Регулятор температуры

Союэ СоыетскикСоциалистическихРеспублик ОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕН ИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(23) Приоритет 1)М. Кл.Я 05 Р 23/19 Гасударственный комитет делам изооретени и открытий бликовано 23, 11.81 3) УДК 621, ,555,6 (088.8) етень43 опубликования описания 27, 11,8) РЕГУЛЯТОР ТЕМПЕРАТУРЬ чных объекных,регуляторь вклю по и- ых ос ю Изобретение относится к технике гупирования температуры разли тов, преимущественно инерционИзвестные двухпозиционные температуры, работающие по циклучено-выключено, а трехпозиционные циклу-больше-меньше. Вторые могу обеспечивать большую точность подде температуры по сравнению с двухпо онными. Преимушеством двухпозицио регуляторов является сравнительная тота устройства. Известен двухпозиционный регулятор, обеспечивающий лучшее качество регулирования в сравнении с регуляторами температуры без корректирующей обратной связи и содержащий резистивный мост с термозависимым сопротивлением, источник питания временного тока, подключенный к питающей диагонали моста, его измерительная диагональ подключена чере усилитель к выходному реле, а также через последовательно соединенный переменный резистор и контакт выходного реле- к точке соединению которых подключен исполнительный орган, соединенас источником питания 11.Недостатками такого регулятора является "жесткая корректирующая обратнысвязь, которая не исчерпывает все возможности качественного регулированияпри переходных процессах и наличие контакта. выходного реле, который при большой частоте переключений (при качественном регулировании) коммутирует ток коррекции и ток нагрузки и не может считаться высоконадежным элементом.Наиболее близким к предлагаемомутехническим решением является регулятор обеспечивающий качественное регули)рование температуры благодаря релейномухарактеру регулирования с переменнойскважностью включений регулятора и сгибкой обратной связью. Регулятор содержит резистивный мост с тормозависимым сопротивлением, источник питанияпеременного тока, подключенный к питающей диагонали моста, в измерительну883880 0 диагональ которого включена двухканальная схема управления триггером,включенным в цепь исполнительного органа, а каждый канал выполнен в видепоследовательно подключенных в порядке5наименования; блока усилителя- ограничителя, генератора пилообразного напряжения и формирователя импульсов запуска, причем, управляющий вход генератора пилообразного напряжения одногоиз каналов подключен через усилительдемодулятор к измерительной диагоналимоста 2:.Недостатком известного регулятораявляетсч сравнительно сложная настройка 15усилителя-демодулятора и генераторапилообразного напряжения, посредствомкоторого осуществляется "широтное"управление включений триггера по "вертикальному" способу. Параметры упомянутых генераторов в двух каналах должныбыть идептичны,Кроме того, сравнительно сложнаяструктура (большое количество элементов)в обоих кана 1 ах управления не позволяет 25использовать регулятор, в ряду многочислепных случаев, где дополнительно предъявляются требования простоты устройстваи регулирования. При этом качество регу;пирования для регулируемьж инерционныхобъектов низкое,Цель изобретения- упрощение регулятора и улучшение качества регулирования.Указанная цель достигается тем, что,в регулятор температуры, содержащийизмерительный мост с датчиком температуры, источник питания переменного тока,подключенный к питающей диагонали мостаи двухканальный блок управления триггеромвключены в цепь исполнительного органа,введен инвертор, вход которого подключенквыходу триггера, а выход к измерительнойдиагонали моста, причем первый каналдвухканального блока управления содержит последовательно соединенные фазочувствительный селектор, одновибратор иэлемент ИЛИ, второй вход которого связанс выходом фазочувствительного селектора,выходы которого соединены с измерительной диагональю моста, а выход элемента 50ИЛИ- с единичным входом триггера, второй канал управления содержит последовательно-соединенные диод и ключ, выходкоторого соединен с нулевым входом триггера, а анод диода- с одним из выводов 5измерительной диагонали моста, причемуправляющий вход ключа соединен с единичным входом триггера,4На фиг,1 представлена блок-схемапредлагаемого регулятора температуры;на фиг.2- диаграмма процесса регулирования как в переходном режиме (при включении), так и в режиме