Устройство для регулирования температуры

(504 С 05 Р 23 НИ ТОРСК ко-техноло ического инстАН УССР идел народного нко, М.Н.Сытлодов(56) Патент кл. С 0502Авторское У 711552, клАвторское У 1118971, к ОСУДАРСТВЕННЫИ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ САНИЕ ИЗО СВИДЕТЕЛЬСТВУ(71) Особое конструкточеское бюро Физико-технтута низких температурДзержинский районный ообразования. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕГУЛИРОВАНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ(57) Изобретение относится к средствам автоматики и может быть исполь зовано для стабилизации и регулирования температуры, в частности при изготовлении электронной аппаратуры. Целью изобретения является повышение точности устройства и сокращение затрат электроэнергии, а также повьипение надежности работы. Устройство для регулирования температуры содержит датчик температуры, первый 3, второй 4 и третий 7 пороговые элемен ты, реализованные соответственно на стабилитроне 21, резисторах 19, 20 и операционном усилителе 18, коллекторе и нуль-органе, задатчики мини1409989мального 5, максимального 6 и стати- кого обеспечения баланса нагрева ируемого 8 значений температуры, а отбора тепла при каждом отдельном также генератор линейно-изменяющего- сочетании внешних условий и характеся напряжения 9, генератор импульсов ристик объекта. При этом перерегули, элементы И 11, исполнительный рование практически устраняется, что ,блок 13. Предлагаемое устройство по уменьшает расход электроэнергии, позволяет повысить точность регулирова- вышает надежность и достоверность ния температуры за счет автоматичес- контроля работы. 1 з.п.ф-лы, 2 ил.Изобретение относится к средствам автоматики и может быть использовано для стабилизации и регулирования температуры, в частности при изготов ленин электронной аппаратуры.Целью изобретения является повышение точности устройства за счет автоматического регулирования в за данном интервале температур и сокра О щение затрат электроэнергии, а также повышение надежности работы,На фиг. 1 изображена блок-схема устройства; на фиг. 2 - схема выполнения и соединения генератора линейно-изменяющегося напряжения и гене,ратора импульсов и диаграмма сигна - лов в их узловых точках.Устройство содержит датчик температуры, состоящий из последовательно соединенных термопары 1 и усилителя 2. Выход усилителя 2 соединен с первыми входами первого 3 и второ- рого 4 пороговых элементов (в каче стве порогового элемента 4 использован компаратор). К вторым входам пороговых элементов подключены выходы задатчиков минимального 5 и максимального 6 значений температуры, Устройство содержит также третий пороговый элемент 7, в качестве которого использован нуль-орган, и задатчик 8 статируемого значения температуры. Второй вход порогового элементасоединен с выходом генератора 9 линейно изменяющегося напряжения. Второй выход генератора 9 линейно изменяющегося напряжения, на котором формируется импульс, по времени совпадающий с временем нарастания линейно изменяющегося напряжения, соединен с входом генератора 10 импульсов При этом рабочейчастью линейноизменяющегося напряжения является время изменения напряжения от его максимального значениядо минимального (до нуля),Выходы пороговых элементов 4 и 7соединены с первычи входами элементов И 11 и 12, вторые входы которыхсоединены с выходом генератора 10импульсов, а выходы - с входами исполнительного блока 13. При этом исполнительный блок 13 содержит тиристорный ключ 14, соединенный последовательно с нагревательным элементом 15, и тиристорный ключ 16,соединенный с исполнительным элементом 17, например холодильником.Первый пороговый элемент 3 содержит операционный усилитель 18, одинвход которого через резистивный делитель напряжения, образованный первым 19 и вторым 20 резисторами, истабилитрон 21 соединен с выхэдомусилителя 2. Второй вход операционного усилителя 18 соединен с выходомзадатчика 5 минимального значениятемпературы, а выход его служит выходом порогового элемента 3. Выходыэлементов И 11 и 12 подключены квходам ждущих мультивибраторов 22и 23, выходы которых соединены синдикаторами 24 и 25,Генератор 9 линейно-изменяющегосянапряжения (фиг, 2) содержит операционный усилитель 26 и КС-цепь 27и 28.Устройство работает следующимобразом.Сигнал термопары 1 усиливаетсяусилителем 2 и поступает на входыпороговых элементов 3 и 4. На инвертирующий вход .компаратора 4 и второй вход порогового элемента 3 поступают опорные напряжения с задатчиков 6 и 5 соответственно, амплитуды которых выбираются таким образом, чтобы выходной сигнал порогового элемента 4 имел высокий уровень при температуре вьппе Т, а выходной сигнал 10 порогового элемента 3 имел высокий уровень при ТТ , причемТмин Т ном Т вТмаке = Тном ь Тгде Т, - требуемая температура слежения;Ь Т - точность отслеживания тем. пературы.