Устройство для регулирования температуры

Союз СоветскикСоциапнстическикРеспублик СВИДЕТЕЛЬСТВ ОРСКО(22)Заявлено 28.07 ф 80 (21) 2963314/18-2 исоелинением заявки М 3/30 арствснныл квинт 3)Приоритет ко делам нзоб н открытОпубликовано 07,05.82. Бюллетень М 17 Дата опубликования описания 07,05. 82 еннй 3) УДК 621.555.(54 СТВО ДЛЯ РЕГУЛИРОВАНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ Изобретение относится к автоматическому регулированию и может быть использовано для автоматического поддержания температуры различных оГ кт.,в, содержащих электронагревательные элементы.По основному авт,св. Н 486306 известно устройство для регулирования температуры, содержащее задатчик и датчик температуры, усилитель постоянного тока, первый вход кото"то рого соединен с задатчиком, а вто-; рой - с датчиком температуры, исполнительный элемент, в качестве которого может, в частности, исполь 5 зо вать ся сими стор, включенный последовательно с нагревательным элементом в цепь источника переменного тока 11.Данное устройство имеет пониженную надежность в связи с возникновением постоянной составляющей тока через источник переменного тока при температурах, близких к заданной,когда симистор переходит в режим. импульсного включения. Это обусловлено различной чувствительностью симистора к току управления при положительной и отрицательной полуволнах напряжения источника питания, приводящей к неодинаковым углам включения симистора в разные полу- периоды при одном и том же токе управления, Появление постоянной составляющей тока через источник переменного тока приводит к перегруз" ке последнего и, следовательно, сни" жает надежность устройств.Цель изобретения - повышение на" дежности устройства за счет уменьшения постоянной составляющей тока через источник переменного тока при температурах, близких к заданной.Указанная цель достигается тем, что устройство регулирования температуры при использовании в качестве исполнительного элемента симистора содержит включенные последовательно92663 3ВЯ-триггер и первый Формирователь импульсов управления, а также включенные последовательно между выходом первого формирователя импульсов управления и первым входом ЙБ"тригге ра триггер со счетным входом и второй формирователь импульсов управления, причем второй вход ВЯ-триггера соединен с выходом усилителя постоянного тока, выход первого Фор мирователя импульсов управления связан с управляющим электродом симистора, а второй вход - с одним из выводов нагревателяНа фиг. 1 представлена блок-схема 15 предлагаемого устройства; на фиг. 2 в . пример блок-схемы первого формирователя импульсов; на фиг. 3- эпюры, поясняющие работу устройства,Устройство (Фиг.1) содержит задат чик 1 и датчик 2 температуры, усилитель 3. постоянного тока, первый вход которого соединен с задатчиком 1 тем" пературы, а второй - с датчиком 2 температуры, усилитель 4 мощности, 25 симистор 5, включенный последовательно с нагревательным элементом 6, подключенным к зажиму 7 источника переменного тока, управляющий вход симистора 5 соединен с выходом уси лителя 4, ВБ-триггер 8, первый формирователь 9 импульсов, триггер 10 со счетным входом и второй формирователь 11 импульсов. Я-вход ВЯ-триггера 8 соединен с выходом усилителя 3 постоянного тока, а прямой выходс первым входом первого формирователя 9 импульсов, второй вход которого соединен с шиной 7 источника переменного тока. Выход первого форми- щ рователя 9 импульсов подключен ко входу усилителя 4 и входу триггера 10 со счетным входом, прямой выход триггера соединен со входом второго формирователя 11 импульсов, выход которого подключен к Й-входу ЙЯ- триггера 8.1Задатчик 1 температуры может быть выполнен на базе потенциометра, запитанного от источника постоянного тока. В качестве датчика 2 температуры может использоваться термопара, Усилитель 3 постоянного тока может быть выполнен на базе стандартного операционного усилителя, Усилитель И 4 мощности может быть построен на согласующем транзисторном каскаде, ВЯ-триггер 8 и триггер 10 -стандартные элементы., например, серийные интегральные микросхемы типаК 155 ТМ 2 бКО.348,006 ТУ и К 155 ТМ 2бКО,349.006 ТУ соответственно. Второй формирователь 11 импульсов можетбыть реализован на основе ждущегомультивибратора,Первый формирователь.9 импульсов(фиг,2) содержит формирователь 12прямоугольных сигналов, Формирователь 13 импульсов от переднего и заднего фронтов сигнала, элемент 2 И 14и ждущий мультивибратор 15, Входформирователя 12 прямоугольных сигналов соединен с шиной 7 источника переменного тока, а выход - со входомформирователя импульсов 13. Выходформирователя 13 импульсов соединенс первым входом элемента 2 И 14, второй вход которого соединен с прямымвыходом ВЯ-триггера 8, а выход - совходом ждущего мультивибратора 15,Выход ждущего мультивибратора 15 подключен ко входу усилителя 4 и входу счетного триггера 10.