Устройство для регулирования температуры резистивного нагревателя

(19) 1.9 1)4 С 0 ТЕНИ ий нстивовст и ла,исти в сель в И.П.Карплюк,ин,Медиковский 1979.ССР1987. 2 в ОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР(71) Львовский политехничетут им. Ленинского комсомокий сельскохозяйственный иМосковский институт инженекохозяйственного производсим. В,П.Горячкина(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕГУЛИРОВАНИЯТЕМПЕРАТУРЫ РЕЗИСТИВНОГО НАГРЕВАТЕЛЯ(57) Изобретение относится к систе мам автоматического регулирования т Изобретение относится к системам автоматического регулирования, температуры и может быть использовано для регулирования температуры в процесса с заданными температурно-временными характеристиками и, в частности,. для инфракрасного обогрева животных.Цель изобретения - уменьшение ко, - лебаний напряжения в питающей сети.На фиг, 1.изображена структурная схема предлагаемого устройства; на фиг.2 - схема силового блока,пературы,. в частности для инфракрасного обогрева животных. Цель изобретения - уменьшение колебаний напряжения в питающей сети, Устройстводля регулирования температуры реэнстивного нагревателя содержит блоксигхрониэации, целитель частоты, цифровой эадатчик температуры, выключатель, блок памяти, цифровой датчиктемпературы, силовой блок, нагреватель, задатчик временньп; интервалови цифровой вольтметр. Устройствообеспечивает автоматическое поддержание и требуемый закон изменениятемпературы перегрева и длительностьцикла обогрева с заданной точностьюв зависимости от возраста животныхи температуры окружающей среды. Вустройстве устранены значительные колебания напряжения, возникающие всельских распределительных сетях прирегулировании активной нагрузки. Устройство (фиг. 1) содержит блок, 1 синхронизации,. делитель 2 частоты, цифровой задатчик 3 температуры, ычитатель 4, блок 5 памяти, цифровсой датчик 6 температуры, силовой блок .7, нагреватель 8, эадатчик 9 врес менных интервалов, цифровой вольтметр 10. Силовой блок (фиг.2) содержит входы 11-14 и выходы 15 и 16, счетчик 17, инвертор 18, триггер 19, элемент 2 ИЛИ - НЕ 20, усилитель 21, импульсный трансформатор 22, согла 1474617сующие блоки 23. 1 и 23,2, компаратор24 с демпфирующими диодами на входе,элемент 25 зацержки, инвертор 26,триггеры 27, 1 и 27.2, .одновибратор28 с времязадающей КС-цепью, тиристорный ключевой элемент 29, к выходу15 силового блока параллельно нагревателю 8 подсоединена конденсаторнаябатарея 30, другие электроды нагревателя и батареи соединены с нулевымпроводом 16 питающей сети.Блок 1 синхронизации формируетпоследовательность импульсов,длительность которых задается времязадающими цепями одновибратора., а временное расположение в . переходами напряжения питающей сети через нуль вобоих направлениях.Начало процесса сопровождаетсясбросом в нулевое состояние всехтриггеров делителей. Цепи сброса,а также ускоренной. установки делителей делителя 2 частоты, необходимой при пропадании напряжения питающей сети в случае аварии, цени управления цифровым вольтметром, атакже устройства индикации текущеговремени выращивания не показаны,Устройство работает следующим;образом,Блок 1. синхронизации формируетимпульсы с частотой, равной удвоенной,частоте сети С выхода делителя2 частоты коды, соответствующие пересчитанному в требуемое. число разколичеству импульсов блока 1; (т.е.текущему моменту времени выращивания С),-поступают на адресные входызадатчика 3 температуры и задатчика9 врежнных интервалов соответственно.Задатчики 3 и 9 формируют сигналыуправления (" Включение", "Выключение","Интенсивность" ) нагревателем 8, вкачестве которого используются инфракрасные излучатели, в соответствиис хранящейся в памяти задатчиковпрограммой обогрева.На первом выходе задатчика 3 формируются сигналы, соответствукщиевеличинам необходимых для данного(например, возраст выращиваемыхживотных С = В) перегревов П = В).Сформированные таким образом сигналыуправления (П) поступают на входыуменьшаемого вычитателя 4, а на еговходы вычитаемого поступают сигналы;с датчика 6 температуры (Т"), определяемые средней температурой окружающей среды в помещении выращивания в данное время . На выходах вычитателя 4 образуется сигнал (код), соответствукщий необходимому для данного возраста (В) и температуры окружающей среды (Т ) воздействию Р (Р=П-Т).Сигнал (код) Р поступает на блок 5 памяти, представляющий собой ПЗУ, который по совокупности сигналов Р, сигналов (кодов) цифрового вольтметра 10 (Ч), а также имеющейся информации о характеристиках нагревателей 8 (Е), помещения выращивания (Б) и вида выращиваемых животных (Ж) формирует сигнал М, соответствующий требуемому перегреву (П) для данного возраста (В) и вида (Ж) выращиваемых животных в данном помещении (Б) при температуре окружающей среды (Т ) и величине напряжения (Ч) питающей сети, измеренных в данный момент временидатчиком 6 и вольтметром 10. Следовательно, М=Р (2,Б,Ж, Р,Ч) .