установившейсятемпературы согласно температуре задания зд,Регулятор содержит измерительныймост 1, в одно плечо которого включендатчик 2 температуры, а в другое- регулятор 3 задания температуры, двухканальный блок управления, в первом каналекоторого фазочувствительный селектор 4входами подключен к измерительной диагонали моста, а выходом- к входам элемента ИЛИ 5, к одному входу непосредственно, а к другому входу- через одновибратор 6, триггер 7 единичным входомподключенный к выходу:элемента ИЛИ 5инвертор 8, входом подключенный к плечутриггера, а выходом- к измерительной диагонали моста 1, которая подключенатакже к последовательно соединенным вовтором канале диоду 9 и ключу 10, выход которого подключен к нулевому входутриггера 7, а управляющий вход объединен с выходом элемента ИЛИ, в плечотриггера 7 включен исполнительный орган11, при этом триггер содержит тиристор12, управляющий электрод которого срединен с минусом источника питания черезрезистор 13, транзистор 14,Регулятор работает следующим образом.Пусть в пусковом режиме Ьключентиристор 12, Исполнительный орган 11при этом оказывается под напряжениемисточника питания за вычетом падениянапряжения на открытом тиристоре 12, Нулевой потенциал преобразуется инвертором 8 в единичный, который передаетсяна измерительную диагональ моста 1,где суммируется с составляющей напряження разбаланса измерительной диагоналимоста, которая с отсечкой отрицательнойполуволны диодом 9 через ключ 10 воздействует управляющий электрод тиристора12В начале переходного периода (привключении) напряжение разбаланса мостамаксимально. Суммируясь с единичнымпотенциалом обратной связи упомянутоенапряжение интенсивно разогревает датчик 2 температуры, обеспечивая такимобразом эффект упреждающего отключения исполнительного органа 1 1 (таккак с более быстрым уменьшением сопротивления в случае нагрева мост 1 балансируется по измерительной диагоналибыстрее, в сравнении со случаем, еслибы датчик температуры не нагревался (фиг,2, точка А). При достижении баланса моста 1 (при максимально разогретом термосопротивлении) и при последующем инерционном увеличении температуры на его измерительной диагонали после достижения баланса 0 - 0 (фиг. 1 ) происходит переворот фазы и разбаланс моста снова начйнает увеличиваться. Переворот фазы (условно принимаем - + фаза) и увеличение разбаланса от нулевого значения баланса вызывает срабатывание фазочувствительного .селектора 4, (точка Б, фиг. 2 ) и срабатывание одновибратора 6 (фиг. 1 ), единичный импульс которого через первый вход элемента ИЛИ 5 поступает на ее выход и вызывает ключевую коммутацию (насыщение) транзистора 14 триггера 7, что выключает тиристор 12, благодаря отсосу тока через транзистор 14.Кроме, того, тиристор выключается по причине запирания ключа 10 от импульса одновибратора 6, что обеспечивает одновременное снижение потенциала управляющего электрода тиристора 12 (токовую отсечку), ввиду запрета на ключ 10, Тиристор 12 в обесточенном состоянии и при нулевом потенциале на управляющем электроде надежно (по окончании импульса) выключается, а транзистор 14 переходит из насыщенного состояния, в режим линейного усиления и обеспечивает прохождение через исполнительный орган 11 малого тока 1 0 в соответствии с величиной сигнала разбаланса моста 1 (при + перевернутой фазе фиг.2). При этом фазочувствительный селектор через первый вход элемента ИЛИ поддерживает ток в нагрузке ниже расчетного. По инерции обеспечивается выход кривой температуры в зону выше температуры уставки с малым перерегулированием, вследствие упреждающего выключения в результате действия максимальной обратной связи (разогрева датчика температуры) В процессе изменения переходного периода на режим стабилизации имеют место процессы: с момента отключения тиристора 12 и выхода транзистора 14 из зоны насыщения по прекращении импульса одновибратора обратная связь, нагреваюшая датчик 2 температуры перестает действовать, так как возникающий на аноде тиристора 12 при его отключении единичный потенциал передается на измерительную диагональ моста 1 через инвертор 8 в виде нулевого потенциала, 3 0 33 20(что также обеспечивает закрытое состояние тиристора 12). При увеличенииразбвланса моста (БВ - кривая темпера-туры; фиг.2) ток транзистора 1.увеличивается с:увеличением разбвланса моста.