Регулятор температуры

(54) РЕГУЛЯТОР ТЕМП (57) Изобретение от автоматического рег изобретения - повьпп осится к систем лирования, Цель ние точности ре.Вв СУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ(21) 4231129/24-24 (22) 23,0387 (46) 30.09.88. Бюл, (71) Всесоюзный сел институт заочного о (72) Л.П.Шичков и В (53) 621,555.6 (088 (56) Авторское свид Иф 556419, кл. С 05Авторское свидет 9 1118970, кл. С 05 Р 36ьскохозяйственныйбразования.8)етельство СССРЭ 23/19, 1977.ельство ССРВ 23/19, 1984,гулятора. Поставленная цель достигается тем, что в регуляторе температуры блок формирования широтно-импульсной модуляции (ШИМ) выполнен на операционном усилителе (ОУ) 5 с резистивной положительной обратной связью (ПОС) 8, а, цепь отрицательной обратной связи (ООС) содержит отсекающийдиод 9, управляемый делитель напряжения, образованный полевым транзистором 18, управляемым сигналом рас"согласования с выхода масштабирующегусилителя 4, и потенциометром 17,низкочастотный перестраиваемый КСфильтр 11 и интегрирующую перестраиваемую КС-цепь 16. 2 ил.Изобретение относится к системамавтоматического регулирования и предназначено для поддержания температурыв заданных пределах путем нагреваобъекта регулирования.Цель изобретения - повышение тбчности регулятора.На фиг.1 представлена схема предлагаемого регулятора температуры, нафиг,.2 - временные диаграммы работырегулятора; а - в переходных режимахрегулирования, б " на выходе перестраиваемого низкочастотного КСфильтра, в - на выходе операционногоусилителя блока формирования широтно-импульсной модуляции.Регулятор температуры содержитдатчик 1, задатчик 2 температуры,блок сравнения 3, масйтабирующийусилитель 4, блок Формирования широтно-импульсной модуляции, выполненныйна операционном усилителе 5, исполнительный орган 6, воздействующийна объект регулирования 7, причемРоперационный усилитель содержит резистивную положительную обратнуюсвязь 8, в отрицательную обратнуюсвязь которого включен через отсекающий диод 9 управляемый делительнапряжения 10 и низкочастотныйперестраиваемый КС-Фильтр 11,а между входами операционного усилителя 5 подключены два встречнопараллельно включенных разняэываоющих диода 12, 13, неинвертирующийвход операционново усилителя 5 связан с масштабирующим усилителем 4вторым резистором 14, а иннертирующий - с общей шиной регулятора черезпервый резистор 15 и с интегрирующей КС-цепью 16, подключенной к выходу низкочастотного КС-фильтра 11,соединенного со средним выводом потенциометра 17 управляемого делителя напряжения 10, первое плечо которого образовано потенциометром 17,а другое - полевым транзистором 18с р-п-переходом и каналом р-типа,затвор которого через третий резистор 19 соединен с выходом масштабирующего усилителя 4.Устройство работает следующимобразом.Сигнал рассогласования между датчиком 1 и задатчиком 2 с выхода блока сравнения усиливается усилителем4 и поступает на неинвертирующийвход усилителя 5. Выходной сигнал с 5 10 15, 20 2 Р 30 35 40 45 50 55 выхода усилителя 5 поступает на вход исполнительного органа 6 и воздействует на объект регулирования 7, Блок формирования широтно-импульсной модуляции построек по принципу генерирующего нуль-органа на операционном усилителе 5, охваченном резистивной положительной обратной связью Я и интегрирующей КС-цепью 16. Предположим, что потенциал на выходе низкочастотного перестраиваемого КС-фильтра 11 равен нулю, тогда импульсы на выходе нуль-органа будут существовать, пока входное напряжение находится н границах линейного участка амплитудной характеристики операционного усилителя 5. В противном случае на выходе .операционного усилителя 5 устанавливается напряжение, соответствующее положительному или отрицательному уровню ограничения. При этом зависимость скважности генерируемых импульсов и приложенного входного напряжения в границах линейного участка амплитудной характеристики операционного усилителя 5, являющейся зоной пропорциональности регулятора ЬХ , носит широтно-импульр Фсный характер модуляции. Период импульсов на выходе блока Формирования широтно-импульсной модуляции определяется временем перезарядки емкость интегрирующей перестраиваемой КС-цепи 16. Перезарядка емкости интегрирующей перестраиваемой РС-цепи 16 происходит за счет протекания тока по цепям: резистор 8, разнязывающий диод 12 или 13, интегрирующая перестраиваемая КС-цепь 16, общая шина регулятора. К выходу блока формирования широтно-импульсной модуляции через отсекающий диод 9 подключен управляемый делитель напряжения 10, состоящий иэ потенциометра 17 и полевого транзистора 18 с р-и-переходом и каналом р-типа, При условии, что при нагреве объекта регулирования напряжение на выходе усилителя 4 находится в пределе положительного уровня ограничения операционного усилителя 5 блока формирования широтно- импульсной модуляции, сопротивление исток-сток полевого