Сигналы с второго выхода задатчика 3 и второго выхода делителя 2 частоты управляют адресными входами задатчика 9, на выходе которого образуется сигнал (Л), соответствующий длительности и времени наступления пауз в циклах обогрева, необходимых при данном возрасте (В) выращиваемых животных данного вида (Ж) в данном помещении (Б). При этом Л = Г (В, Ж, Б). Временная диаграмма суточного цикла воздействия формируемая под управлением сигналов (кодов),.поступающих с выходов делителя 2 частоты и задатчика 3.Сигнал Л на выходе задатчика 9 временных интервалов может принимать значения логических "0" или "1", Если на вход 12 силового блока 7 с выхода задатчика 9 поступает сиг-. нал, равный логической " 1", он независимо от состояния других входов силового блока 7 производит выключение .нагревателей 8.Сигнал (код) М; с выхода блока 5 памяти поступает на вход 11 силового блока 7 и вызывает на его выходах 15 и 16 воздействие соответствующей М; интенсивности.Блок 7 осуществляет согласование нагревателей 8 через входящие в его состав силовые ключи на базе тирис5торов 29 с трансформаторным управле нием с выходами блока 5 памяти, задатчика 9 и блока 1 сигнализации. Количество полупериодовтока, "пропускаемых" блоком 7 в нагреватели 8, равно величинам кодов М;, сформированным на выходе блока 5 (входе 11 блока 7). При наличии управляющего сигнала с выхода задатчика 9 (логичаская "1") на входе 12 блока 7 (импульсы тока "не пропускаются" блоком 7 в нагреватели 8) Формируется пауза в процессе обогрева животных. С целью экономии электрической мощности, рассеиваемой на тиристорных ключах 29 блока 7, схемы ориентированы на широтно-импульсный метод регулирования, при котором число "пропускаемых" полупериодов равно величине сформированного блоком 5 кода М;, а их временное расположение зависит от момента перехода напряжения питающей сети через нуль (вход 13.блока 7) и схемной реализации блока 7Предложенный вариант исполнения блока 7 (фиг,2) позволяет "пропускать" в нагрузку либо все пропускаемые импульсы от 1-.го до М-го (Мштук, М " И , И - период регулирования в начале периода регулирования), либо в конце регулирования импульсы с номерами от (М - М)-. го. до Н -го.По сигналу с выхода делителя 2 частоты на вход 14 силового блока 7.триггер 19 через инвертор 18 устанавливается в "О", одновременно в счетчик 1 на.информационные. входы 11 заносится код с выхода блока 5 памяти (информация об интенсивности обогрева животных). После этого на- чинается счет импульсов, поступающих на счетный вход счетчика 17 через вход 13 с блока 1 синхронизации, Количество разрядов счетчика выбрано так, чтобы его переполнение наступало через Ир-М импульсов блока 1, триггер 19 устанавливается в "1", разрешая прохождение импульсов на вход усилителя 2.1.через элемент 2 ИЛИ-НЕ 20 с блока 1 синхронизации или от одновибратора 28.С приходом импульса управления, синхронного с переходом напряжения питающей сети через нуль, на управляющих электродах тиристоров возникает. положительное относительно их катодов отпирающее напряжение и 1474617 6открывается тот из тиристоров, нааноде которого присутствует в данныймомент положительное относительнокатода напряжение.В следующий полупериод напряжения Ч отпирается другой из тиристоров.В момент, когда напряжение на катоде снижается до напряжения удержания и тиристор должен выключаться,компаратор 24 (получив сигналы черезсогласующие блоки 23) формирует насвоем выходе перепад напряжения соответствующей полярности. По любомуиз Фронтов этого перепада устанавливаются в "1" либо триггер 27.1, либотриггер 27.2 (через инвертор 26),Сигналы с инверсных выходов триггеров20 27 запускают одновибратор 28, форрующий импульсы, длительность которыхопределяется параметрами КС-цепи одновибратора, а временное расположение - моментом наступления равенства26 напряжений на "входе" н"выходе" парытиристоров 29. Импульсы одновибратора возвращают соответствующий триггер 27 в "0" и через элемент 2 ИЛИ-НЕи усилитель "подпитывают" управляющие электроды тиристоров 29, препятствуя прекращению тока в нагрузке отмомента наступления равенства снижающегося по модулю напряжения Ч снапряжением на нагрузке 8 до очередного перехода Ч, через нуль.