SU1432475A1 - Устройство дл регулировани температуры с самоконтролем - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к автоматике , конкретно к технике автоматического регулировани  температуры, и может быть использовано в системах термостатировани  с самоконтролем. Цель изобретени  - расширение функциональных возможностей устройства за счет контрол  работоспособности его узлов. Устройство содержит трансформатор 1 с вторичными обмотками 2 и 3, выпр мительный диод 4, задатчик 5 и датчик 6 температуры, дифференциальный усилитель 7, второй 8 и третий 9 конденсаторы, резистор 10 обратной св зи, первый делитель 11 напр жени , стабилизатор 12 напр жени , усилитель 13 мощности, первый конденсатор 14, второй делитель 15 напр жени , нагреватель 16, двухпороговый компаратор 17, формирователь 18 импульсов, триггер Шмитта 19, элемент ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 20,. элемент И 21, корректирующий конденсатор 22. Напр жение на нагревателе 16 контролируетс  двухпорого- вым компаратором 17. Результат контрол  сравниваетс  с состо нием стабилизатора 12 напр жени , контролируемым триггером ИЫитта 19. При различных значени х сигналов на выходах двухпорогового компаратора 17 и триггера Шмитта 19 формируетс  сигнал отказа устройства. 3 ил. иэ (Л щ 4 СО to 4 01 Ifnxai

Description

Изобретение относитс  к автоматике , конкретно к технике автоматического регулировани  температуры, и мо- жет быть использовано в системах тер- мостатировани  с самоконтролем.

Цель изобретени  - расширение функциональных возможностей устройства за счет контрол  работоспособности его узлов.

На фиг,1 представлена функциональна  схема предлагаемого устройства; на фиг,2 - функциональна  схема формировател  импульсов; на фиг.З - передаточна  характеристика двухпоро- гового компаратора.

Устройство содержит трансформатор 1 с вторичными обмотками 2 и 3, включенными встречно, вьшр мительный диод 4, задатчик 5 температуры, датчик 6 температуры, дифференциальный усилитель 7, второй 8 и третий 9 конденсаторы , резистор 10 обратной св зи, первый делитель 11 напр жени , стаби- |лизатор 12 напр жени , усилитель 13 |мо1цности, первый конденсатор 14, вто- |рой делитель 15 ;напр жени  , нагреватель 16, двухпороговый компаратор 17, формирователь 18 импульсов, триггер Шмитта 19, элемент ИСКХПОЧАЮЩЕЕ ИЛИ 20, элемент И 21, корректирующий кон- |денсатор 22, инверторы 23 и 24, ин- . |тегрирующую цепь 25, элемент 2И-ИЛИ- НЕ 26.

Выпр мительный диод 4 производит однополупериодное выпр мление переменного намрйжани . Конденсаторы 8 и 9 необходимы дл  формировани  пилообразных напр жений, амплитуды которых пропорциональны заданной и истинной температурам объекта соответственно. Первый делитель 11 напр жени  необходим дл  создани  требуемого режима по посто нному току дл  входа управлени  отключением стабилизатора 12 напр жени . Последний предназначен одновременно дл  усилени  выходного сигнала дифференциального усилител  7 по мощности и формировани  пропорционального закона регулировани .

Усилитйль 13 мощности на транзис- .торе усиливает выходной сигнал стабилизатора 12 напр жени  по мощности. Первый конденсатор 14 образует положительную обратную св зь по переменному току. Второй делитель 15 напр - жени   вл етс  делителем обратной св зи дл  стабилизатора i 2 напр жени . Компаратор 17  вл етс  пвухпоро

5

0

5

0

5

0

5

0

5

говым: если (апр жение иа его входе лежит в пределах между ма11р ж:ени ми ндоп ирдоп (фиг.З), на его выходе формируетс  единица, в противном случае - нуль, при зтом при нормальной работе элементов 13 и 16 на выходе делител  -15 напр жени  при включении стабилизатора 12 напр жени  формируетс  напр жение U (фиг,:3). Триггер Цмитта 9 формирует единицу при включении стабилизатора 12 напр жени  и нуль .при его выключении, т.е. практически  вл етс  датчиком состо ни  интегрального стабилизатора 12 напр жени . Элемент ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 20 практически производит сравнение сигналов с выхода компаратора 17 и триггера Шмитта 19. Элемент И 21 формирует сигнал отказа исполнительного элемента, в который вход т выходной каскад стабилизатора 12 напр жени , усилитель 13 мощности и нагреватель 16, т.е. все силовые, наиболее нагруженные элементы устройства. , I

Устройство работает следующим образом .

