Регулятор температуры

Союз СоветскикСоцивиистическикРеспублик ТОРСКО СВИДЕТЕЛЬСТВБюллетеньОпубликован бретенн в де и открыт опубликования описания 05.07.81 72 Авт фе. Д льце Л зобретения 71) Заявител ЕМПЕРАТУР 4) РЕ ГУЛЯТ 20 Государственное специаль теплофизического Изобретение предназначено для использования в системах автоматической стабилизации температуры объектов.Известны регуляторы, содержащие датчик регулируемого параметра - термочувствительный элемент, усилительно-преобразующее устройство, регулирующий элемент- электромагнитное реле - и исполнительный элемент - нагревательный или в виде термоэлектрической батареи, работающей в режиме нагрева или охлаждения в зависимости от полярности прикладываемого напряжения 11,Г 2)и ГМ.Недостатками известных регуляторов являются низкая точность поддержания температуры объекта, определяемая позиционным законом регулирования, и низкая надежность, определяемая ограниченным числом переключений контактов электромагнитного реле.Цель изобретения - повышение точности и надежности регулятора,Поставленная цель достигается тем, что в регулятор температуры, содержащий датчик и задатчик температуры, подключенные через усилитель разбаланса ко входу компаратора, выходом связанного со входом ое конструкторское бюроприборостроения релейного элемента, контакты которого включены по мостовой схеме с термоэлектрической батареей в выходной диагонали и источник питания, введены последовательно соединенные широтно-импульсный модулятор и усилитель мощности, через выходной каскад которого входная диагональ мостовой схемы соединена с источником питания, причем вход широтно-импульсного модулятора связан с выходом усилителя разбаланса, а также тем, что и широтно- импульсный модулятор содержит последовательно соединенные генератор пилообразного напряжения, сумматор, первый компаратор и элемент ИЛИ, а также второй компаратор, входом подключенный ко входу первого компаратора, а выходом - ко второму входу элемента ИЛИ, второй вход сумматора соединен со входом модулятора, а выход элемента ИЛИ с выходом модулятора.На фиг. 1 представлена блок-схема релейного регулятора температуры; на фиг. 2- диаграммы напряжений и тока, протекающего через термоэлектрическую батарею, в функции регулируемого параметра (температуры); на фиг. 3 - схема релейногоФормула изобретения регулятора с реализацией отдельных его узлов; на фиг, 4 - диаграммы напряжений и токов для схемы фиг. 3.Релейный регулятор температуры . содержит датчик 1, задатчик 2 температуры, усилитель 3 разбаланса, компаратор 4, релейный элемент 5, широтно-импульсный модулятор 6, усилител 7 мощности с выходным каскадом 8, мостовую схему 9 с размыкающими контактами 10 и 11 и замыкающими контактами 12 и 13, термоэлектрическую батарею 14,Широтно-импульсный модулятор схемы регулятора с расширенной зоной нечувствительности (фиг. 3) содержит генератор 15 пилообразного напряжения, сумматор 16, первый и второй компараторы 17 и 18, элемент ИЛИ 19.Релейный регулятор температуры работает следующим образом.При помощи задатчика 2 производится установка эталонной величины регулируемого параметра - температуры статирования - на одном из входов усилителя 3 разбаланса. На второй вход усилителя 3 подается сигнал с датчика 1. Сигнал рассогласования (датчика и задатчика), усиленный в К раз при помощи усилителя 3 одновременно подается на компаратор 4 и вход широтно-импульсного модулятора 6, который вырабатывает импульсы постоянной амплитуды и с длительностью., зависящей от величины выходного сигнала усилителя 3. Сигнал с выхода широтно-импульсного модулятора б поступает на усилитель мощности и далее на выходной каскад на транзисторе 8, в коллектор которого включена вершина одной диагонали мостовой схемы 9, образованной контактами 10 - 13, к другой вершине этой диагонали подключен положительный полюс источника питания Ещ а термоэлектрическая батарея 14 включена в другую диагональ мостовой схемы 9, При этом широтно-импульсный модулятор 6 формирует пропорциональный закон, повышающий точность регулирования температуры. Коммутацией контактов управляет компар;.тор 4, переключение которого происходит в момент отсутствия тока через термоэлектрическую батарею и контакты релейного элемента 5. При этом происходит изменение полярности тока через термоэлектрическую батарею.