в каж 35дом иэ полупериодов. Ток в нагрузкупропускается во все М полупериодовнапряжения питающей сети за периодрегулирования. Схема позволяет уменьшить расход электроэнергии за счетуменьшения мощности, выделяемой наэлементе 29. Угол отсечки в выходномотоке не превьппает 4-60 в связи стем, что анодное напряжение, достаточное для включения тиристоров, непревьппает 7-10 В,Мощность, пропускаемая в нагреватели 8, может. составлять величины В 0 порядка десятков .киловатт.Таким образом, устройство обеспечивает автоматическое поддержаниеи требуемый закон изменения температуры перегрева (П) и длительностьциклов обогрева (Т) с заданной точностью в зависимости от возрастаживотных (В) и температуры окружающей среды (Т ) в данном помещениидля выращивания (Б) при изменениинапряжения питающей сети 7, в широких пределах.Формула изобретенияУстройство для регулирования температуры резистинного.нагревателя, содержащее. цифровые датчик и задатчик температуры, вычитатель,. делитель Частоты, блок, синхронизации, блок памяти, задатчиквременных интервалов, цифровой вольтметр, нагреватель и силовой блок, который содержит, счетчик, инвертор, первый триггер, уси- литель, тиристорный ключевой элемент, вход уменъшаемого вычитателя соединен с одним из выходов задатчика температуры, вход вычитаемого соединен с выходом цифрового датчика температу.ры, выход вычитателя подключен к одному из входов блока памяти, входы блока синхронизаЦии и цифрового вольтметра соединены с сетью переменного тока, выход цифрового вольт. метра подключен к второму входу блока памяти, выход которого соединен с установочным входом силового блока, гасящий, счетный и управляющий входы которого подключены соответственно к выходам задатчика временных интервалов, блока синхронизации и первому выходу делителя частоты, второй выход которого подключен к первому входу задатчика временных интервалов, второй вход которого соединен,:с другим выходом цифрового задатчика температуры, соединенного входом с третьим ныходом делителя частоты, вход которого. подключен к выходу блока синхронизации, в силовом блоке информационные входы счет" чика, его К-вход и счетный вход являются соответственно первым, вторым и третьим входами силового блдка, Ь-вход счетчика является четвертым входом силового блока и соединен с входом инвертора, выход которого соединен с К-входом первого триггера, Б-вход которого соединен с выходом Перенбс счетчика выход уси лителя соединен с началом.первичной обмотки,трансформатора выходного каскада, конец которой соединен с источником постоянного напряжения, первичная обмотка траисфарщтора зашунтирована демпфирующим диодом,начало первой. вторичной обмоткитрансформатора соединено с управляющим электродом первого тиристора,катод которого соединен с концом,первой вторичной обмотки и анодомнторого тиристора,упранляющий электрод которого соединен с концом второй вторичной обмотки трансформатора, своим началом соединенной с анодом первого тиристора и катодом второго тиристора, первый выход силового блока через нагреватель подключен 15 к нулевой шине питающей сети, к фазной шине которой подключен второйвыход силового блока, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью уменьшения колебаний напряжения в питаю О щей сети, параллельно нагревателювключена конденсаторная батарея, ав силовой блок введены первый и второй согласующие блоки, компаратор,демпфирующие диоды, второй, третий 25 триггеры, элемент задержки, иннертор, одновибратор, элемент. 2 ИЛИ-НЕ,причем входы комнаратора зашунтированы демпфирующими диодами, включенными встречно-параллельно, выход ком паратора соединен со, счетным входом второго триггера и через элементзадержки и инвертор - со счетнымвходом третьего триггера, инверсныевыходы триггеров соединены с управляющими входами одновибратора, выход 35которого соединен с К-входами второго и третьего триггеров и с однимиз входов одной полонины элемента2 ИЛИ-НЕ, один из входов другой половины элемента 2 ИЛИ-НЕ соединен стретьим входом силового блока, другие входы обеих половин элемента2 ИЛИ-НЕ и синхронизирующий вход одновибратора соединены с выходом перного триггера, выход элемента 2 ИЛИ-НЕсоединен с входом усилителя, началовторой вторичной обмотки трансформатора через первый согласующий блоксоединено с пррвым выходом силовогоблока, конец первой вторичной обмотки трансформатора через второй согласующий блок подключен к второму выходу силового блока, вторые выходысогласующих блоков соединены с соответствующими входами компарато -ра.1474617 гю Составитель В.ШефтельРедактор В.Данко Техред М.Дидык Коррект атай . аж 78 3 1892 45 Государственного комитета по изоб 113035, Москва, Ж, Ра В роизводственно-издательский комбинат "Патент", г.ужгород, ул. Гагарина,101 21 О й (1) 77 Я 12 Подписноеениям и открытиям при ГКНТ СССРкая наб., д. 4/5