Регулятор температуры

(51) 6 05 0 БРЕТЕНИЯ Е И ЕЛЬСТ АВТОРС м опорног й вход г егося напК 5 -три вым вход нап н ора линейя соединенвторойвого ком нера яжен В 22)идетельство СССР27/78, 1965.етельство СССР27/78, 1966 теля раз ым входо которого ланс а вытора, енс те мма едиторыход ыхо оединенКБяитател триггера соединен с управляющим входом мультиплексора, а выходы К и Я и КЯ- триггера соединены соответственно с выходами первого и второго компара- фЗ торов, первый и второй выходы источника опорного напряжения соединены соответственно со вторым входом пер рффи вого компара;ора и с первым входом второго компаратора, второй вход которого соедине; с выходом усилителя разбаланса и с информационным входом мультиплексора, выход которого соединен со входом фильтра нижних частот, соединенного выходом с входом исполнительного блока.(54) (57) РЕГУЛЯТОР ТЕМПЕРАТУРЫ, содержащий сосуд Дьюара с опущенным внего трубопроводом, в верхней частикоторого размещен исследуемый образец, термодатчик, сумматор, задатчики усилитель разбаланса, исполнительный блок, к которому подключены нагреватель и испаритель, о т л и ч а -ю щ и й с я тем, что, с целью исключения перерегулирования, регуляторснабжен вычитателем, мультиплексором,фильтром нижних частот, генераторомлинейно изменяющегося напряжения,двумя компараторами, й 5 -триггером,ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ.И ОТКРЫТИЙ(прототип). и источнико причем перв но изменяющ с выходом Й вход - с пер паратора, с входом усили ход - с перв второй вход модатчиком, со входом вь иодом вычитателя и с1161929 1Изобретение относится к автоматике и предназначено для широкодиапаэонного регулирования температурыисследуемого образца.Известно ус.ройство регулируемогоохлаждения пробы, содержащее усилитель раэбаланса, сссуд Дьюара со сжиженным газом, погруженные в сжиженный газ испаритель и трубопровод,в верхней части которого установлеьы исследуемый образец и термодатчик Г 13.Однако известное устройство непозволяет получать температуры исследуемого образца выше комнатных. 15Наиболее близким к предлагаемомуявляется регулятор, содержащий сосуд Дьюара с опущенным в него трубопроводом, в верхней части которогонаходится исследуемый образец, исполнительное устройство, к которомуподключены нагреватель и испаритель,задатчик и сумматор, Термодатчики эадатчик подключены к сумматору.Выход сумматора подключен к усилите- д 5лю разбал.нса 121,Регулирование высоких температурисследуемого обраца в известном варианте проводится путем нагрева потока паров сжиженного газа или сжатого воздуха.В момент включения регулятораили при установке нового задания назадатчике величина разбаланса можетбыть значительной. Приложенная ковходу усилителя раэбаланса, онаЭ 5вызывает его насыщение, Исполнительное устройство подает в нагревательмаксимально нерегулируемую мощность.11 роисходит перерегулированиесистемы.Целью изобретения является исключение перерегулирования. Указанная цель достигается тем, что регулятор температуры, содержащий сосуд Дьюара с опущеннь ф в него трубопроводом, в веохней части которо размещен исследуемый образец, термодатчик, сумматор, задатчик и усилитель раэбаланса, исполнитель ф ный блок, к которому подключены .нагреватель и испаритель, снабжен вычитателем, мультиплексором, фильтром нижних частого, генератором линей но изменяющегося напряжения, двумя 55 компараторами, Ю -триггером и источником опорного напряжения, причем первый вход генератора линейно изменяющегося напряжения соединенс выходом Я К 5-триггера, второйвход генератора линейно изменяющего"ся напряжения - со входом первого компаратора, с выходом вычитателяи входом усилителя раэбаланса, авыход генератора линейно изменяющегося напряжения - с первым входомсумматора, второй вход которого соединен с термодатчиком, выход сумматора соединен со входом вычитателя,выход Й Р 5 -триггера соединен с управляющим входом мультиплексора, авходы Р и 5 Ю-триггера соединены соответственно с выходами первого и второго компараторов, первый и второй выхсды источника опорного напряжения соединены соответственно со вторым входом первого компаратора и с первым входом второгокомпаратора, второй вход которогосоединен с выходом усилителя разбалапса и с информационным входом мультиплексора, выход которого соединенсо входом фильтра нижних частот,соединенного выходом с исполнительным блоком. На чертеже изображена блок-схемапредлагаемого регулятора.Регулятор температуры содержитсосуд Дьюара 1, термодатчик 2, исполнительный блок 3, сумматор 4, задатчик 5, усилитель разбаланса 6, вычитатель 7, мультиплексор 8, фильтрнижних частот 9, генератор линейноизменяющегося напряжения 10, компараторы 11 и 12, В 5 -триггер 13и источник опорного напряжения 14,Генератор 10 содержит резистор 15и конденсатор 16, являющиеся элементами настройки.Работа устройства происходит следующим образом.В момент д включения регулятора температуры или установления на задатчике 5 нового, существенно большего,чем было ранее, значения напряжениятемпература исследуемого образца,расположенного в трубопроводе сосупаДьюара 1, и температура термодатчика2 одинакова, но она существенно от -личается от температуры, определяемой новым значением напряжения.Вычитатель 7 формирует разностныйсигнал, который устанавливается усилителем разбаланса 6 и поступает наинформационный вход мультиплексора8, находящегося в открытом состоянии,3 11619 и на второй вход компаратора 12, где сравнивается с напряжением на первом входе, задаваемым вторым выходом источника опорного напряжения 14, величина которого равна или несколько меньше верхнего значения динамического диапазона ( О ) усилителя разбаланса 6, работающего в линейном режиме. При превышении напряжения сигнала величины 0 на вход компара тора 12 поступает положительное напряжение, его выход переключается с .