транзистора 18 велико и потенциал положительной полярности с выхода усилителя 5 через отсекающий диод 9 и потенциометр 17 первого плеча управляемого делителя напряжения 10 будет накапливаться вконденсаторе низкочастотного перестраиваемого КГ-фильтра 11, При условии, что постоянная времени низкочастотного КГ-фильтра 11 больше постоянной интегрирующей КГ-цепи 16,линейный участок амплитудной характеристики усилителя 5 изменяется иавтоматически смещается в переходном режиме системы в нужную сторонуи на необходимое значение, зависящее от значения постоянной времениобъекта регулирования и величинывнешнего возмущения. Величина смещения тем больше, чем больше постоянная времени объекта регулированияи чем больше влияние возмушения, вызвавшее переходной режим системы,Это иллюстрируют временные диаграммы фиг,2 а, где внешнее возмущение рассматривается как ступенчатоеизменение задания параметра регулирования А в виде его задаваемых значений А 1, А 2, АЗ, При изменении задания от значения А 1 к А 2 смещение 25зоны пропорциональности регулятораьХпроисходит "навстречу" изменениюпараметра регулирования А (фиг.2 а,период ,-г. ). При этом потенциалположительной полярности на выходенизкочастотного пере .траиваемого КСфильтра 11 растет (фиг,26, период1,-й), а усилитель 5 находится вположительном уровне ограничения(фиг.2 в, период 1 -1). При сигналерассогласования, достаточном дляперехода усилителя 5 в режим линейного управления, в блоке. формирования ШИМ начинается генерация сигналов отрицательной полярности (фиг,2 в,периоды с -с, сд, 1 -1). Приэтом потенциал положительной поляр- .ности на выходе перестраиваемого низкочастотного КС-фильтра 11 уменьшается (фиг,2 б, периоды 1-Тв"т 8) 45за счет тоха разряда его конденсатора через соединенные с ним цепи(фиг.26, периоды -Сз, -й,Сь-С 7) и за счет уменьшения тока за-ряда, ослабленного управляемым делителем напряжения 10, в котором сопротивление р-канала полевого транзистора 18 с р-и-переходом уменьшатется пропорционально уменьшению положительного уровня рассогласованияна выходе усилителя 4 (фиг.2 б, периоды 1,-1 с -,1,-1 а)Зона пропорциональности регулятора Х смещается в сторону заданного значения и при нулевом уровне рассогласования стремится к своему минимальчому значению (фиг.2 а, периодыС, 9)фТем самым автоматически иэменяется скважность генерируемых импульсов и, как следствие, автоматически изменяется структура регулятора в переходном режиме, т.е., происходит как бы упреждающий "захват" процеССа и доведения его до нового заданного значения.При сигнале рассогласования, соответствующем отрицательному уровню ограничения (фиг,2 а, АЗ), структура регулятора неизменна и захват и доведение процесса до нового значения происходит в зоне пропорциональности ЬХр регулятора (фиг,2 а, период С -С8 9 ф-С,).Таким образом, исключаются авто- колебания системы регулирования при нагреве объекта в переходных режимах эа счет изменения динамической характеристики регулятора температуры для оптимального и точного попдержания параметра регулирования,Формула изобретенияРегулятор температуры, содержащий блок сравнения, входы которого соединены с датчиком и задатчиком температуры, а выход - с входом масштабирующего усилителя, выход которого подключен к входу блока формирования широтно-импульсной модуляции, выполненного на операционном усилителе с обратными связями, а выход блока формирования широтно-импульсной модуляции связан с входом исполнительного органа, о т л и ч а ю - щ и й с я тем, что, с целью повыше ния точности регулятора, он содержит управляемый делитель напряжения, выполненный в виде последовательно соединенных потенциометра и полевого транзистора с р-и-переходом и рканалом, при этом цепь положительной обратной связи операционного усилителя образована резистором, а цепь отрицательной обратной связи образована отсекающим диодом, связанным анодом с выходом операционного усилителя, низкочастотным перестраиваемым КС-фильтром, вход которого связан с катодом отсекающего диода7349 г.2 тель Л.ПтенцоваЛ.Сердюкова Сост Техр ор М.Демчи Товти о едак Заказ 4851/44 Тираж 866 ВНИИПИ Государственного комитета ССС по делам изобретений и открытий 13035, Москва, Ж, Раушская наб., д, одписн ческое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектна Производственно-поли 5 142 через потенциометр управляемого делителя напряжения, и интегрирующей перестраиваемой КС-цепью, соединенной входом с выходом фильтра, а выходом - с инвертирующим входом операционного усилителя, через первый резистор соединенным с общей шиной регулятора и через встречно включенные развязы 6вающие диоды - с неинвертирующим входом операционного усилителя, который через второй резистор подключен к выходу масштабирующего усилителя, соединенному через третий резистор с затвором полевого транзистора, исток которого связан с общей шиной регулятора.