На задатчике 5 температуры и дат-, чике 6 относительно их общей точки имеютс  положительные полуволны напр жени  однополупериодного выпр млени , осуществл емого выпр мительным диодом 4, наход щиес  в противофазе вследствие встречного включени  трансформаторных обмоток 2 и 3. Эти напр жени  сглаживаютс  конденсаторами 8 и 9, преобразу сь в посто нное пилообразное напр жение. При условии равенству напр жени  на задатчике 5 и. датчике 6 по амплитуде, что обуславливаетс  регулировкой задатчика 5, напр жение между дифференциальными входами усилител  7 равно нулю, т.е. .измерительна  схема сбалансирована. В момент включени  устройства сопротивление задатчика 5 больше сопротивлени  датчика 6 (при использовании в качестве последнего термометра сопротивлени ), поэтому на выходе дифференциального усилител  7 напр жение. отрицательно и стабилизатор 12 напр жени  включен на мощность. По мере увеличени  температуры и, следовательно , увеличени  сопротивлени  датчика 6 температуры посто нный сигнал разбаланса в - виде пилообразного напр жени  через делитель 11 напр жени  поступает на вход управлени  отключением стабилизатора 12 напр жени  .

Поскольку изменение температуры в зоне охлаждени   вл етс  медленно мен ющимс  процессом, а выключение и включение интегрального стабилизатора 12 напр жени  производ тс  пилообразным напр жением, причем вход управлени  отключением стабилизатора I2|Q напр жени  обладает определенным порогом включени , на выходе стабилизатора 12 напр жени  формируютс  пр моугольные и myльcы, измен ющиес  по лительности в зависимости от измене-15 ни  регулируемой температуры. Соответственно через усилитель 13 мощности и нагреватель 16 протекает импульсный ток, также измен ющийс  по длительности в.зависимости от изменени  регули-20 руемой температуры. Конденсатор 14 обеспечивает положительную обратную св зь по переменному току, что улучшает фронты импульсов, поступающих на нагреватель 6.25

При включении интегрального стабиизатора 12 напр жени  через врем , определ емое задержкой его элементов, на его сигнальном выходе отключени  ормируетс  перепад из нулевого напр -30 енин до. положительного напр жени  определенного значени , поэтому на вы оде триггера Шмитта 19 формируетс  единица. Если все элементы устройства исправны (т.е. исправны усилитель 13 с ощности и нагреватель 16), на измерительном входе интегрального стабилизатора 12 напр жени  формируетс  положительное напр жение (фиг. 3.), поэтому на выходе двухпорогового кон- JQ

паратора

формируетс  единица.

Таким образом, при исправных, элементах 13 и 16 и исправном выходном каскаде стабилизатора 12 напр жени  на входах элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ 1Ш1 20 д будут одинаковые сигналы. Аналогично после отключени  стабилизатора 12 напр жени  на выходе триггера ЦЫитта 19 формируетс  нуль, и с выхода делител  15 напр жени  также снимаетс  ну50

левое напр жение, поэтому на выходе двухпорогового компаратора 17 будет нуль. Таким образом, при исправном выходном каскаде интегрального стабилизатора 12 напр жени  и исправнь х. усилителе 13 мощности и нагревателе 16 на входах элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 20 будут одинаковые сигналы, следовательно , на его выходе будет нуль. Это

Q 5 0 5

0 с Q

0

5

условие нарушаетс , только в моменты переключени  стабилизатора 12 напр жени  из-за задержки распространени  сигнала от его входа управлени  отключением по двум каналам: сигнальньй выход отключени  стабилизатора 12 напр жени  - триггер Шмитта 19 и выход стабилизатора 12 напр жени  - усили-: таль 13 мощности - делитель 15 напр жени  - двухпороговый компаратор 17. Поэтому дл  исключени  ложного срабатывани  узла диагностики элемент И 21 запираетс  по первому входу нулем на врем , большее разности времен распространени  сигналов по указанным каналам, так как формирователь 18 импульсов по любому перепаду входного сигнала выдает на своем выходе импульс отрицательной пол рности.

Если, например, произошел отказ нагревател  16 типа Обрыв, на небольшую величину повышаетс  напр жение на выходе стабилизатора 12 напр жени  и выходе усилител  13 мощности, так как в этом случае стабилизатор 12 напр жени  начинает работать практически на холостом ходу, причем значение повышени  напр жени  .зависит от выходного сопротивлени  стабилизатора 12 напр жени , коэффициента стабилизации и т.д. В результа.те этого повьпиаетс  напр жение на измерительном входе стабилизатора 12 напр жени  и это напр жение становитс  равным напр жению U (фиг.З), и на вькоде двухпорогового компаратора 17 формируетс  %уль. Если произошел пробой транзистора усилител  13 мощности по цепи коллектор - эмиттер типа Короткое замыкание, при включении стабилизатора 12 напр жени  на нагревателе 16 падает напр жение, равное напр жению питани  V, и на выходе делител  15 напр жени  формируетс  напр жение , (фиг.З), и на выходе двухпорогового компаратора 17 формируетс  нуль. Таким образом, в указанных случа х на выходе двухпорогового компаратора 17 при включении стабилизатора 12 напр жени  формируетс  , нуль, а на выходе триггера Шитта , 19 - единица, поэтому на выходе элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ I-fflH 20 - единица, и, если отказ произошел в момент включени  стабилизатора 12 напр жени , через врем , определ емое длительностью импульса формировател  18, на выходе- элемента И 21 формируетс  сигНал отказа. Если отказ произошел пос- xte момента включени  стабилизатора 12 Напр жени , он фиксируетс  в тот же Момент, и на выходе элемента И 21 формируетс  единица.