На диаграммах (фиг. 2) в функции регулируемого параметра - температуры - обозначены кривые 20, 21 и 22 выходных напряжений, соответственно усилителя 3, компаратора 4 и широтно-импульсного модулятора 6, и кривая 23 тока, протекающего через термоэлектрическую батарею 14.Расширение зоны нечувствительности происходит следующим образом,Усиленный сигнал рассогласования поступает на вход сумматора 16, на второй вход которого подается сигнал с генератора 15 пилообразного напряжения. Суммар 5 1 о 15 2 о 25 зо 35 4 О 45 50 ный сигнал с выхода сумматора 16 подаетсяна первые входы компараторов 17 и 18зон регулирования, на вторые входы которых подаются опорные напряжения соответственно 110 и 1 ,определяющие зону ренулирования. В момент нахождения суммарного сигнала в зоне срабатывания компараторов 17 и 18 на их выходах, одном илидругом, вырабатываются импульсы, длительностью пропорциональные сигналу рассогласования, которые через элемент ИЛИ 19поступают на усилитель 7 мощности. Компараторы 17 и 18 зон регулирования формируют выходную характеристику регуляторас зоной нечувствительности.Кривая 24 (фиг. 4) показывает зависимость выходного напряжения усилителярассогласования от величины входного регулируемого параметра, кривая 25 - зависимость выходного напряжения генератора 15 в функции времени, кривая 26 -зависимость суммарного напряжения сумматора 16 в функции времени, 1.1 , ьоии Б - опорные напряжения соответственно компараторов 17, 18 и 4, кривые 27и 28 изображают зависимость соответственно входных напряжений комп араторов 17и 18 от величины входного регулируемогопараметра, кривая 29 - зависимость выходного напряжений элемента ИЛИ 19 от входных напряжений компараторов 17 и 18, кривая 30 - зависимость выходного напряжения компаратора 4 от величины входногорегулируемого параметра, кривая 31зависимость тока, протекающего через исполнительный элемент, от величины входного регулируемого параметра.Использование широтно-импульсногомодулятора позволяет повысить точность регулирования температуры, а осуществлениереверса тока, протекающего через термоэлектрическую батарею в момент нахождения выходного транзистора усилителя мощности в закрытом состоянии, повысить надежность регулятора.Экономический эффект может быть получен в процессе эксплуатации предлагаемогоизобретения за счет улучшения метрологических и эксплуатационных характеристикрегулятора,Предлагаемый регулятор температуры посравнению с известными регуляторами обладает большей точностью поддержаниятемпературы, что достигается введениемширотно-импульсного модулятора и усилителя мощности и, большей надежностью,что достигается тем, что реверс напряжения,прикладываемого к исполнительному элементу, осуществляется в момент отсутствиятока через исполнительный элемент. 1. Регулятор температуры, содержащийдатчик и задатчик температуры, подклю842745 Риг. 1 ченные через усилитель разбаланса ко входу компаратора, выходом связанного со входом релейного элемента, контакты которого включены по мостовой схеме с термоэлектрической батареей в выходной диагонали и источник питания, отличающийся тем, что с целью повышения точности регулятора, он содержит последовательно соединенные широтно-импульсный модулятор и усилитель мощности, через выходной каскад которого входная диагональ мостовой схемы соединена с источником питания, причем вход широтно-импульсного модулятора связан с выходом усилителя разбаланса.2. Регулятор по п. 1, отличающийся тем, что широтно-импульсный модулятор содержит последовательно соединенные генератор пилообразного напряжения, сумматор,первый компаратор и элемент ИЛИ, а также второй компаратор,входом подключенныйко входу первого компаратора, а выходом -ко второму входу элемента ИЛИ, второйвход сумматора соединен со входом модулятора, а выход элемента ИЛИ - с выходоммодулятора.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Кейн Б. М. Конструирование терморегуляторов. Сов. Радио, 1971, с. 77.10 2. Информационный листок Мо 0615 - 71.Сер. 12 - 08. Изд-во Всесоюзного научноисследовательского института межотраслевой информации.3. Венгеровский Л. В. и Вайнштейн А. Х,д Системы термостати рова ния в радиоэлектронике, Л., Энергия, 1969, с. 27.842745 1 30 ьЛ. Птйкас Бу яга комитетаи открытшская набод, ул. П 113035, лиал П д. 4/5 оектная, Составите я Техред А. Б Тираж 940 ПИ Государственного делам изобретений Москва, Ж - 35, Рау П Патент, г. УжгоРедактор Н. КешелЗаказ 5098/57ВНИИ 1 Р" новаКорректор Подписное СССР ий