Устройство для регулирования температуры

О П И С А Н И Е (И 1947842ИЗЬБРЕТЕНИЯН АВТОРСКОМУ СВИДИЕДЬСЗЗУ Союз СфветскнкСфцнвлнстнчвскнаРвсеублнк(51)М, Кл. С 05 О 23/19 с присоединением заявки рй(23) Приоритет 1 ЬеударетюанН камктет СССР ве деам нзобрвтенк 11 н юткрытннДата опубликования описания 300782(71) Заявитель 5") УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕГУЛИРОВАНИЯ ТЕИПЕРАТУРЫ1Изобретение относится к термостатированию терморегулированию),Известен регулятор, температуры, содержащий датчик температуры, подключенный .параллельно к трем операционным усилителям, выходы которых под 5ключены к входам блока формированияуправляющего сигнала, выход которогосоединен с входом тиристорного исполнительного устройства. Этот и подобные регуляторы температуры имеют двеи более ступени регулирования. С каждой ступенью уменьшается мощность,подводимая к нагревательному элементу, чем обеспечивается более плавныйподход к заданной температуре 11 .Однако из-за дискретности регулирования подводимой к нагревателюмощности перерегулирование остаетсядостаточно большим. аоНаиболее близким к предлагаемомупо технической сущности является пропорциональный регулятор температуры, содержащий датчик температуры,усили тел ь постоя нного тока, нуль- орган, генератор пилообразного напряжения формирователь синхронизирующих импульсов, элемент совпадения, формирователь импульсов управления и регулирующий элемент, подключенный к нагревательному элементу. В этом терморегуляторе сигнал с датчика температуры усиливается усилителем постоянного тока. Усиленный сигнал поступает на вход нуль-органа, к второму входу которого подключен генератор пилообразного напряжения, а выход подключен к одному из входов элемента совпадения. К второму входу элемента совпадения подключен формирователь синхронизирующих импульсов, а выход элемента совпадения подключен к формирователю импульсов управления, выход которого подключен к входу регулирующего элемента 12.Описанный пропорциональный регулятор температуры позволяет по мере приближения к заданной температуре"а 1 п = 25 ЗО 35 е. 5 О 55 плавно уменьшать мощность, подводимую к нагревательному элементу и тем самым значительно снизить перерегулирование,однако не обеспечивает высокой точности регуглирования,Цель изобретения - повышение точности устройства.Поставленная цель достигается тем, что в устройство для регулирования температуры, содержащее задатчик температуры, формирователь синхроимпульсов и последовательно соединенные датчик температуры, усилитель, компаратор, Формирователь импульсов управления, регулирующий элемент и нагреватель, введены последовательно соединенные вычитатель, блок памяти генератор тактовых импульсов и цифро-аналоговый преобразователь, управляющий вход которого связан с выходом Формирователя синхроимпульсов, первый выход - с первым входом вычитателя, второй выход - с вторым входом компаратора, выходом подключенного к управляющему входу блока памяти, причем выход задатчика температуры соединен с вторым выходом вычитателя.На фиг. 1 изображена функциональная схема устройства для регулирования температуры; на Фиг. 2 - временные диаграммы его работы.Устройство для регулирования температуры фиг.1) содержит задатчиктемпературы, вычитатель 2, блок 3 памяти, генератор 4 тактовых импульсов, цифро-аналоговый преобразователь 5, компаратор 6, формирователь 7 импульсов управления, Формирователь 8 синхроимпульсов, регулирующий элемент 9, нагреватель 10., датчик 11 температуры, усилитель 12.Устройство для регулирования темп ратуры работает следующим образом.В момент включения устройства регулирования цифро-аналоговый преобразователь 5 устанавливается в исходное состояние и на первом выходе его устанавливается нулевое значение кода, поступающего на первый вход вычитателя 2, На втором входе вычита теля 2 присутствует код, значение кот 6 рого соответствует заданной задатчиком 1 температуре. При этом на выходе вычитателя 2 Формируется разностный код, значение которого макси мально и соответствует разности колов заданного задатчиком 1 и нулево" ;о с выхода цифро-аналогового преобраэователя 5. Этот разностный кодзаписывается в блок 3 памяти импульсом установки в исходное, формируемым в блок 3 памяти в первоначальныймомент включения устройства регулирования. Длительность импульса установки в исходное цифро-аналоговогопреобразователя 5 и блока 3 памятивыбирается несколько большей длительности переходных процессов, возникающих при включении устройства регулирования. С выхода блока 3 памятизаписанный разностный код поступаетна управляющий вход генератора 4 так.