SU711552A1 - Устройство дл регулировани температуры - Google Patents

Description

Предлагаемое устройство дл  регулировани  температуры относитс  к области автоматического регулировани  и может быть использовано в системах термостатировани  с малым временем установлени  рабочей температуры. Известны устройства дл  регулировани  температуры, обеспечивающие малое врем  установлени  рабочей температуры путем подключени  дополнительного нагревател  1. Недостатком известного устройства  вл етс  его сложность за счет использовани  дополнительного ключевого каскада. Из известных устройств наиболее близким по технической сущности  вл етс  устройство дл  регулировани  температуры, содержащее датчик температуры , подключенный ко входу трех операционных усилителей, источник опорных напр жений, формирователь уп равл ющего сигнала, тиристорный исполнительный элемент, включенный последовательно с нагревателем, и источник посто нного напр жени  2. Heдocтaткof1 известного устройства  вл етс  сложность устройства. Цель иэобрс-тени  заключаетс  в упрощении устройства дл  регулировани  температуры при сохранении заданной точности отслеживани  температуры. Эта цель достигаетс  путем введени  в устройство интегрирующего элемента , включенного ме щу входами первого операционного усилител , фильтра , включенного между входами второго операционного усилител  и импульсного источника питани , соответствующие выходы которых подключены ко входу источника опорного напр жени  и третьим входом операционных усилителей . На фиг. 1 изображена функциональна  схема предлагаетиого устройства дл  регулировани  температуры. На фиг. 2 - принципиальна  схема предлагаемого устройства дл  регулировани  температуры. Предлагаемое устройство дл  регулировани  температуры (фиг. 1) содержит датчик температуры 1, подключенный к первым входам операционных усилителей 2 и 3, вторые входы 4 которых подключены к источнику опорных напр жений 5, а выходы - к формирователю управл ЕОцего сигнала 6, выход которого соединен с управл ющим входом тиристорного исполнительного элемента 7, последовательно с которым

подключен нагреватель 8. Между первым и вторым входом операционного усилител  2 подключен интегрирующий элемент 9, а между первым и вторым входом операционного усилител  подключен фильтр 10, Импульсный источник питани  11 подключен последовательно с нагревателем 8, а его выходы соединены с третьими входами операционных усилителей 2, 3 и со входами источника опорных напр жений 5.

Выход операционного усилител  2 (фиг. 2) (катод диода 12) подключен к управл ющему электроду тиристора 13,  вл ющимс  nepBfcjvj входом формировател  управл ющего сигнала 6. Выход операционного усилител  3 (катод диода 14) подключен к управл ющему электроду тиристора 15,  вл ющимс  вторьм входом формировател  управл ющего сигнала б. Катод тиристора 13 соединен с анодом тиристора 15, катод которого подключен к общему концу устройства. Анод тиристора 13 подключён к катоду зар дного диода 16, анод которого соединен с общим концом устройства, и через резистор 17,  вл ющимс  выходом формировател  управл ющего сигнала 6, подключенк управл ющему входу тиристорного исполнительного элемента 7, анод которого соединен с нагревателем 8 и с первым сетевым концом, а катод со вторым сетевым концом. Между первым и вторым сетевыми концами подключен вход импульсного источника питани  11 - первична  обмотка трансформатора 18, Вторична  обмотка трансформатора подключена к катоду диода 19 и к аноду диода 20, а средн   точка соединена с- общим концом устройства. Анод диода 19 через резистор 21 подключен к аноду стабилитрона 22 (первый выход импульсного источника). анод которого соединен с общим концо устройства. Катод диода 20 через резистор 23 подключен к катоду стабилитрона 24 (второй выход импульсного источника), анод которого соединен с общим концом устройства. Первый и второй выход импульсного источника питани  11 подключен ко вхсдам питани  микросхем 25 к 26 операционных усилителей 2 и 3, Первый выхс  подключ:ен также через реэистор 27 источника опорных напр жений 5 к потенциометрам 28 и 29, средн   точка которых через резисторы 30 и 31 подключена к инвертирующим входам микросхем 25 и 26, а другие концы через резистор 32 подключены к общему кон .цу устройства. Датчик температуры 1 через резисторы 33 и 34 подключен к неинверстирующим входам микросхем 25 и 26 и через резистор 35 к общему концу устройства. Между инвертирующим и нёинвертируюцим входами микросхемы 25 подключен интегрирующий элемент -конденсатор 9, а между инвертирующими и неинвертирующими входами микросхемы 26 подключен фильтр - конденсатор 10,

Выход микросхемы 25 через резистор 36 и диод 12 подключен к первому входу формировател  управл ющего напр жени  6 - управл ющему электроду тиристора 13 и к резистору 37, другой конец которого подключен к общему концу устройства. Выход микросхемы 26 через резистор 38 и диод 14 подключен ко второму входу формировател  управл ющего напр жени  6 - управл ющему электроду тиристора 15 и к резистору 39, другой конец которого подключен к общему концу устройства ,

Устройство дл  регулировани  температуры работает следующим образом.