некоторым запаздыванием й 1(время переключения компаратораотносительно времени и на входе триггера 13 уста навливается логическая единица. Одновременно напряжение сигнала с вычитателя 7 поступает на второй вход генератора 10, а также на инвертированный первый вход компаратора 11 и сравнивается с напряжением на его втором входе, задаваемым первым выходом источника 14 и равным нулевому значению. В момент временинапряжение на выходе вычитателя 7 превышает опорное напряжение на втором входе компаратора 11, выход его отрицателен, и на вход К триггера 13 поступает логический нуль. Так как при 1 напряжение на выходах 30 компараторов 11 и 12 отрицательно, на входах Р и 5 -триггера 13 присутствуют логические нули, выходы Й и й соответственно имеют значения 0 и . 35Через момент времени д 1,2 вход 5 триггера 13 принимает значение логической единицы, и выход его переключается с некотор.м запаздыванием й 1.8 (время переключения тригге-, 40 ра 13) относительно входного напряжения.На выходе Я триггера 3 формируется логическая единица, а на выходе Й - логический нуль, 45Логическая единица с выхода Я триггера 13 подается на первый вход генератора 10, а логический нуль с выхода И - на логический вход мультиплексора 8, запирая его. 50При этом генератор 10 начинает вырабатывать линейно возрастающие отрицательное напряжение, с постоянной времени, определяемой резистором 15 и конденсатором 16, которое 55 подается на первый вход сумматора 4, на другой вход которого подается термо-ЭДС термодатчика 2. 29 4Суммарное напряжение поступает на один из входов вычитателя 7. При этом на выходе .вычитателя 7 и усилителя разбаланса 6 напряжение сигнала начинает убывать, и в момент времени, когда напряжение на втором входе компаратора 12 становится мень ше опорного напряжения на первом входе, выход компаратора 12 переключается, и на вход 5 триггера 13 поступает логический нуль. Так как триггер 13 управляется по двумя входам и в этой связи несет функцию запоминающего элемента, то состояние триггера 13 не изменяется от дискретного изменения сигнала по одному входу 5 и в момент времени, когда напряжение генератора 10 полностью (до нуля) скомпенсирует напряжение задатчика 5, выход компаратора 11 переключается, подавая на вход Р триггера 13 догическую единицу, триггер 13 изменяет свое состояние, мультиплексор 8 открывается, а генератор 1 О переключается на формирование линейно убывающего напряжения, При этом конденсатор 16 . начинает разряжаться с постоянной времени, равнойСигнал на выходе вычитателя 7 начинает медленно возрастать и при превышении сигнала опорного напряжения на выходе В источника 14 выход компаратора 11 переключается и подает на вход Р триггера 13 логический нуль, при этом триггер 13 не изменяет своего состояния. С этого момента возрастающее от нуля напряжение с выхода вычитателя 7 и усилителя разбаланса 6 через открытыймультиплексор 8 и фильтр низких частот 9 подается на исполнительноеустройство 3. Исполнительное устройство 3 чодает электрическую мощеостьв подключенный к нему нагревательпропорционально выходному нарастающему от нуля сигналу вычитателя 7.Нагреватель подогревает поток паровсжиженного газа или сжатого воздуха, поступающих из сосуда Дьюара 1 втрубопровод. Темпергтура исследуемого образца и термода,чика 2 плавновозрастают и система работает в линейном режиме, если в к моменту полного разряда конденсатора напряжение на выходе усилителя разбаланса6 становится меньше опорного напряжения с выхода В источника 14, на5 116 входе 5 триггера 13 все время логический нуль, и схема слежения, устраняющая перегрузку системы регулирования, не вмешивается в дальнейший процесс регулировани 4 температуры. В противном случае повторяется и цикл включения генератора 10 описанным способом.С цепью устранения переходного режиме в интервале времени между моментом подачи опорного напряжения ,М и началом формирования линейного убывающего напряжения, где имеются неуправляемые выбросы мощности, после мультиплексора 8 включен фильтр нижних частот 9, с частотой среза, равной11г+Дэгде й 1 г и дэ - время переключения компаратора 12 и триггера 13Интервал времени, в течение которого мощность подается в нагреватель, определяется передаточной характеристикой исследуемого образца, Мультиплексор 8 исключает включение исполнительного устройства 3, на 1929инвервал времени, связанном с пере-"ходными процессами в усилителе раэбаланса 6, компараторе 12, триггере 13.5 В предлагаемом регуляторе температуры благодаря улучшению режимарегулирования, беэ применения ручного регулирования, обеспечено плавноеи в то же время максимально быстрое 10 повышение температуры исследуемогообразца до заданного. значения иисключено превышение -емпературы исследуемого образца, заданной наэадатчике 5.15Преимуществом предлагаемого решения является уменьшение времени, которое необходимо, чтобы температураисследуемого образца приняла значе ние, соответствующее величине, устанавливаемой на задатчике 5,. упрощение эксплуатации, повышение эффективности использования вариатора температуры н работающего с ним спект рометра, исключение возможности выхода температуры исследуемого образца на значение, установленное назадатчике.161929 ставитель Л.Пте хред Л.Мартяшов а орректор М.Розман каз 3969/50 Тираж 8 НИИПИ Государст по делам иэобр 5, Москва, Ж, 63венн е 113 а фили ПП "Патент", г. Ужгород, ул. Прое 4 Редактор С.Тимохи Подписноо комитета СССРй и открытийская наб., д, 4