RU2654659C1 - Reversible temperature controller - Google Patents

Reversible temperature controller Download PDF

Info

Publication number
RU2654659C1
RU2654659C1 RU2017129225A RU2017129225A RU2654659C1 RU 2654659 C1 RU2654659 C1 RU 2654659C1 RU 2017129225 A RU2017129225 A RU 2017129225A RU 2017129225 A RU2017129225 A RU 2017129225A RU 2654659 C1 RU2654659 C1 RU 2654659C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
outputs
inputs
control
thermoelectric battery
terminals
Prior art date
Application number
RU2017129225A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Александр Илариевич Сапожников
Юрий Владимирович Ленский
Владимир Алексеевич Илларионов
Сергей Васильевич Создателев
Original Assignee
Федеральное государственное унитарное предприятие "Научно-производственный центр автоматики и приборостроения имени академика Н.А. Пилюгина" (ФГУП "НПЦАП")
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное унитарное предприятие "Научно-производственный центр автоматики и приборостроения имени академика Н.А. Пилюгина" (ФГУП "НПЦАП") filed Critical Федеральное государственное унитарное предприятие "Научно-производственный центр автоматики и приборостроения имени академика Н.А. Пилюгина" (ФГУП "НПЦАП")
Priority to RU2017129225A priority Critical patent/RU2654659C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2654659C1 publication Critical patent/RU2654659C1/en

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05D—SYSTEMS FOR CONTROLLING OR REGULATING NON-ELECTRIC VARIABLES
    • G05D23/00—Control of temperature
    • G05D23/19—Control of temperature characterised by the use of electric means

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • Control Of Temperature (AREA)

Abstract

FIELD: automatic control.
SUBSTANCE: invention relates to automatic control, in particular to temperature control in thermostats with a thermoelectric battery, direct current reversal in which allows to perform heating or cooling mode. Reversible temperature controller contains the series-connected sensor, amplifier, pulse width modulator with antiphase outputs, two-channel protection unit, to which outputs two control units are connected. Control units first outputs are connected to the control inputs of first and second executive key elements, respectively, which inputs are connected to the power supply source positive terminal. Control units second terminals are connected to the control inputs of first and second guiding key elements, respectively, which inputs are connected to the thermoelectric battery first and second terminals, and the outputs are to the power supply source negative terminal. Reversible temperature controller is also added with the first and second smoothing filters, which inputs are connected to the outputs of first and second executive key elements, respectively, outputs are connected to the thermoelectric battery second and first terminals, respectively, and their common points are connected to the power supply source negative terminal.
EFFECT: decreases caused by the device power circuits level of interferences, and enabling the thermoelectric battery easier operation mode by eliminating the current pulses in its elements.
1 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к автоматическому регулированию, в частности к регулированию температуры в термостате с термоэлектрической батареей, реверсирование постоянного тока в которой позволяет осуществлять режим нагрева или охлаждения.The invention relates to automatic control, in particular to temperature control in a thermostat with a thermoelectric battery, the reversal of which direct current allows the heating or cooling mode.

Аналогом является «Регулятор температуры», описанный в авторском свидетельстве №771631 с приоритетом от 05.01.1979 г. В нем описано устройство, содержащее последовательно соединенные датчик температуры и усилитель, а также каналы управления, каждый из которых содержит последовательно соединенные пороговый элемент, элемент совпадения, формирователь импульсов управления, и управляемый выпрямитель, при этом он содержит последовательно соединенные генератор пилообразного напряжения и сумматор, второй вход которого связан с выходом усилителя, а выход - с входами пороговых элементов каждого канала управления.An analogue is the “Temperature Controller” described in copyright certificate No. 771631 with priority dated 01/05/1979. It describes a device containing a temperature sensor and amplifier connected in series, as well as control channels, each of which contains a threshold element connected in series, a matching element , a shaper of control pulses, and a controlled rectifier, while it contains a serially connected sawtooth voltage generator and an adder, the second input of which is connected to the output of the amplifier, output - to the inputs of the threshold elements for each control channel.

Недостатком аналога является то, что широтно-модулированные импульсы тока, протекающего через цепи нагрузки, служат источником помех для окружающей аппаратуры и усложняют режим работы термоэлектрической батареи.The disadvantage of this analogue is that the width-modulated pulses of the current flowing through the load circuit serve as a source of interference for the surrounding equipment and complicate the operation of the thermoelectric battery.

Прототипом является «Реверсивный пропорциональный регулятор» описанный в авторском свидетельстве №1170438 с приоритетом от 10.09.1982 г. В нем описано устройство, содержащее последовательно соединенные датчик, усилитель, широтно-импульсный модулятор с противофазными выходами и двухканальный блок защиты, который через ключевые элементы в каждом канале подключен к блокам запуска тиристоров, нагрузку и два управляемых тиристорных моста, включенных встречно-параллельно и управляющие входами подключенных к выходам соответствующих блоков запуска тиристоров, в котором содержится два тиристора, катод каждого из которых соединен с отрицательным выводом соответствующего тиристорного моста, а анод каждого тиристора - с положительным выводом соответствующего управляющего тиристорного моста и с выводом нагрузки.The prototype is the "Reversible Proportional Controller" described in the copyright certificate No. 1170438 with priority dated 09/10/1982. It describes a device containing a series-connected sensor, amplifier, pulse-width modulator with antiphase outputs and a two-channel protection unit, which through key elements in each channel is connected to the thyristor triggering blocks, the load and two controlled thyristor bridges connected in opposite-parallel and controlling the inputs connected to the outputs of the corresponding start blocks thyristors, which contains two thyristors, the cathode of each of which is connected to the negative terminal of the corresponding thyristor bridge, and the anode of each thyristor is connected to the positive terminal of the corresponding thyristor bridge and with the load output.

