Устройство для регулирования температуры

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКРЕСПУБЛИК ОА 1 005023 1 5/19, 1984 (прот СТРОЙСТВО ДЛПЕРАТУРЫэобретение отноического регулирьзовано, наприм ГУ ВАНИ сит ов ся к системам авания и может быть в комплексах об 1 СУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕДОМСТВО СССР.ОСПАТЕНТ СССР)(57) Итомат работки кинопленки для стабилизации температуры химико-фотографических растворов, промывной воды и сушащего воздуха, Цель изобретения: увеличение точности регулирования при упрощении схемы и расширение области применения устройства на трехфазную нагрузку. Сущность изобретения: устройство содержит датчик 1 температуры, тиристорный регулирующий элемент 2, трехфазный нагреватель 3, формирователи 4, 5 и 6 синхроимпульсов, ийтегрирующий усилитель 7, выполненный в виде операционного усилителя 8 с конденсатором 9 и резисторами 10 и 14, О-триггеры 11, 12, 13, 1 з.п,ф-лы, 1 ил,4Изобретение относится к системам автоматического регулйрования и может быть использовано, например, в комплексах обработки кинопленки для стабилизации температуры химико-фотографических растворов, промывной воды и сушащего воздуха.Известны системы автоматчческого регулирования температуры, содержащие датцйк температуры, электронный регулятор, тиристоры и нагреватель 1. В этих системах электронный регулятор содержит фазосдвигающее устройство, в результате действия которого изменяется фаза включения тиристора, что приводит к регулированию действующего значения тока в нагревателе и его температурного режима. Однако при фазовом регулировании тиристоры излучают в сеть значИтельнуюрадиоиомеху, которая приводит к сбоям .в применяемых совместно цифровых вычислительных средствах.Наиболее близким по технической сущйостиявляетСя устройство для регулирования, представляющее собой систему автоматического регулирования температуры 2,Это устройство содержит датчик темпе-ратуры, тиристорный регулирующий элемент,подключенный к нагревателю и формирователь синхроимпульсов, а также логическую схему управления. При этом обеспечивается поддержание заданной температуры периодицеским включением тиристорного регулирующего элемента в начале периода напряжения питания, не создавая радиопомех.Однако это техническое решение не лишено некоторых недостатков, таких какпозиционный закон регулирования, что не позволяет полуцить высокую точность регулирования, а также ограниченная мощность однофазногонагревателя, т,к, включение мощного однофазного нагревателя приводит к перекосу фаз в трехфазной сети ограниченной мощности.Цель изобретения - увелицение точно.сти регулирования при.упрощении схемы и расширение области применения устройства на трехфазную нагрузку,Поставленная .цель достигается тем, что в устройство для регулирования температуры; содержащее датчик температуры, тиристорный регулирующий элемент, подключенный к нагревателю, и формирователь синхроимпульсов, введены О-триггеры и интегрирующий усилитель, выходом связанный с О-входом О-триггера, С-вход которого соединен с выходом формирователя синхроимпульсов, э прямой выход со вхо фазы соединен с О-входом О-триггера второй фазы, прямой выход которого соединен с О-входом О-триггера третьей фазы.Новые свойства в предлагаемом техническом решении проявляются в том, что ин 15 20 25 тегрирующий усилитель совместно с О-триггером, охваченные обратной связью, превращаются в пропорциональное звено, работа которого, кроме того, синхронизирована с Сетью сетевыми синхроимпульсами, поступающими на С-вход О-триггера. Получившийся однофазный регулятор проще прототипа, т,к, содержит меньше элементов, однако обеспечивает увеличение точно-сти регулирования, т.к. пропорциональный 30 закон регулирования в системе обеспечивает большую точность, цем позиционный,О-триггеры в интегральном исполнении выпускаются по несколько триггеров в одном корпусе, что использовано для получе 35 40 ния дополнительного положительного эффекта - расширение функциональных возможностей за счет рациональногоуправления трехфазным регулирующим элементом при трехфазной нагрузке, причем это осуществляется почти без увеличения габаритов регулятора, Цепочка последовательно включенных триггеров передает сигнал со сдвигом на 1203 эл, град. Более того, эта схема имеет потенциальные возможности 45 для ручного управления нагревом или, наоборот, выключения нагрева (при аварийной ситуации) за счет подачи дополнительных сигналов на Я- или К-входы всех О-триггеров. 