Устройство для регулирования температуры

СОЮЭ СОВЕТСНИХСФ,ИЛФКЩЕСиИКРЕСГВБЛИН 471 А ЗВ)С 05 Р 2 1 ГОСУДАРСТЕИН 1 Й КОМИТЕТ ССС 1ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЬГГИЙОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(71) Опытное производство Институтапроблем онкологии им. Р.Е.КавецкогоАН УССР(56) 1, Авторское свидетельство СССРВ 960760, кл, С 05 Р 23/19,1982 (прототип).(54) (57) УСТРОЙСТВО ДЛЯРЕГУЛИРОВАНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ по авт.св, У 960760,о т л и ч а ю щ е е с я тем, что,с целью повышения точности устройства, оно содержит последовательносоединенные двоичный счетчик и ключ,а также дополнительный резистор, под"ключенный через ключ к входу операционного усилителя, причем счетныйвход двоичного счетчика связан с выходом двухвходового логического элемента, а сбросовый вход - с выходомдвоично-десятичного интегральногосчетчика.Изобретение относится к автоматике в частности к устройствам для регулирования температуры, и может быть использовано в установках для культивирования биологических объектов. 5По основному авт.св, В 960760 известно устройство для регулирования температуры, содержащее включенные последовательно термочувствительный мост, операционный усилитель и тирис торный усилитель мощности, через силовую цепь которого к выходу выпрямителя подключен нагреватель, а также включенные последовательно и связанные с входом выпрямителя, соединен". 15 ным с источником переменного напряже" ния, импульсный блок питания, Формирователь импульсов и генератор пилообразного напряжения, выходом подключенный к первому управляющему входу 20 термочувствительного моста, второй управляющий вход которого подключен к выходу двоично-десятичного задатчика причем второй выход Формирователя импульсов связн с вторым входом ти ,ристорного усилителя мощности. Дпя повьппения точности и упрощения устройства оно содержит подключенный последовательно с диагональю питания термочувствительного моста элект ронный ключ, управляющий вход которо го подключен к первому выходу формирователя импульсов. Генератор пилообразного напряжения выполнен в виде двоично-десятичного интегрального З 5 счетчика, соединенного последователь" но с резистивной матрицей, выход ко" торой является выходом генератора пилообразного напряжений, входом которого является управляющий вход 4 О двоично-десятичного интегральногосчетчика 11 3Недостатком этого регулятора является большой выброс температуры в момент выхода на режим, возникаю щцй из-за того, что датчик отнесен от нагревателя и расположен в геомет-рическом центре камеры, Температур-. ный выброс отрицательно сказывается на точности регулирования темпера О туры и приводит к гибели биологических объектов. Цель изобретения - повышениеточности регулировения температурыв момент выхода на режим,Указанная цель достигается тем,что устройство для регулированиятемпературы содержит последовательно соединенные двоичный счетчик и ключ,а также дополнительный резистор,подключенный через ключ к входу операционного усилителя, причем счетныйвход двоичного счетчика связанс выходом двухвходового логическогоэлемента, а сбросовый вход - с выходом двоично-десятичного интегрального счетчика,На фиг.1 представлена блок-схемаустройства; на Фиг.2 - график выхода на режим предлагаемого устройстваи прототипа; на Фиг. 3 - диаграммаработы предлагаемого устройства,Устройство для регулирования температуры (фиг.1) содержит датчик 1температуры, включенный в плечо термочувствительного моста 2, в которыйвходят резисторы 3-6 и операционныйусилитель 7, двоичный задатчик 8 температуры, в который входят программные двоично-кодовые переключатели9,10 и 11 и двоичная декодирующаярезистивная матрица 12; генератор 13пилообразного напряжения, состоящийиз двоично-десятичного интегрального счетчика 14, соединенного с реэистивной матрицей 15; формирователь 16 импульсов, состоящий из двух логических инверторов 17 и 18; импульсный блок 19 питания, обеспечивающийимпульсным напряжением все остальные блоки устройства; тиристорный уснлигель 20 мощности, состоящий иэ двухвходового логического элемента И 21,соединенного с входом оптронной пары 22, выход последней соединеч с входом тиристора 23 причем питание . на тиристор 23 и на нагреватель 24 поступает от выпрямителя 25; электроньш ключ 26, управляемый импульсами от формирователя 16; корректирующий контур 27, содержащий последовательно соединенные двоично-десятичныйсчетчик 28, логический элемент ИЛИ29 и ключ 30, а также дополнительныйрезистор 31, подключенный через ключ30 к входу сперационного усилителя, причем счетжй вход двоичногосчетчика 28 связан с выходом двухвходового логического элемента И 21, а сбросавый вход - выходом двоичнодесятичного интегрального счетчика14.