Устройство для регулирования температуры

ЗО Изобретение относится к области автоматического регулирования, в частности к регулированию температуры объектов автоматики с малым временем выхода в режим статирования.Целью изобретения является повышение точности.На чертеже представлена структурная схема устройства.Устройство содержит основнойи орсирующий 2 нагреватели, подклюенные через первый и второй исполнительные элементы 3 и 4 к двухмерному источнику 5 питания со средней иной, термочувствительный мост 6, подключенный выходом к усилителю 7, а входом - к источнику 8 переменного напряжения, кроме того, к нему подключены управляющий вход фазочу- ствительного выпрямителя 9 и вход формирователя 10 импульсов. Вход фазочувствительного выпрямителя 9 ,подключен к выходу усилителя 8, а выход - к первому входу суммирующего интегратора 11, второй вход которого соединен с диодно-резистивной цепью 12 обратной связи, третий вход интегратора 11 подключен к делителю 13 напряжения, а четвертый вход интегратора 11 подключен к формирователю 10 импульсов. Выход интегратора подключен к объединенным входам первого и второго компарато ров 14 и 15, первый компаратор 14 выполнен на разомкнутом операционном усилителе 16, выход которого подключен к управляющему входу исполнительного элемента 3, второй компаратор 15 выполнен на операционном усилителе . 17 с положительной обратЪной связью на резистивном делителе 18, а выход операционного усилителя 17 подключен к управляющему входу второго исполнительного элемента 4, цепь 12 обратной связи содержит диод 19 и резистор 20.Нагреватели и термочувствительный мосты помещены в термокамеру 21.Устройство работает следующим образом.В момент включения температура в камере значительно ниже требуемой, термочувствительный мост 6 разбалансирован. На выходе измерительной диагонали моста присутствует большое переменное напряжение. Это напряжение усиливается усилителем 7, а фазочувствительным выпрямителем 9 преоб 5 15 20 25 35 45 50 разуется в постоянное положительное напряжение. Величина этого положительного напряжения по модулю значительно больше суммы отрицательного напряжения на выходе делителя 13 напряжения и треугольного напряжения, вырабатаьгваемого интегратором 11 из меандра, поступающего с формирователя 10 импульсов. Интегратор 11 находится в насыщенном состоянии, на выходе которого присутствует отрицательное напряжение, величина которого близка к напряжению источника питания. Это напряжение поступает на инвертирующий вход разомкнутого операционного усилителя 16 первого компаратора 14, На выходе компаратора 14 вырабатывается положительное напряжение, которое открывает первый исполнительный элемент 3 и через основной нагреватель 1 течет ток в направлении: нагреватель 1, первый исполнительный элемент 3, источник 5 питания. Напряжение с нагревателя 1 через цепь 12 обратной связи на вход интегратора не поступает.Одновременно с этим отрицательное напряжение с выхода интегратора 11 поступает на вход второго компаратора 15, на выходе которого также устанавливается положительное напряжение, которое открывает второй исполнительный элемент 4 и через форсирующий нагреватель 2 течет ток в направлении: нагреватель 2, исполнительный элемент 4, источник 5 питания.Температура в камере 21 быстро повышается. На измерительной диагонали моста 6 напряжение уменьшается, соответственно уменьшается напряжение на выходе усилителя 7 и на выходе фазочувствительного выпрямителя 9, Напряжение на выходе интегратора 11 также уменьшается, но через нагреватель 1 и 2 продолжает течь ток, до тех пор, пока напряжение на выходе фазочувствительного выпрямителя не сравняется с размахом треугольного напряжения. Как только напряжение на выходе фазо,чувствительного выпрямителя станет меньше размаха треугольного напряжения, напряжение на выходе интегратора 11 выходит из отрицательной области и частично переходит среднюю шину, На выходе разомкнутого усилителя 16 компаратора 14 устанавливаются положительные импульсы в моменты перехода треугольного напряжения45 через нулевую линию. Длительность этих импульсов пропорциональна величине сигнала рассогласованрея на выходе моста 6. Часть этих импульсов че 5 реэ цепь 12 обратной связи поступает на второй вход интегратора 11, уменьшая изменение тока в основном нагревателе 1 при изменении напряжения источника 5 питания. 10Второй компаратор 15 остается в первоначальном положении, ток через форсирующий нагреватель 2 продолжает течь.