Сигнал датчика температуры 1 усиливаетс  и сравниваетс  в операционных усилител х 2, 3с опорными напр жени ми с потенциометров 28, 29 источника опорных напр жений 5, Амплитуды опорных напр жений выбираютс  таким образом, чтобы вьссодные сигналы операционных усилителей закрывали тиристор .13 при температуре выше twoM/ тиристор 15 при температуре выше )if причем

to- 4- -1- А tmat . -нClЛA - г

где , - требуема  температура отслеживани  , t - точность отслеживани  тем

пературы

Импульсный источник питани  11 формирует напр жение питани  операционных усилителей 2, 3 и делителей источника опорных напр жений 5 в течение положительной полуволны напр жени  сети.

Конденсатор 9 (интегрирующий элемент ) зар жаетс  в положительную полуволну до напр жени , определ емого сигналом датчика температуры 1.

8течение отрицательной полуволны (напр жение на делители источника опорных напр жений 5 не подаетс ) потенциалы на обкладках конденсатора

9выравниваютс .

Фильтр 10 служит дл  исключени  выбросов напр жени  на выходе операционного усилител  3 в моменты роста и спада импульсного напр жени  питани  микросхем.

При температуре -t « конденсатор 9 зар жаетс  в положительную полуволну до значительного напр жени , В течение отрицательной полуволны он не успевает разр дитьс  до уровн , соответствующего напр жению на выходе операционного усилител , меньшему напр жени  Спр млени  тиристоров . Тиристор 13 открываетс  в начале каждой положительной полуволны напр жени  сети. Через управл ющий электрод симметричного тиристора 7 течет ток зар да конденсатора

40, В отрицательную полуволну через управл ющий электрод симметричного тиристора 7 течет ток перезар ду конденсатора 40 (через диод 16). Симметричный тиристор открыт в течение обеих полуволн напр жени  питани  сети. В нагревателе рассеиваетс  максимальна  мощность, что обеспечивает формированный нагрев температуры отслеживани .

При подходе к режиму отслеживани  температуры конденсатор 9 в положительную полуволну зар жаетс  до меньшего значени  напр жени . В течение отрицательной полуволны он успевает разр дитьс  до уровн , соответствующего напр жению на выходе операционного усилител , меньшему, чем напр жение спр млени  тиристоров Тиристор 13 открываетс  не -в самом начале положительной полуволны, а с некоторым временным-сдвигом, определ емым посто нной цепи зар да конденсатора 9. Чем ближе температура в .месте расположени  датчика к температуре отслеживани , тем больше этот временной сдвиг. В режиме отслеживани  тиристор 13 открываетс  лишь на незначительную часть положительной полуволны напр жени  сети. Таким образом, отслеживание температуры ведетс  практически на половинной мощности нагревател .

Если произошел отказ основного канала отслеживани  температуры и температура в месте расположени  датчика начала увеличиватьс  (отказ в операционной усилителе 2, пробой тиристора 13) j то при температуре t° f закроетс  тиристор 15, который отключает нагреватель от сети до тех пор, пока температура не станет равной tltia, при этом устройство будет отслеживать тетлпературу t a Предлагаемое техническое решение задачи позвол ет: уменьшить вес(приблизительно в 1,5 раза), габаритные размеры (приблизительно в 1,5 раза) и стоимость издели  (приблизительно на 40%) по сравнению с прототипом за счет использовани  2-х операционных усилителей (вместо 3-х в прототипе ),уменьшени  не менее чем в 3 раза веса, габаритных размеров и стоимости схемы питани  операционных усилителей, путем исключени  одного операционного усилител  и применени  в предлагаемом устройстве импульсной схемы питани , что позволило уменьшить потребл емый операционными уси-. лител ми ток в 3 раза, а, применив простую схему питани  с параметричесКИМ стабилизатором - отказатьс  от сложного варианта с транзисторнь

Q стабилизатором, используемым в прототипе , повысить КПД работы устройства за счет уменьшени  в 3 раза мощности, потребл емой операционными усилител ми, повысить надежность работы устройства за счет уменьше5 ни  в 2 раза коэффициента нагрузки элементов и сокращени  числа радиодеталей в устройстве.

20

Claims (2)

1.Патент Великобритании №1281441 кл. G 05 D 23/22, 1972.

2.Авторское свидетельство СССР 525934, кл. G 05 D 23/19, от 1975

(прототип).