товых импульсов, Период следованиятактовых импульсов фиг.2 а) на выходе генератора 4 зависит от значениякода на управляющем входе и при максимальном значении этого кода опре 2 О деляется условием где " е 1 п - минимальный период следования тактовых импульсов;Т - период питающего нагреватель напряжения;И - разрядность цифро-аналогового преобразователя(максимальное число ступеней на выходе цифроаналогового преобразователя 1Формирователь 8 синхроимпульсов вырабатывает последовательность синхроимйульсов фиг,2 б) с периодом следования 1/2, Формируемый в момент перехода через ноль напряжения, питающего нагреватель 10. При питании нагревателя 10 напряжением частотой 50 Гц период следования синхроимпульсов составит 10 мс.Каждый синхроимпульс, поступая на управляющий вход цифро-аналогового преобразователя 5, устанавливает последний в нулевое исходное) состояние, а по окончании синхроимпульса на первом выходе цифро-аналогового преобразователя 5 вырабатывается возрастающий с тактовой частотой, определяемой генератором тактовых импульсов 4, код, а на втором выходе возрастающее с той же тактовой частотой ступенчатое напряжение (Фиг.2 в - 11 , поступающее на второй вход компаратора 6 (Фиг,1). На первом входе компаратора 6 поисутствует усиленный усилителем 12 сигнал с датчи42 Формула изобретения 50 5 9478 ка 11 температуры (фиг.2 в - 2) . Компаратор 6 производит сравнение двух входных сигналов и в момент их равенства формирует на своем выходе импульс фиг.2 г) , поступающий на вход Формирователя 7 импульсов управления фиг. 1) , вырабатывающего управляющий сигнал фиг.2 д) на открывание регулирующего элемента 9 фиг.1) , через который запитывается нагрело ватель 10. По окончании управляющего сигнала регулирующий элемент 9 закрывается и прохождсние тока через нагреватель 10 прекращается.Кроме того, импульс с выхода 1 компаратора 6 поступает на управляющий вход блока 3 памяти, по которому производится запись мгновенного значения разностного кода, соответствующего разности значений кодов 20 заданной и действительной температур во время соответствующего периода синхронизации. По мере приближения действительной температуры к заданному уровню увеличивается уровень сту з пенчатого напряжения, при котором наступает равенство входных величин на входах компаратора 6, что приводит к увеличению фазового сдвига импульса на выходе компаратора 6 относительно синхроимпульса. Кроме того, увеличение фазового сдвига(фиг.2 г) по мере приближения к заданной температуре вызывается уменьшением крутизны ступенчатого напряжения на вы 35 ходе цифро-аналогового преобразователя 5, что является следствием уменьшения частоты следования импульсов на выходе генератора 4 тактовых импульсов. Уменьшение частоты тактовых импульсов происходит вследствие уменьшения значения разностного кода, поступающего на управляющий вход генератора 4 тактовых импульсов с выхода блока 3 памяти. По мере приближения к заданной температуре значение разностного кода стремится к нулевому. При этом период следования тактовых импульсов стремится к величинеТлщах2 й т.е. увеличивается в М раз по отно-.лшению к начальному значению " щ 1 п,Следовательно максимальная длитель-.ность нарастания ступенчатого напря 55жения на выходе цифро-аналоговогопреобразователя 5 стремится к величине 1(2, т.е.к величине периода синхронизации.Увеличение фазового сдвига импульсов на выходе компаратора 6 за счет уменьшения крутизны ступенчатого напряжения на выходе цифро-аналогового преобразователя 5 в сочетании с обычным Фазовым регулирования позволяет изменять крутизну нарастания температуры от максимальной в начальный момент разогрева до минимальной крутизны в момент выхода температуры на заданный уровень, что сокращает время разогрева при минимальном пеРерегулировании.Использование устройства для регулирования температуры с автоматическим регулированием крутизны нарастания температурного импульса в сборочном оборудовании микроэлектронного производства позволяет сократить время сборочных операций при высокой точности поддержания температурных режимов технологического процесса,Устройство для регулирования температуры, содержащее задатчик температуры, Формирователь синхроимпульсов и последовательно соединенные датчик температуры, усилитель, компаратор, формирователь импульсов управления, регулирующий элемент и нагреватель, о т л и ч а ю щ е ес я тем,что, с целью повышения точности устройства, оно содержит последовательно соединенные вычитатель, блок памяти, генератор тактовых импульсов и цифро-аналоговый преобразователь, управляющий вход которого связан с выходом формирователя синхроимпульсов, первый выход - с первым входом вычитателя, второй выходс вторым входом компаратора, выходом подключенного к управляющему входу блока памяти, причем выход задатчика температуры соединен с вторым входом вычитателя. Источники информации,принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР Н 525934, кл. С 05 О , 23/19,1975..2. Авторское свидетельство СССР М 491123, кл, С 05 О, 23/19, 1974,прототип),