При температуре ниже Тна вход тиристорного ключа 14 поступает сиг нал с генератора 10 импульсов с частотой менее 10 кГц, обеспечивающий открытие тиристорного ключа 14 в каждый полупериод питающего напряжения при этом тиристорнь 1 й ключ 16 закрыт; 25 В нагревателе 15 выделяется максимальная мощность. Если температура находится в интервале ТТТма ксма кс, тиристорный ключ 14 открывается при ,высоком уровне на выходе порогового 30 элемента 7. Генератор 9 линейно -изменяющегося напряжения вырабатывает импульсы слинейно падающей амплитудой с частотой, в два раза превьппающей частоту питающего напряжения сети, и синхронизированные с моментами прохождения амплитуды напряжения через нулевой потенциал. На неинвертирующий вход порогового элемента 7 поступает напряжение с выхода порогового элемента 3. Выбор температуры, соответствующей Т , производится задатчиком 5. Для повьппения точности установки Т,последовательно с выходным сигналом усилителя 2 включен стабилитрон 21.,В интервале ц 8 ьилс Тмин " "ьык.к Тпороговый элемент 3 выходит на 50 линейный режим усиления, которыйопределяе тся выражением8-- (Н -П )ьив.пт Н К као 55 где Ц , - напряжение на выходеЬЫХ,Пупорогового усилителя 3;Б - напряжение на резистоАд.ре 19; Б - напряжение на выходе п, задатчика 5. По мере уменьшения разности Бп 19 Нп напряжение на выходе порогового элемента 3 понижается. При этом на выходе порогового элемента 7 появляются отрицательные импульсы, синхронизированные с частотой питающей сети, которые задерживают прохожде" ние импульсов генератора 10 для запуска тиристорного ключа 14 относительно момента времени прохождения напряжения питающей сети через нуль. Длительность отрицательных импульсов с выхода порогового элемента 7 увеличивается по мере уменьшения напряжения на выходе порогового усилителя 3 и, следовательно, уменьшается мощность, отдаваемая нагревателю тиристорным ключом 14. По мере повьппения температуры объекта напряжение на выходе порогового усилителя достигает нулевой величины. При этом на выходе компаратора напряжение также равно нулю и импульсы генератора 10 не поступают через элемент И 11 для запуска тиристорного ключа 14, т.е, нагрев прекращается, следовательно, регулировать температуру выключения нагревателя Тможно с помощью задатчика 8. Момент полного выключения нагревателя устанавливают с учетом термоинерционности нагревателя, приВ установившемся режиме перерегулирование полностью отсутствует. Но в случае достижения температуры объекта Т (аварийный режим) срабатывает компаратор 4, разрешив прохождение импульсов генератора 10 для регулярного запуска тиристорного ключа 16 (тиристорный ключ 14 уже закрыт), который ключает исполнительный элемент 17, включающий, в свою очередь, охладитель, приводы механизмов перемещения и т,д.Для повышения надежности работы устройства с второго выхода генератора 9 линейно изменяющегося напряжения на генератор 10 поступает импульс, срывающий процесс генерации в генераторе 10. Импульс синхронизирован с моментом прохождения питающего напряжения через нуль и вырабатывается в процессе формирования линейно падающего напряжения. Для повышения достоверности контроля ра1 4099 Чо фи ПИ Заказ 3479/43 Тираж 866 Подписноев.-полигр. пр-тие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 ВНИИ оты устройства к входам регулируюего блока 13 подключены два ждущих ультивибратора 22 и 23, которые ключаются от импульсов, поступающих а тиристорные ключи 14 и 16. К выодам ждущих мультивибраторов подлючены индикаторы, например свето- иоды 24 и 25. Свечение соответст-ующего светодиода указывает на раоту нагревателя или охладителя. Втервале температур Т- Т,оба ветодиода выключены. ормула изобретения 1. Устройство для регулированиямпературы, содержащее датчик темературы, связанный с первыми входа- и первого и второго пороговых элеентов, второй из которых выполненвиде компаратора, к вторым входам оторых подключены соответственно адатчик минимального и максимальЙого значений температуры, последовательно соединенные генератор линейфо изменяющегося напряжения, и трефий пороговый элемент, выполненныйвиде нуль-органа, два элемента Игенератор импульсов, выход котороо соединен с первыми входами элеменов И, соединенных выходами с входа- и исполнительного блока, причем торой вход второго элемента И соединен с выходом второго порогового элемента, а также задатчик статируемого значения генератора, о т л и - ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности устройства и сокращения затрат электроэнергии первый пороговый элемент выполнен в виде последовательно соединенных стабили трона, первого резистора, точка соединения которых через второй резистор соединена с общей шиной, и операционного усилителя, в цепь обратной связи которого включен задатчик статируемого значения темпеРатуРы, причем катод стабилитрона является первым входом первого порогового элемента, второй вход операционного усили-, теля - вторым входом, а выкод опера ционного усилителя - выходом первогопорогового элемента, соединенным с вторым входом третьего порогового элемента, выход которого связан с вторым входом первого элемента И, 25 2, Устройство по п.1, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с цельюповышения надежности работы, генератор линейно изменяющегося напряже ния выполнен в виде операционногоусилителя с КС-цепью на выходе, приэтом выход операционного усилителясоединен с входом установки генератора импульсов.