50 Сущность изобретения поясняется чертежом, на котором представлена функциональная схема устройства для регулирования температуры,Устройство содержит датчик 1 темпера 55 туры, тирйсторный регулирующий элемент 2, подключенный к трехфазному нагревателю 3, который является обьектом регулирования, формирователи 4, 5 и 6 синхроимпульсав, интегрирующий усилитель 7, выполненный в вйде операционного дом тиристорного регулирующего элемента и с первым информационным входом интегрирующего усилителя, второй информационный вход которого соединен с выходом 5 датчика температуры,Наиболее рационально применениеизобретения для работы устройства на трехфазную нагрузку, при этом устройство содержит в каждой последующей фазе 10 О-триггер и подключенный к его С-входуформирователь синхроимпульсов, а также тиристорный регулирующий элемент, связанный с инверсным выходом О-триггера, причем инверсный выход О-триггера первой51015 25 30 35 40 45 50 55 ахТ 1 = (0 - вх)Т. усилителя 8 с конденсатором 9 в цепи отрицательной обратной связи и резисторами 10и 14, подключенными к его входу, Р-триггеры 11, 12 и 13,Тиристорный регулирующий элемент 2содержит силовые оптронные симметричные тиристоры 15; 16 и 17, Клемма 18 ручного включения нагрева и клемма 19отключения нагрева,Датчик 1 подключен ко второму информационному входу интегрирующего усилителя 7, выход которого соединен с 0-вхадом0-триггера 11, выход которого подключен кпервому управляющему входу тиристорнаго регулирующего элемента 2 и одновременно к первому информационному входуинтегрирующего усилителя, Выходы фо";.;и-рователей 4, 5, 6 синхроимпульсов подключены к С-входам О-триггеров 11. 12., 13соответственно, инверсный выход первогоО-триггера 11 соединен с О-входом второгоО-триггера 12, выход которого соединен с0-входом третьего 0-триггера 13, а инверсные выходы О-триггеров 12 и 13 подключены ко второму и третьему управляющимвходам тиристорного регулирующего элемента 2.Устройство для регулирования температуры работает следующим образом.Формирователи 4, 5 и 6 вырабатываютсинхроимпульсы из напряжения трехфазной питающей сети в момент прохождениянапряжения через ноль, причем синхроимпульсы формирователя 5 сдвинуты на 120эл.град. по отношению к импульсам формирователя 4, а формирователя 6 - на 120эл.град, по отношению к импульсам формирователя 5,Выходное напряжение датчика 1 температуры, имеющее отрицательную полярность, инвертируется интегрирующимусилителем 7, постепенно повышаясь доуровня срабатывания О-,триггера 11 по Овходу. Однако срабатывание 0-триггера 11происходит не в этот момент, а при появлении на его С-входе ближайшего синхроимпульса, который, опрокидывает О-триггер,на выходе которого появляется сигнал высокого уровня, в результате чего открываетсяоптронный тиристор 15 и на нагреватель 3подается напряжение первой фазы питающей сети.Одновременно на инверсном выходе Ртриггера 11 сигнал высокого уровня сменился на нулевой, и второй О-триггер.12 будетоп рокинут через 120 эл.град. синхроимпульсов формирователя 5, на инверсном выходеР-триггера 12 появится сигнал высокогоуровня, в результате чего откроется оптронный тиристор 16 и на нагреватель 3 подает; ся напряжение второй фазы, а нэ неинверс. ном выходе О-триггера 12 сигнал высокого уровня сменится на нулевой, в результаге чего с О-триггером 13 произойдет 1 а же самое, что и с Р-триггером 12, только с запаздыванием еще на 120 эл,град и откроется оптронный тиристор 17, что приведет к появлению третьей фазы напряжения на нагревателе 3.Одновременно при первом срабатывании Р-триггера 11 его выходное напряжение высокого уровня подается нэ резистор 14,Если до этого момента конденсатор 9 заряжается только через сопротивление 10, го с этого момента времени он стал одновременно разряжаться через резистор 14. Напряжение на выходе интегрирующего усилителя станет уменьшатьсй, и постепен. а уменьшится до нулевого уровня, при ко ором ближайший синхроимпульс формирователя 4 переведет О-триггер 11 в состояние нулевого уровня на вь 1 ходе. В результате этога закроется оптронный тири- стор 15, и нагреватель 3 перестанет получать энергию из первой фазы сетевого напряжения, а конденсатор 9 опять начнет заряжаться. Одновременно с этим на инверсном выходе О-триггера 11 появится сигнал высокого уровня, что через 120 эл.