Устройство для регулирования температуры

50 Изобретение относится к системамавтоматического регулирования и можетбыть применено для регулированиятемпературы в системах термостабилизирования. 5Известно устройство для регулирования температуры, состоящее изпервичного преобразователя температуры, схемы сравнения, усилителя мощности с фазовым регулированием и на Огревательного элемента 1.11,Наиболее близким к изобретениюпо технической сущности являетсяустройство регулирования температуры,состоящее из первичного преобразователя температуры, мостовой схемысравнения, измерительного усилителя, усилителя с системой компарато,ров, блока аналоговых ключей, усилителя мощности, представляющего собой тиристорный усилитель мощностис фазовым управлением, нагревательного элемента, помещенного совместнос первичным преобразователем в термостатируемый объем,"21, 25Недостатком известных устройствявляется узкий диапазон регулирования температуры с требуемой точнос.тью, т.е. одинаковый по величинеразбаланс измерительного моста ЗОдля разных номинальных температуриз диапазона регулирования вызываетразличное приращение выделяемой средней мощности в нагревательном элементе, т.е. различное приращениетемпературы.Целью изобретения является расширение области применения и повышенияточности устройства регулированиятемпературы с требуемой точностью.Указанная цель достигается тем,что устройство для регулирования температуры, содержащее первичный преобразователь температуры, размещенный в термостатируемом объеме и вклю "5ченный в плечо моста, к выходу которого подключены соединенные последовательно аналоговый ключевой элемент, измерительный усилитель, формирователь импульсов управления,усилитель мощности и подключенный. через него к силовой сети нагреватель, а также соединенные последовательно и подключенные к выходу моста усилитель и компаратор, выходом 55связанный с управляющим входом аналОгового ключевого элемента, содержитвключенный между выходом компаратора н вторым входом формирователя им. полюсов управления делитель частоты с переменным коэффициентом деления, связанный синхронизирующим входом с полюсом силовой сети.На Фиг.1 представлена блок-схема устройства, на Фиг.2-4 - графики, поясняющие работу устройства.Устройство содержит первичный преобразователь 1 температуры, термостатируемый объем 2, мост 3 аналоговый ключевой элемент 4, усилитель 5, компаратор 6, измерительный усилитель 7,.формирователь 8 импульса управления, синхронизированный от силовой сети делитель 9 частоты с переменным коэффициентом деления, усилитель 10 мощности, нагреватель 11Первичный преобразователь 1 температуры, помещенный в термостатируемый объем 2, включен в плечо моста 3, выход которого подсоединен к входу элемента 4 и входу усилителя 5, своим выходом подключенного 1 к входу компаратора 6, который своим выходом подключен к управляющему входу элемента 4. Выход элемента 4 подключен к входу измерительного усилителя 7, выход которого соединен с одним из входов формирователя 8, управляющий вход которого соединен с выходом синхронированного по одному.из входов силовой сетью переменного тока делителя 9 час тоты с переменным коэффициентом деления, второй вход которого соединен с выходом компаратора 6..Выход формирователя 8 соединен с входом питающегося от силовой сети переменного тока усилителя 10 мощности, выход которого подсоединен к нагревательному элементу 11, помещенному в термостатируемый объем 2.Устройство работает следующим образом.При отличии температуры термостатируемого объема 2 от номинального значения на выходе моста 3 возникает сигнал разбаланса, который поступает через элемент 4 на вход усилителя 5.В случае большого разбаланса, т.