; Если, например, произошел отказ транзистора усилител  13 мощности ти- rja Короткое замыкание в момент, Цогда стабилизатор 12 напр жени  был выключен, на выходе двухпорогового компаратора 17 формируетс  единица, а на выходе триггера Шмитта I9 - 1-уль, поэтому с выхода элемента И 21 сразу выдаетс  сигнал отказа в виде единицы.

I Если, например, произошел отказ транзистора усилител  13 мощности типа Обрыв по цепи коллектор - эмиттер , в момент включени  стабилизатора 12 напр жени  С выхода делител  15 снимаетс  нулевое напр жение, меньшее ь:апр жени  (фиг.З), поэтому на выходе двухпорогового компаратора 17 формируетс  нуль, а на выходе тригге- ра Шмитта 19 после включени  стабилизатора напр жени  - единица, вновь формируетс  сигнал отказа.

Аналогично сигнал отказа вырабатыаетс  при неисправности нагревател 

1|6 типа Короткое замыкание. формула изобретени 

; Устройство дл  регулировани  температуры с самоконтролем, содержащее т рансформатор, вьшр мительный диод. Датчик и задатчик температуры, дифференциальный усилитель, усилитель мощности , нагреватель, первый и второй ,eлитeли напр жени , стабилизатор г апр жени , с первого по третий конденсаторы , катод выпр мительного диода подключен к одним вьгоодам двух об- йоток трансформатора, включенных йстречно, два других вывода которых

соединены каждый соответственно с

пр мым и инверсным входами дифференциального усилител , выход которого соединен с входом первого делител  напр жени , выход которого подключен к эходу управл1ени  отключением стабилизатора напр жени , зьпсод которого соединен с входом усилител  мощности и через первьш ко1щенсатор с инверсным входом дифференциального усилител  и одними выводами задатчика температуры и второго конденсатора, одни вьшоды датчика температуры и третьего конденсатора соединены с пр мым входом дифференциального усилител , а другие выводы второго и третьего конденсаторов, датчика и задатчика температуры соединены с анодом выпр мительного диода и подключены к шине нулевого потенциала, выход усилител  мощности соединен с. входами нагревател  и второго делител  напр жени , выход KOTOpoi o подключен к измерительному входу стабилизатора напр жени , отличающеес . тем, что, с целью расширени  функциональных возможностей устройства за .счет контрол  работоспособности его узлов, устройство содержит формирователь импульсов, триггер Шмитта, двух- пороговый компаратор, элемент ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ и элемент И, выход, первьй и второй входы которого соединены соответственно с сигнальным выходом неисправности устройства, выходом элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ и выходом формировател  импульсов, вход которого соединен с выходом триггера Шмитта и первым входом элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, второй вход которого подключен к выходу двухпорогового компаратора, вход которого соединен с выходом второго делител  напр жени , а вход триггера Шмитта подключен к сигнальному выходу отключени  стабилизатора напр жени  .

LJ.xj

гб

о Он. Son Оном Us дог, 1/« 1/кз

(риг.З

Фиг.г

Claims (1)

1. Формула изобретения

   Устройство для регулирования температуры с самоконтролем, содержащее Трансформатор, выпрямительный диод, Датчик и задатчик температуры, дифференциальный усилитель, усилитель мощности, нагреватель, первый и второй Целители напряжения, стабилизатор Напряжения, с первого по третий конденсаторы, катод выпрямительного диоДа подключен к одним выводам двух обмоток трансформатора, включенных йстречно, два других вывода которых Соединены каждый соответственно с прямым и инверсным входами дифференциального усилителя, выход которого соединен с входом первого делителя напряжения, выход которого подключен к рходу управления отключением стабилизатора напряжения, выход которого соединен с входом усилителя мощности и через первый конденсатор с инверсным входом дифференциального усилителя и одними выводами задатчика температуры и второго конденсатора, одни выводы датчика температуры и третьего конденсатора соединены с прямым входом дифференциального усилителя, а другие выводы второго и третьего конденсаторов, датчика и задатчика температуры соединены с анодом выпрямительного диода и подключены к шине нулевого потенциала, выход усилителя мощности соединен с. входами нагревателя и второго делителя напряжения, выход которого подключен к измерительному входу стабилизатора напряжения, отличающееся, тем, что, с целью расширения функциональных возможностей устройства за .счет контроля работоспособности его узлов, устройство содержит формирователь импульсов, триггер Шмитта, двухпороговый компаратор, элемент ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ и элемент И, выход, первый и второй входы которого соединены соответственно с сигнальным выходом неисправности устройства, выходом элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ и выходом формирователя импульсов, вход которого соединен с выходом триггера Шмитта и первым входом элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, второй вход которого подключен к выходу двухпорогового компаратора, вход которого соединен с выходом второго делителя напряжения, а вход триггера Шмитта подключен к сигнальному выходу отключения стабилизатора напряжения .

   Фиг.2