Работа предлагаемого устройствасовместно с известным поясняется граФиком выхода на режим (фиг.2),Кривая 1, где йТ 1 - величина выброса по температуре, прецставля3 10924ет собой график выхода на режим из,вестного1 3 устройства, а криваяП, где ЬТ 2 - выброс по температуре,представляет собой график выхода нарежим предлагаемого устройства.Корректирующий контур 27 позволяет плавно подойти к заданной темпе-ратуре беэ выбросов, так как в начальный момент выхода на режим онсмещает температуру ниже заданнойна величину выброса, и по достижениитемпературы смещения с точностьюдо четвертого импульса. устройствопереключается на сравнение с заданной температурой. Как видно на фиг.2,15величина выброса температуры Д Т 2не превышает заданной температуры.С момента времени йо до йфиг.21, когда температура в камере ниже заданной, на инверсном входеоперационного усилителя 7 присутству"ют импульсы положительной полярностиот датчика 1 температуры, которыеменьше по величине, чем напряжениена неинверсном входе, соответствующей 25заданной температуре, а с выхода операционного усилителя 7 поступает разрешающий положительный потенциал(фиг.З, диаграмма ь ) на логическийэлемент И 2 для прохождения прямоугольных импульсов ( фиг,З, диаграмма о ) частотой 100 Гц с логическогоинвертора 17 формирователя 16 импульсов,Эти импульсы с логического элемента И 2 поступают через оптрон3522 на управляющий вход тиристора 23для включения нагревателя 24. Черезнагреватель 24 протекат ток частотой 100 Гц, имеющий форму, показапную на фиг. 3 (диаграмма в)Нагреватель включен на полную мощность, т.е. каждый цикл ( в цикле10 импульсов ) проходят 10 импульсов тока.45Одновременно с логического элемента И 21 импульсы поступают насчетный вход двоичного счетчика 28,который сбрасывается в исходное состояние каждым десятым импульсом от 50двоично-десятичного интегральногосчетчика 14,Выходы четыре ( позиция 32 нафиг.1 ) и восемь ( позиция 33 нафиг,1) двоичного счетчика 28 заведе.ны на логический элемент ИЛИ 29.Во время каждого цикла, начинаяс четвертого импульса, поступающего 71 4на вход двоичного счетчика 28, логический элемент ИХИ 29 вырабатываетстроб-импульс (фиг.З, диаграмма ъ ),На время действия строб-импульса ре-.зистор 31 через ключ 30 подключаетсяк неинверсному входу операционногоусилителя 7 и понижает его порогсрабатывания. На неинверсном входепри этом Присутствует напряжение,соответствующее смещенной ( нижезаданной) температуре,При входе в зону регулированиятемпературы смещения с помощью пилообразно-ступенчатого напряжения(фиг,З, диаграмма 3 ) отрабатываетсяразбаланс между напряжением датчика1 температуры и температурой смещения. На выходе операционного усилителя 7 сигнал меняется (фнг.З, диаграммае) и при наступлении перегрева дТ зона перегрева . распростра-.няется и на зону недогрева 2, т.е.будет сплошная зона перегрева 1запрещающая прохождение импульсов слогического инвертора 17 формирователя 16 на логический элемент И 21.По мере охлаждения камеры появитсяи зона недогрева С 2, при этом с логического элемента И 2 в зависимостирт ширины зоны с 2 пройдет несколькоимпульсов на включение нагревателяи на корректирующий контур 27.Если разбаланс лТ (фиг.2 ) междутемпературой смещения и температурой,в камере от 0 до 4 импульсов (нагреватель работает от 0 до 403 мощности);то логический элемент ИЛИ 29 перестаетвырабатывать строб-импульс. Резистор31 отключится и на неинверсном входеоперационного усилителя 7 потенциалбудет соответствовать заданной температуре . В период переходногопроцесса (участок на фиг,2, отображающий изменение температуры от смещенной до заданной ) с логического элемента И 21 на нагреватель за каждыйцикл проходит не больше четырех импульсов (т,е. 40 Е мощности),При разбалансе между заданнойтемпературой и температурой в камере,равном ЬТН ( фиг.2 ) и эквивалентном числу импульсов ( 4, с выходалогического элемента И 21 поступаетР;"щ,0-3 импульса ( фиг,З, диаграммаЖ ), которые подаются на нагреватель и в течение цикла через негопроходит от 0 до 3 импульсов токаПосле(фиг.2) наступает стационарный режим. Введение в предлагаемое устройство корректирующего контура 27 поз воляет в 2,5 - 3 раэа повыситьточность регулирования температуры в момент выхода устройства нарежим.5