Устройство для регулирования температуры в термостате

)5 6 05 О 23/19 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТ 8.8) идетельст 05 О 23/19 идетельст 05 О 23/1 о СССР 1979. о СССР9, 1983. ВАН тике иых терОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ О ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯПРИ ГКНТ СССР ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ(21) 4476052/24 (22) 24,08.89 (46) 30,12,91 Бюл (71) Специально гическое бюро М института АН УС (72) В.М,Люлько (53) 621.555.6 (08 (56) Авторское св М 798758, кл, ОАвторское св Мг 1104480, кл. 6(54) УСТРОИСТВО ДЛЯ РЕГУЛИРОТЕМПЕРАТУРЫ В ТЕРМОСТАТЕ(57) Изобретение относится к автомможет быть использовано в различ мостатах при повышенных требованиях к малому времени вхождения в рабочий тепловой режим беэ перегрева обьекта термостатирования, Цель изобретения - обеспечение удобства эксплуатации термостата и повышение динамической стабильности поддержания температуры в термостате. Устройство для регулирования температуры в термостате содержит датчик 1 температуры обьекта, датчик 2 температуры нагревателя, блоки 3 - 6 дифференцирования, управляемый делитель 7 напряжения, переключатель 8, суммирующий усилитель 9, компаратор 10, исполнительный элемент 11, нагреватель 12, задатчик 13 температуры, пороговый элемент 14, масштабный усилитель 15. 1 з.п.ф-лы, 2 ил,5 10 15 20 Изобретение относится к автоматике иможет быть использовано в различных термостатах при повышенных требованиях кмалому времени вхождения в рабочий тепловой режим без перегрева объекта термостатирования.Цель изобретения - обеспечение удобства эксплуатации термостата и повышениединамической стабильности поддержаниятемпературы в термостате,На фиг, 1 представлена структурная схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 - одна из структурных схем выполнения блоковдифференцирования.Устройство содержит датчик 1 температуры объекта, датчик 2 температуры нагревателя, блоки 3 - 6 дифференцирования,управляемый делитель 7 напряжения, переключатель 8, суммирующий усилитель 9,компаратор 10, исполнительный элемент11, нагреватель 12, задатчик 13 температуры, пороговый элемент 14, масштабныйусилитель 15,Датчики 1 и 2 предназначены для образования напряжения на своих выходах, соответствующего температуре объекта итемпературе нагревателя. Температура нагревателя практически равна температурекорпуса термостата, на котором нагреватель расположен, Датчики 1 и 2 могут бытьвыполнены в виде резистивных делителей,подключенных к источнику питания однимиз двух резисторов, в качестве которых могут быть использованы, например, термисторы, Датчики должны иметь близкиетемпературные характеристики.Блоки 3-6 служат для вырабатыванияуправляющих и информационных сигналови сигналов переключения режимов управления делителя 7 и переключателя 8 по сигналам датчиков 1 и 2. Блоки дифференцирования соединены последовательно попарно, т,е. выход блока 3 с входом блока 4,а выход блока 5 - с входом блока 6, К входублока 3 подключен выход датчика 1, а квходу блока 5 - выход датчика 2.Блоки 3 и 5 могут быть выполнены ввиде дифференцирующего узла, Блоки 4 и 6содержат дифференцирующие узлы 16, масштабный усилитель 17, устройство 18 запоминания, аналого-цифровой преобразователь (АЦП) 19,дифференцирующие узлы 16, входящиев состав блоков 3-6, предназначены дляполучения на их выходах напряжений, пропорциональных производной напряжения,поступающих на их входы, Они могут бытьвыполнены в виде дифференцирующих РСцепей в случае небольших постоянных времени термостатов (например 10 с и менее),В случае больших постоянных времени дифференцирующие узлы можно выполнять на элементах выборки-хранения с вычитанием текущего значения напряжения из предыдущего, Можно также выполнять схемы дифференцирования на основе цифровых вычислительных устройств с предварительной оцифровкой напряжения, поступающего от датчиков,Масштабный усилитель 17 предназначен для согласования узла 16 с устройством 18 запоминания по сопротивлению и уровню сигналов,Устройство 18 запоминания предназначено для запоминания максимального значения сигналов, пропорциональных второй производной по времени сигналов, поступающих от датчиков 1 и 2, и может быть выполнено по принципу пикового детектора либо по схеме выборки-хранения.АЦП 19 предназначен для преобразования сигналов в код, необходимый для работы управляемого делителя 7, еслиуправляемый делитель построен по схеме сцифровым управлением, и может быть включен и в схему управляемого делителя 7, Вопрос о принадлежности функции оцифровки блокам 3 - 7 не является принципиальным, АЦП 19 и устройство 18 могут отсутствоватьв случае аналогового управления управляемым делителем 7, например, при построении схемы последнего на основе аналоговых перемножителей,Устройство работает следующим образом,При чключении устройства (см. фиг. 1) на выходах датчиков 1 и 2 устанавливаются напряжения, соответствующие температурам объекта и нагревателя, которые ниже температуры термостатирования и близки друг к другу по значению. Из-за близоститемпературных характеристик датчиков 1 и 2 напряжения на них сраз: после включения также близки по величине. Напряжение,приходящее с выхода суммирующего усилителя 9 на вход компаратора 10, меньше напряжения эадатчика 13, поскольку на суммирующем усилителе Я складываются напряжения датчика 1 объекта и напряжение, приходящее через переключатель 8 либо с выхода управляемого делителя 