е. когда температура термостатируе. - мого объема 2 сильно отличается от номинальной, выходной сигнал усилителя 5 вызывает срабатывание компаратора 6, с выхода которого на управляющие входы элемента 4 поступает сигнал, вызывающий отключения входа измерительного усилителя 7 от моста 3 и:вырабатывание на выходе измерительного усилителя 7 форсирующего сигнала. Выходной 5 сигнал компаратора 6 поступает также на один из входов делителя 9 частоты с переменным коэффициентом деления, что обеспечивает вырабатывание на его выходе сигнала, обеспечивающе го поступление форсирующего сигнала с выхода измерительного усилителя 7 через формирователь 8 на вход усилителя 10 мощности в течение всех полупериодов силового напряжения. 15 Это вызывает выделение в нагревательном элементе 11 термостатируемого объема 2 максимальной (или нулевой) мощности, в зависимости от того, вьппе или ниже номинальной температуры термостатируемый объем 2. Когда при подходе температуры термостатируемого объема 2 к номинальной сигнал разбаланса моста 3 уменьшается до заданной величины, выход ной сигналкомпаратора 6 обеспечивает переключение элемента 4, сигнал разбаланса начинает поступать на вход измерительного усилителя 7 и устройство переходит в режим автоО матического регулирования, в котором выходной сигнал измерительного усилителя 7, пропорциональный сигналу с моста 3, поступает через формирователь 8 на Вход усилителя 10 мощности лишь в те полупериоды силового напряжения, в которые на управляющий вход формирователя 8 с выхода делителя 9 частоты с переменным коэффициентномделения,синхронизированного силовой сетью, поступает коммутирующий сигнал.Если управляющее напряжение поступает на вход усилителя 10 мощности Переменного тока с фазовым управлением в течение всех полупериодов сило- . вого напряжения, то регулирование мощности, выделяемой в нагревательном элементе 11,термостатируемого объема 2, достигается лишь путем измене О ния угла отпирания. Средняя мощность,выделяемая в нагревательном элементе 11 при угле отпирания 9 , равнаЮо2 0О (9 5 п 2 У1 д: --Ье и 1 д Т = ---- /, 55т 1 4Огде ы - угловая частота силового на. пряжения,Т - период(Т = "ц )(Ь 1 ф0 - амплитуда силового напряжения,- сопротивление нагревательного элемента 11.График зависимости функции - Ио от Ч дан на фиг.2 (кривая 1).Изменение выделяемой в нагревательном элементе средней мощности дУ , вызываемое изменение угла .отпирания д , равноуФдд= 5 о Уды, т еЗЫдя ОЬп 92дф 3 йГрафик зависимостидот 1 дан на фиг,З (кривая .1). Изнего видно, что одинаковому по величине изменению угла отпирания соответствует различное приращение средней мощности, в зависимости от началь.ного угла отпирания.Сопоставляя кривую (1) на фиг,2с кривой (1) на фиг.З, можно построить график зависимости -Л (РРот вы , который приведен на фиг,4(кривая 1).Как следует из этого графика, различным средним мощностям выделяемымв нагревательном элементе 11 (т,е.различным температурам термостата 2),соответствует различное изменениемощности, вызываемое одинаковымизменением угла отпирания, т.е.различное изменение температурытермостатируемого объема 2 при.одинаковом изменении управляющего воздействия. Таким образом,при этом способе регулирования температуры различным температурамтермостатируемого объема 2 соответствует различная точность регулирования.,При введении в устройство формирователя 8, управляемого синхронизированным по одному из входов силовой сетью переменного тока делителем 9 частоты с переменным коэффициентом деления, средняя мощность,выделяемая в нагревательном элементе 1 при угле отпирания У равнагде ф/1 - коэффициент деления.1141385 5График зависимости %д от М в этом случае для ф/.-/у изображен нафиг,2 (кривая 2).Изменение вццеляемой е нагревательном элементе 11 средней,.мощности амзванное .изиейениеи угла отпирания дМ; в этом случае равном офдь)= - ью МдФ;в зеДц 3 м Фдм й р61 И Зависимость "/,уотпри /:изображена на фиг.З.от /ы изображен на фиг.4 (кривая 2).Из этого графика видно,что подбирая соответствунзций коэффициент щ деления, можно добиться уменьщения 4/цу в области регулирования,.Т.е. повысить точность н плавносГьрегупиранания.1141385 актор В.Иванова ектор М.Самборская писно акаэ омитета ССкрытий д. 4/5 кая на 11 ПП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная,35ВНИИПИ Госудапо делам нзоб113035, Москв оставитель А.Зарубинехред С.Легеза ираж 863ственногоетений иЖ, Р