Система автоматического регулирования температуры

О П И С А Н И Е (ц)962881ИЗОБРЕТЕН ИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз Советски кСоцналнстнческнкРеспублик(5 )М. Кл. 6 05 О 23/19 3 Ъаударетюный комнтет СССР по делам нэобретеннй н открытнй.6(088.8) Дата опубликования описания 30,09, 82 В.: Е Яттрвте)р1(54) СИСТЕМА АВТОМАТИЧЕСКОГО РЕГУЛИРОВАНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ 1Изобретение относится к автоматик ке и вычислительной технике и может быть применено в тех областях, где необходимо обеспечить управление нагревательными элементами большой мощности,Известны изодромные регуляторы,которые в системах переменного токастроятся на основе электромеханических интегрирующих приводов. В изодромном регуляторе для преобразованияугла поворота выходного вала интегрирующего привода в напряжение, меняющееся по амплитуде, устанавливают15линейные вращающиеся трансформаторы(ЛВТ). Затем суммируют сигналы интегрального канала и прямой связи ввиде напряжений, меняющихся по амплитуде. В таких системах сигнал рассоголасования на выходе датчика в установившемся режиме равен нулю 1 ,Наиболее близкой по техническойсущности к предлагаемой является си 2стема автоматического регулирования,.температуры 2 3Системы регулирования температуры. такого типа имеют ряд недостатков. Во-первых, для работы широтно-импульс- ных преобразователей необходимо сигналы переменного тока преобразовать в постоянный ток с учетом фазы с последующей фильтрацией. Во-вторых, в известных схемах шйротно-импульсных преобразователей ширина импульса увеличивается с увеличением сигнала от 0 до 180 о. Однако для управления ти- ристором необходимо, цтобы управляющий импульс при увеличении сигнала изменялся от 180 до О,что требует значительного усложнения широтно-импчльсного преобразователя.Цель изобретения - повышение точности системы.Поставленная цель достиГается тей, что в систему автоматического регуль(- рования температурысодержащую последовательно соединенные датчик, уси 3 96288литель прямой связи, сумматор, формирователь импульсов, тиристорныйусилитель мощности и нагревательныйэлемент, а также интегрирующий привод, входом подключенный к датчику,введен электромеханический фазовращатель, вход которого связан с выходом интегрирующего привода, а выход - со вторым входом сумматора.На фиг, 1 изображена блок-схемасистемы автоматического регулирования температуры; на фиг, 2,а,б,ввекторные диаграммы напряжений на выходе интегрального канала Ои, усилителя прямой связи 0 п и сумматора 0") эпюры напряжений на выходе формирователя импульсов Офи и на нагрузке Он для различных случаев фазовых сдви. гов результирующего вектора управляющих напряжений О относительно напряжения сети Ч .Система регулирования температуры (Фиг. 1) содержит датчик 1 амплитудно-модулированного сигнала, усилитель прямой связи 2, интегрирующий привод ,3, электромеханический фаэовращательсумматор 5, формирователь 6 импульсов, тиристорный усилитель 7 мощностии нагревательный элемент 8.30Система регулирования температуры работает следующим образом.Сигнал рассогласования с датчика 1 амплитудно-модулированного сигнала поступает на входы усилителя прямой связи 2 и интегрирующего привода 3.35 С выхода фазовращателя 4, кинематичес ки связанного с интегрирующим приводом, на вход сумматора 5 поступает изменяющееся по фазе напряжение не 4 Осущей частоты постоянной амплитуды, На другой вход сумматора 5 поступает изменяющееся по амплитуде напряжение с выхода усилителя прямой связи. Та-, ким .образом (Фиг. 2), в системе осуществляется суммирование изменяющего 45ся по фазе напряжения Оп интегрального канала с изменяющимся по амплитуде напряжением Оп канала прямой связи, Результирующее напряжение О поступает на вход Формирователя 6 импульсов. 