Температура в камере 21 продол жает быстро расти. Напряжение рассогласования на вьгходе моста 6 уменьшается, треугольное напряжение на выходе интегратора 1 под действием напряжения с вйхода фазочувствитель ного выпрямителя 9 продолжает переходить в положительную область, длительность импульсов на выходе ком, паратора 14 уменьшается и соответствующий ток в основном нагревателе 25 также уменьшается, но температура в камере 21 продолжает расти, так как ток через форсирующий нагреватель 2 продолжает течь, По маре приближения, температуры в камере к эа данной, напряжение на выходе моста 6 стремится к нулю, соответственно напряжение на выходе фаэочувствительного выпрямителя 9 также стремится к нулю, треугольное напряжение на выходе интегратора 11 переходит в положительную область из-за влияния напряжения делителя 13 и на выходе компаратора 14 формируются короткие положительные импульсы, которые от пирают исполнительный элемент 3 и через основной нагреватель 1 протекают короткие импульсы тока. При этом второй компаратор 15 находится в прежнем положении и через форсирующий нагреватель 2 продолжает течь ток. Температура в камере продолжает расти и становится выше заданной. На выходе моста 6 фаза сигнала меняется на противоположную, усиливается усили телем 7, на вьгходе Фазочувствительного выпрямителя 9 полярность сигнала меняется на противоположную. Сумма напряжений, поступающих с делителя 13 напряжения на третий вход суммирующего интегратора 11 и на его первьзе вход, становится больше чем размах треугольного напряжения, напряжение на вьеходе интегратора перехОдит В положителеную Облаетена выходе первого компаратора 4 устанавливается отрицательное напряжение, исполнительный элемент 4 закрывается и ток через основной нагревательнв течет. Конденсатор иеетегратора 11 быстро заряжается и напряжение на выходе интегратора 11 стремится к плюсу источника питания. Как только положительное напряжение на выходе интегратора 1 больше, чем напряжение обратной связи, снимаемое с делителя 18 операционного усилите - ля 17 второго компаратора устройствя 15, напряжение на его выходе меняется на противоположное и второй исполнительный элемент 4 закрываетсч. Ток через Форсирующий нагреватель 2 прекращается. В данный момент времени токи через основной и форсирующий нагреватели не протекают. Объект начинает остывать. Напряжение на выходе моста 6 уменьшается, соответственно уменьшается и напряжение на выходе фазочувствительного выгерямителя 9, поступающего на первый вход интегратора 1. Положительное напряжение на выходе интегратора 11 уменьшается, на исполнительные элементы 3 и 4 продолжают быть запертьеми.Температура в камере продолжает приближаться к заданной и как только достигнет ее, то на выходе моста 6 напряжение будет равно нулюСоответственно нулю будет равно и напряжение на выходе фазочувствительного выпрямителя 9. На выходе интегратора 1 устанавливается треугольное напряжение, которое находится в положительной области за счет действия напряжения с делителя 13 напряжения. При дальнейшем остывании камеры 21 напряжение на выходе термочувствительного моста 6 меняет фазу на обратную, усиливается усилителем 7 и преобразуется в положительное Фазочувствительным выпрямителем 9, Часть треугольного напряжения на выходе интегратора 11 переходит в отрицательную область и на выходе разомкнутого операционного усилителя 16 первого компаратора 14 в моменты перехода треугольного напряжения через нулевую шину вырабатываются прямоугольные импульсы. Длительность этих импульсов пропорциональна напряжению рассогласования моста 7 и через основной нагреватель 1 протекаеот им 14290пульсы тока, поддерживая заданную температуру в камере 21.Второй компаратор 15 переходит в обратное состояние только тогда,когда интегратор 11 переходит в область больших отрицательных напряжежений, близких к напряжению насыщения и определяется отношением резисторов делителя 18.Таким образом, предлагаемое уст ройство отличается от известного, поскольку без увеличения времени выхода на рабочий режим работы повышает ся точность поддержания температуры.15 ,Формула изобретенияУстройство для регулирования температуры, содержащее последователь,но соединенные термочувствительный мост и усилитель, последовательно 2 О соединенные первый компаратор, первый исполнительный элемент и основ.ной нагреватель, а также последовательно соединенные второй компаратор, второй исполнительный элемент и форсирующий нагреватель, двухполярный источник питания со средней шиной, причем входы компараторов сое,динены между собой, а нагреватели связаны с одной из шин источника пи- Зц тания, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности, уст 95 6ройство содержит источник переменного напряжения, формирователь импульсов, фазочувствительный выпрямитель, суммирующий интегратор, диодно-резистивную цепь обратной связии делитель напряжения, причем выходисточника переменного напряженияподключен к входу термочувствительго моста, входу формирователя импульсов и одному иэ входов фазочувствительного выпрямителя, другой входкоторого соединен с выходом усилителя, один из электродов диода диодно-резистивной цепи обратной связисоединен с выходом первого исполнительного элемента, а другой электроддиода через резистор диодно-резистивной цепи обратной связи соединен сосредней шиной двухполярного источника питания, связанной через делительнапряжения с другой шиной двухполярного источника питания, первый, второй, третий и четвертый входы суммирующего интегратора соответственно подключены к выходу фазочувствительного выпрямителя, другому электроду диода диодно-резистивной цепиобратной связи, выходу делителя напряжения и выходу формирователя импульсов, а выход суммирующего интегратора соединен с входами компараторов.1429095 Составитель Г. КрейманБугренкова Техред, М,дидь Редакто ректор М. Васил акаэ 5125/4 66комите открь ая на роизводственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная,ВНИИПИ по д 3035, М