Кривая температуры объекта после выбега переместится вниз так как расчетное значение максимального тока 1 коммутируемого транзистором, не компенсирует тепловые потери. По достижейииточки В (зоны нечувствительности околобалансного состояния) уменьшающийся всоответствии с уменьшением разбвлвнсамоста ток транзистора 1достигает нулевого значения. Обратная связь с момента выключения тиристора отключена,.а сигнал раэбаланса моста 1 не можетвключить тиристор 12 по управляющемуэлектроду, вследствие закрытого состояния ключа 10, так как с выхода элементаИЛИ поступает сигнал запрета. По достижении баланса моста 1 и носледующем увеличении разбвланса происходит переворот фазы на выходе измерительной диагонали моста 1 и фазочувствительный селектор 4 становится нечувствительным к изменению раэбвлансв,что снимает сигнал запрета с ключа 10и предотвращает коммутацию транзистора 14.Остыввние терморезистора 2 в связис выключением обратной связи с моментавыключения тиристора 12 (точка А, фиг.2)вызывает некоторое повышение его сопротивления. Таким образом баланс моста0-0 смещается в сторону более высокойтемпературы (фиг 2). При увеличении разбаланса на измерительной диагоналимоста в точке Г при перевороте фазы,происходит включение тиристора 12 вып,рямленным током разбвланса моста 1(при наличии высокого напряжения нааноде тиристора 12).Кривая температуры 13начнет поднима ться. В точке подостижении баланса при + переворотефазы, тиристор 14 вновь отключается итроцесс повторяется с тем отличием отпредыдущего, что каждое новое включение- отключение тиристора сопровождается изменением периода включения ьг.твк как разогрев - остывание,) терморезистора от действия оборотной связипроисходит при разных начальных условиях его состояния при изменении скввжфф ности в пределах О СК ( 1.Коммутация исполнительным органом10 малых токов посредством транзистора14, которые возникают только при + пе ревороте фазы в соответствии с величиной разбаланса на измерительной диагонали моста, и вследствие некоторой +компенсации потерь рассеяния дополнительно сглаживают релейный характеррегулирования с переменной скважностьювключения. Это эквивалентно упреждающему воздействию на объект регулирования в области перерегулирования, когдавектор кривой температуры направленвниз. В аналоговом изображении это эквивалентно подключению интегрируюпегозвена.Таким образом, уменьшается зона"рыскания" и увеличивается качество ре,нцгулирования и точность. Упрощается настройка регулятора, которая сводится восновном к тарировке терморезистора иразметке шкалы задания переменного резистора в плече моста в соответствии свеличиной тока "поджига" на управляющемэлектроде конкретного тиристора. Предлагаемый регулятор температуры также отличается от.известного по количествуиспользованных в его структуре элементов, и по сложности этих элементов,и может быть отнесен к регуляторам сизменяющейся структурой: периодическийхарактер подключения обратной связи спеременной скважностью, дополнительнаякомпенсация потерь тепла посредствомкоммутации транзистора в зависимостиот амплитуды выбега с упреждающимвоздействием в области уменьшения кривой температуры объекта,Таким образом, уменьшается колебательность процесса регулирования для объектов различной инерционности, что существенно расширяет область применения регулятора,5 Формула изобретенияРегулятор температуры, содержащийизмерительный мост с датчиком температуры, источник питания переменного тока,1 о подключенный к питающей диагоналимоста и двухканальный блок управлениятриггером, включенным в цепь исполнительного органа, о т л и ч а ю ш и й с ятем, что, с целью упрощения и повышенияточности регулятора, он содержит инвертор,вход которого подключен к выходу триггера, а выход - к измерительной диагонали моста, причем первый канал двухканадьного блока управления содержитпоследовательно соединенные фазочувствительный селектор, одновибратор и элементИЛИ, второй вход которого связан с выходом фазочувствительного селектора,входы которого соединены с измерительнойдиагональю моста, а выход элемента ИЛИ:с единичным входом триггера, второйканал управления содержит последовательно- соединенные диод и ключ, выходкоторого соединен с нулевым входомзотриггера, а анод диода - с одним из,выводов измерительной диагонали моста,причем управляющий вход ключа соединенс единичным входом триггера.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССРМ 463953, кл, С 05323/24, 1973.2. Авторское свидетельство СССРИо 662918, кл. С)05 1) 23/24, 1978.