формирователь 12прямоугольных сигналовможет быть выполнен на базе стандартного операционного усилителя, переключающегося припереходе входного синусоидальногосигнала через нуль. Элемент 2 И 14 стандартный логический элемент, например, серийная интегральная микросхема типа К 155 ЛИ бКО.348.006 ТУ. Устройство работает следующим образом,Сигналы с 1 задатчика температуры (фиг.Зс 1, 1) и с датчика 2 температуры (фиг За й ) поступают на входы усилителя 3 постоянного тока, который осуществляет сравнение входных сигналов и усиление разностного сигнала до величины (фиг.3 Б ), необходимой для управления Р 5-триггером 8 по его Б-входу. При температуре обьекта регулирования, существенно меньшей по сравнению с заданной, что, например, имеет место в начале работы устройства при .его включении, разностный сигнал вызывает появление на выходе усилителя 3 сигнала, соответствующего уровню логического "0" по отношению к Я-входу ВЯ-триггера 8, Этот сигнал обеспечивает переключение ВЯ-триггера 8 в единичное состояние, Единичный сигнал (фиг.3 Ь) на прямом выходе Ю-триггера 8 разрешает926632 Формула изобретения запуск симистора 5 импульсами(фиг.3 ъ ), вырабатываемыми первым формирователем 9 импульсов при каждом переходе через нуль синусоидального напряжения (фиг. 3 д ) источника 5 переменного тока и усиливаемымиусилителем 4 до уровня, достаточного для надежного включения симистора 5 в начале каждого полупериода напряжения питания. При этом к на- В гревательному элементу 6 прикладывается полное напряжение через шину 7 источника переменного тока.Выходные импульсы (фиг,3 ь) первого формирователя 9 импульсов обес печивают одновременно с запуском симистора 5 и запуск триггера 10.Каждый нечетный импульс на входе триггера 10 переключает последний из нулевого состояния в единичное . 20 (фиг 3 В), Единичный сигнал на прямом выходе триггера 10 не изменяет состояние второго формирователя 11 импульсов. Каждый четный импульс на входе триггера 10 переключает 25 его из единичного состояния в нуле" вое. Отрицательным фронтом нулевого сигнала на прямом выходе (фиг.3 в ) триггера 10 осуществляется запуск второго формирователя импульсов 11, зц на выходе которого вырабатывается нулевой импульсный сигнал (фиг,3 Ф ) прикладываемый к Я-входу ВБ-триггера 8, Этот сигнал не изменяет состояние. ЙЯ-триггера 8, пока на его Я-входе з действует нулевой потенциальныйсигнал,По мере повышения температуры объекта регулирования разностный сигнал уменьшается и при температурах 40 близких к заданной, сигнал на выходе усилителя 3 начинает возрастатьвплоть до ограничения на уровне, со.ответствующем максимальному значению логической "1" на 5-входе ЙБ" 4 з триггера 8. При переходе уровня сигнала на выходе усилителя 3 через границу между "0" и "1" прекращает" ся удержание ЙЯ-триггера 8 по Я-входу в единичном состоянии, в результате чего он опрокидывается в нулевое состояние по Й-входу очередным импульсом с выхода второго формирователя 11 импульсов. 6В установившемся режиме поддержание заданной температуры обеспечивается путем апериодического включения симистора 5, Причем независимоот продолжительности включения симис"тор 5 всегда включается в началеодного(нечетного - положительногоили отрицательного) полупериода, авыключается в конце другого (четного - соответственно отрицательногоили положительного) полупериоданапряжения питания (фиг,3 3) . Включение симистора 5 в течение полногопериода напряжения питания сопровождается уменьшением до минимума пос"тоянной составляющей тока через ис"точник переменного тока в процессеизменения температуры во всем диапазоне регулирования и, в частности,при температурах близких к заданной.Вследствие этого надежность предлагаемого устройства оказываетсявыше по сравнению с известными устройствами,Устройство для регулирования температуры по авт,св. 1486306, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с цельюповышения надежности устройства прииспользовании в качестве исполнительного элемента симистора, оно содержит включенные последовательно ЙБтриггер и первый формирователь импульсов управления, а также включенные последовательно между выходомпервого формирователя импульсовуправления и первым входом Ю-триггера триггер со счетным входом ивторой формирователь импульсовуправления, причем второй вход ЙЯтриггера соединен с выходом усилите.ля постоянного тока, выход первогоформирователя импульсов управлениясвязан с управляющим электродом симистора, а второй вход - с однимиз выводов нагревателяИсточники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССРй 486306, кл. С 05 Р 23/30 30 09 75926632 Составитель А.Зарубинактор Л,Пцелинская Техред Ж. Кастелевич К ор В. Синицк одписное акаэ ППП "Патент", г, Ужгород, ул. Проектная,илиа 981/40 Тираж ВНИИПИ Государств по делам изобре 13035 Москва, ЖР