7, либо с выхода блока 5. Напряжение на выходеделителя 7 всегда меньше разности напряжений датчиков 1 и 2 и в сумме с напряжекием датчика 1 не может быть и больше напряжения задатчика 13, пока напряжение датчика 1 либо датчика 2 не превышает напряжения эадатчика 13. Напряжение, приходящее с выхода блока 5, также мало, так как дифференцированное напряжение неусиливается в блоке и не можег в сумме с нания появляются и сохраняются на время,напряжением датчика 1 превосходить на- необходимое для выхода на режим устройпряжение задатчика 13 сразу после включе- ства управления температурой, максимальния прибора. С выхода компаратора 10 на ные по абсолютной величине напряжения,вход исполнительного элемента 11 поступа поступающие с выходов масштабных усилиет напряжение, соответствующее включе- телей блоков 4 и б,нию нагревателя 12. На нагреватель 12 При разогреве термостата температ ратуподается напряжение питания и начинается обьекта и корпуса термостата изменяетсяразогрев термостата по определенному закону. соответственноПри увеличении напряжения датчика 1 10 изменяются сигналы на выходах блоков 3-6на выходе блока 3 появляется сигнал, соот- и сигналы на выходе делителя 7.ветствующий первой производной сигнала Формула изобретениядатчика 1, а на выходе порогового элемента 1, Устройство дпя регулирования темпе 144 появляется напряжение, поступающее ратуры в термостате, содержащее датчикна управляющий вход переключателя 8, ко температуры объекта, датчик температ рыУторый под воздействием этого напряжения нагревателя, делитель напряжения, соедиподключает к одному из входов суммирую- ненные последовательно переключатель,щего усилителя 9 выход управляемого дели- управляющий вход которого соединен с вытеля 7. На выходе делителя 7 появляется ходом порогового элемента, суммирующийсоответствующее напряжение в едином 20 усилитель, второй вход которого соединен смасштабе с напряжениями датчиков 1 и 2. выходом датчика температуры объекта, комВ процессе работы нагревателя 12 зна- паратор, к второму входу которого подключение выходного напряжения делителя 7 в чен выход задатчика температуры,сумме с напряжением датчика 1 достигает исполнительный элемент и нагреватель, о твеличины, при которой соответствующая 25 л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью обеспеинтегоальнаятемпературатермостатаТинт) чения удобства эксплуатации термостата,становится равной температуре отключе- оно содержит попарно последовательно сония нагревателя (Тт). Суммарное напряже- единенные первый и второй блоки диффение,соответствующееТит, присутствует на ренцирования, третий и четвертый блокивыходе усилителя 9. При этом срабатывает 30 дифференцирования, а делитель напряжекомпаратор 10, получающий сравниваемые ния выполнен в виде соединенных последонапряжения от задатчика 13 соответствую- вательно дифференциального каскада,щее Тт) и усилителя 9, включается элемент блока умножения и блока деления, а та11 ит, т я, такжеи снимает напряжение с нагревателя 12. сумматора, первый вход которого соединенВ дальнейшем происходит теплообмен 35 с вторым входом блока умножения и выховнутри термостата. При вырабатывании дом второго блока дифференцирования, атемператур корпуса термостата и объекта выход подключен к второму входу блока дех дтермостатированиянапряжение,соответст- ления, при этом первый сигнальный вховующее первой производной температуры дифференциального каскада соединен с выобьекта, уменьшается и срабатывает поро ходом датчика температуры объекта, второйговый элемент 14, С его выхода напряже- сигнальный вход дифференциального касние, поданное на управляющий вход када соединен с выходомдатчикатемперапереключателя 8, приводит к срабатыванию туры нагревателя, выход блока деленияпереключателя 8 и на суммирующий усили- подключен к первому сигнальному входу петель 9 подаются напряжения от датчика 1 и 45 реключателя, вход первого блока дифференс выхода блока 5, Начинается процесс под- цирования соединен с выходом датчикадержанйя температуры на объекте. температуры объекта, выход первого блокаНапряжения датчиков 1 и 2 дифферен- дифференцирования соединен с входом поцируются на блоках 3-6. Затем дважды про- рогового элемента, вход третьего блокадифференцированное напряжение датчика 50 дифференцирования подключен к выходу1 через усилитель 17 поступает на устройст- датчика температуры нагревателя, выходво 18 и на выходе АЦП 19 устанавливается третьего блока дифференцирования соедисоответствующий код, Дважды продиффе- нен с вторым сигнальным входом переклюренцированноенапряжениедатчика 2 соот- чателя, а выход четверто бч твертогр локаветственно через масштабный усилитель 55 дифференцирования соединен с вторымблока б поступает на устройство запомина- входом сумматора,ния и на выходе АЦП блока б также устанавливается код, соответствующий напряже- с я тем, что, с целью повышения динамичестнию, поступающему с предыдущего выхода ской стабильности поддержания темперау ройства. На выходах устройств запоми- ры в термостате, выход третьего блока1702347 дифференцирования соединен с вторым сигнальным входом переключателя через Составитель Л.ПтенцоваТехред М,Моргентал Корректо каяэктор Т.Горячева Тираж Подписноетвенного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СС 113035, Москва, Ж, Раушская наб 4/5 роизводственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул,Гагарина, 101 аказ 4542 ВНИИПИ Го дополнительно введенный масштабныйусилитель,