоО по де; шская ятие, г Государ 30 твенно.Производ мер 6 не поступает и на выходе г,орогового элемента 29 присутствует единичный сигнал. Поэтому через время т (после предыдущего нормального включения) единичный сигнал с первого выхода счетчика 30 пройдет на выход элемента И 31 и через элемент ИЛИ 32 - на вход сигнализатора 7. При втором виде аварийных состояний сигналы сброса на таймер 6 не поступают, и сигнализатор 7 включается через время т 2 от момента последнего включения тока нагревательного элемента 9 до появления сигнала на втором выходе счетчика 30 и соответственно на втором выходе таймера 6 и входе сигнализатора 7. Величина этого времени определяется как максимально возможный период падения температуры в камере от верхнего предельного значения до предельно допустимого нижнего значения при наихудших условиях. Обычно эта величина составляет несколько часов. Термостат, состоящий из источника питания, сигнализатора и терморегулятора, содержащего в измерительной цепи логический блок включения терморегулятора, отличаюи 4 ийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей, дополнительно введены второй источник питания, резервный источник питания, датчик тока нагрузки, элемент развязки, генератор, выпрямитель, конденсатор два резистора, два пороговых элемента, счетчик, элемент И и элемент ИЛИ, причем выводы второго и резервного источников питания соединены параллельно через элемент развязки по одному полюсу и подключены к входам питания сигнализатора, генератора и всех логических элементов, выход датчика тока, включенного в цепь нагрузки нагревателя терморегулятора, подключен к входу выпрямителя, выход которого соединен со входом первого порогового элемента и через параллельно соединенные конденсатор и первый резистор соединен с входом второго порогового элемента, соединенным с минусовой шиной через второй резистор, выход генератора соединен со счетным входом счетчика, вход сброса которого соединен с выходом второго порогового эле мента, выход первого порогового элементасоединен с первым входом элемента И, второй вход которого соединен с первым выходом счетчика и входом логического блока включения терморегулятора, выход элемента И соединен с первым входом элемента ИЛИ, второй вход которого соединен с вторым выходом счетчика, выход элемента ИЛИ соединен с управляющим входом сигнализатора.