град. приведет к переключению Р-триггера 12 и выключению оптронного тиристора 16 и второй фазы (в момент прихода ближайшего синхраимпульсэ от формирователя 5), Аналогично произойдет переключение 0-триггера 13 и выключится оптронный тиристор 17 и третья фаза напряжения,По мере заряда и разряда конденсатора 9 О-триггеры 5 удут то включаться, то выключаться. Соотношение времен включенного и выключенного-состояний О-триггеров, а соответственна, и т л ристорн ага разули рующего элемента 2 определяет среднюю энергию, выделяемую в нагревателе 3 и, естественно, температуру его нагрева Посмотрим, по какому закону регулирования работает предложенная система,Конденсатор 9 в процессе работы то заряжается то разряжается до одних и тех же уровней напряжения, Следовательно, величина электрического заряда, принимаемого и отдаваемого конденсатором, одна и тэ же и определяется произведением тока на время его протекания; где Т 1 - время заряда конденсатора; Т 2 - время разряда конденсатора;Ьх входной ток интегрирующего усионтеля через сопротивление Рвх резистора 10Огх1 вх -вх1, - входной ток интегрирующего усилите; я через сопротивление Во резистора 14.Из равенства (1) получаем отношенге времен заряда и разряда, выраженное е реэ отношение токов:Т 1 1 о 1 вх 1 оТ 2 1 вх 1 вхКоэффициент заполнечия К периодической последовательности выходных импульсов О-триггера 11 может быть вы 1. эжен через эти токи:Т 2 Т 2Т 1 + Т 2Т 1 + 1 ) ТТ 211.)- +1 Т 2Т 1Т 2Заменим в этом выражении отноше.;ие времен на отношение токов из уравнения(2);1 1 вх-- 1+11 о 1 о1 вхВ полученном окончательном уравнении (4) коэффициент заполнения прямо пропорционален входному току интегрирующего усилителя.Таким образом, при охвате отрицательной обратной связью через резистор 14 последовательно включенных интегрирующего усилителя и О-триггера, коэффициент заполнения выходных импульсов О-триггера прямо пропорционален входному сигналу,Следовательно, система работает по пропорциональному закону регулирования, обеспечивая при этом более точную стабилизацию температуры и лучшее качество переходных процессов, чем это может быть достигнуто прототипом, и в то же время ее функциональные возможности шире за счет того, что предлагаемое техническое решение позволяет применять более мощные1 О первым информационным входом интегрирующего усилителя, второй информацион ный входкотсгрого соединен с выходомдатчика температуры. 50 25 30 трехфазные нагреватели в качестве объекта регулирования и не допускать при этом перекоса фаз,Дополнительные удобства эксплуата:йи дает наличие у О-триггеров В- и Я-входов управления, которые объединены и выведены на клеммы 18 и 19, В рабочем состоянии системы на этиклеммы подается напряжение нулевого потенциала, Пои необходимостиручного управлени нь ревом на клемму 18 подается напряжение высокого потенциала, А при аварийных ситуациях, когда нагрев необходимо отключить, напряжение высакого уровня подается на клемму 19.Предлагаемое техническое решение при сохранении положительных свойств прототиг 1 а -" отсутствйе излучения радиопомех, - позволяет упростить схему управления, и;"вто же время, увеличить точность регулирования системы при однофазной нагрузке,а также расширить область применения "за счет возможности включения трехфазной нагрузки. Формула изобретения 1. Устройство для регулирования темпе. ятуры, содержащее датчик температуры, тиристорный регулирующий элемент, подключенный к нагревателю, и формирователь сйнхроймпульсов, от л и ч а ю щ е е с я тем, .что, с целью увеличения точности регулирования,в устройство введены О-триггеры, интегрирующий усилитель, выходом связанный с Р-входом О-триггера, С-вход которого соединен с выходом формирователя синхроимпульсов, а прямой выход - с входом тиристорного регулирующего элемента и с 2. Устройство по п,1, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что, с целью расширения области применения устройства на трехфазную на; рузку, оно содержит в каждой последующей фазе О-триггер и подключенный к его С-входу формирователь синхроимпульсов, а также тиристорный регулирующий элемент, связанный с инверсным выходом О-триггера, причем инверсный выход О-триггера первой фазы соединен с О-входом О-триггера второй фазы, прямой выход которого соединен с О-входом О-триггера третьей фазы.