5 фФормирователь 6 (например, триггер преобразует результирующее напряжение О в последовательность постоянных по амплитуде и длительности управляющих импульсов О фи (Фиг. 2), несущей частоты, фазовый сдвиг которых относительно напряжения питания тиристоров усипителя 7 мощности изменяется 1 4вместе с фазовым сдвигом результирующего напряжения О-,Приход переднего фронта импульсана управляющий электрод тиристора вызывает его уверенное отпирание вэтот момент, независимо от разбросапараметров тиристоров.Таким образом, фазовый сдвиг результирующего напряжения определяетпродолжительность открытого состояниятиристоров и, соответственно, уровеньмощности в нагрузке. Нагрузкой тиристорного усилителя мощности являетсянагревательный элемент 8, который изменяет температуру объекта до заданной.Рассмотрим более подробно схемууправления тиристорами,Пусть в исходном состоянии, прикотором температура объекта соответствует заданному значению, фазовращатель 4 установлен таким образом,цто напряжение на его выходе сдвинуто по фазе относительно напряженияпитания тиристоров усилителя мощностина 90 о (фиг, 2 а), При отсутствии сигнала рассогласования на входе системы напряжение на выходе усилителя прямой связи отсутствует и фазовый сдвигрезультирующего нагряжения .0. определяется только фазовым сдвигом напряжения Оп на выходе фазовращателя 4.В этом случае (фиг, 2 а) тиристорыусилителя мощности открыты половинупериода, т. е. в нагрузке выделяетсячасть максимальной мощности,При изменении температурыобъекта относительно заданной 1 ,навыходе системы регулирования появляется сигнал рассогласования, которыйвызывает вращение вала интегрирующего привода 3 и, соответственно, поворот фазовращателя 4 в ограниченномдиапазоне углов, фазовый сдвиг напряжения Оп на выходе фазовращателя приэтом будет меняться. относительно начального фазового сдвига в диапазоне0-180 О. Кроме того, при появлениирассогласования напряжение с выходаусилителя прямой связи поступает навход сумматора 5 и дополнительно изменяет Фазовый сдвиг в соответствиисо знаком расстройки.На фиг. 2 б и 2 в показано, как приодном и том же положении фазовращателя (напряжение Оп) сигнал прямой связи, изменяющийся по амплитуде и находящийся в фазе (или противофазе) снапряжением сети управляет фазовым81 5 9628 сдвигом напряжения О - в зависимости от знака рассогласования, Одновременно изменяется фазовый сдвиг импульсов Офи, и изменяются напряжение Он и мощность в нагрузке. 5Таким образом, введение фазовращателя и интегральный канал, а также формирователя импульсов позволяет максимально упростить схему управления тиристорами, обеспечив их работу 16 в наиболее выгодном режиме, Сочетание в введенном сумматоре фазового управления в интегральном канале с амплитудным управлением в канале прямой связи обеспечивает в предлагае мой системе высокую динамическую и статическую точность регулирования температуры.формула изобретенияСмстема автоматического регулиро о вания температуры, содержащая последовательно соединенные датчик, усилитель прямой связи, сумматор, формирователь импульсов, тиристорныйусилитель мощности и нагревательныйэлемент, а также интегрирующий привод, входом подключенный к датчику,о т л и ч а ю щ а я с я тем, что,с целью повышения точности системы,она содержит электромеханический фазовращатель, вход которого связан свыходом интегрирующего привода, авыход - с вторым входом сумматора.Источники информации,принятые во. внимание при экспертизе1. Бесекерский В. А.,Попов Е, П.Теория систем автоматического регулирования. М., "Наука". 19 бб, с. 328330.2. Певзнер В. В. Прецизионныерегуляторы температуры, М., "Энергия"1973, с. 25-27 (прототип),1962881 Составитель ССтрелецкийТехред С,Мигунова Корректор С. Шеки актор В, Пил н 7510/66 о иал ППП "Патент", г, Ужгород, ул. Проек Тираж 914ВНИИПИ Государстпо делам изоб113035, Москва, ЖПодпис енного комитета СС етений и открытий 5, Рауаская наб.,