Недостатком указанного устройства является то, что широтно-модулированные импульсы тока, протекающего через цепи нагрузки, служат источником помех для окружающей аппаратуры и усложняют режим работы термоэлектрической батареи.The disadvantage of this device is that the width-modulated pulses of the current flowing through the load circuit, serve as a source of interference to the surrounding equipment and complicate the operation of the thermoelectric battery.

Задача изобретения - снижение уровня помех, наводимых силовыми цепями устройства и обеспечение облегченного режима работы термоэлектрической батареи.The objective of the invention is to reduce the level of interference induced by the power circuits of the device and providing a lightweight mode of operation of the thermoelectric battery.

Функциональная схема реверсивного регулятора температуры представлена на фиг.1, а временная диаграмма работы - на фиг. 2.A functional diagram of a reversible temperature controller is shown in FIG. 1, and a timing diagram of operation is shown in FIG. 2.

Реверсивный регулятор температуры содержит:Reversible temperature controller contains:

1. Датчик.1. The sensor.

2. Усилитель.2. The amplifier.

3. Широтно-импульсный модулятор с противофазными выходами (ШИМ).3. A pulse-width modulator with antiphase outputs (PWM).

4. Блок защиты.4. Protection unit.

5. Первый блок управления.5. The first control unit.

6. Второй блок управления.6. The second control unit.

7. Первый сглаживающий фильтр.7. The first smoothing filter.

8. Второй сглаживающий фильтр.8. The second smoothing filter.

9. Термоэлектрическая батарея.9. Thermoelectric battery.

10. Первый исполнительный ключевой элемент (ИКЭ).10. The first executive key element (IKE).

11. Второй исполнительный ключевой элемент.11. The second executive key element.

12. Первый направляющий ключевой элемент (НКЭ).12. The first guiding key element (NCE).

13. Второй направляющий ключевой элемент.13. The second guiding key element.

Связи между элементами в реверсивном регуляторе температуры построены следующим образом:The connections between the elements in the reversible temperature controller are constructed as follows:

К датчику (1) последовательно подключены усилитель (2) и ШИМ (3), противофазные выходы которого подключены к входам двухканального блока защиты (4), первый и второй выходы которого подключены к первому (5) и второму (6) блоку управления соответственно. Первый (7) и второй (8) сглаживающие фильтры, состоят из диода D, дросселя L и конденсатора С. Вход каждого фильтра образован соединением катода диода и первого вывода дросселя, а выход образован соединением второго вывода дросселя и первого вывода конденсатора и подключен к термоэлектрической батарее (9). К первому входу термоэлектрической батареи (9) подключен первый НКЭ (12) и второй сглаживающий фильтр (8), а к ее второму входу - второй НКЭ (13) и первый сглаживающий фильтр. Общая точка каждого фильтра образована соединением анода диода и вторым выводом конденсатора и подключена к отрицательному выводу источника электропитания. Входы управления первого (10) и второго (11) ИКЭ подключены к первым выходам первого (5) и второго (6) блока управления соответственно. Первые выводы первого (12) и второго (13) НКЭ соединены с отрицательным выводом источника электропитания. Управляющий вход первого НКЭ (12) подключен к второму выходу первого блока управления (5), а управляющий вход второго НКЭ (13) подключен ко второму выходу второго блока управления (6).An amplifier (2) and a PWM (3) are connected in series with the sensor (1), the antiphase outputs of which are connected to the inputs of the two-channel protection unit (4), the first and second outputs of which are connected to the first (5) and second (6) control unit, respectively. The first (7) and second (8) smoothing filters consist of diode D, inductor L and capacitor C. The input of each filter is formed by connecting the cathode of the diode and the first output of the inductor, and the output is formed by connecting the second output of the inductor and the first output of the capacitor and connected to the thermoelectric battery (9). The first NKE (12) and the second smoothing filter (8) are connected to the first input of the thermoelectric battery (9), and the second NKE (13) and the first smoothing filter are connected to its second input. The common point of each filter is formed by connecting the anode of the diode and the second terminal of the capacitor and is connected to the negative terminal of the power source. The control inputs of the first (10) and second (11) IKE are connected to the first outputs of the first (5) and second (6) control unit, respectively. The first conclusions of the first (12) and second (13) NKE are connected to the negative terminal of the power source. The control input of the first NKE (12) is connected to the second output of the first control unit (5), and the control input of the second NKE (13) is connected to the second output of the second control unit (6).

В качестве исполнительных и направляющих ключевых элементов могут быть применены полевые транзисторы.Field-effect transistors can be used as actuating and guiding key elements.

Реверсивный регулятор температуры работает следующим образом.Reversible temperature controller operates as follows.

При отклонении температуры объекта от заданного значения на выходе датчика (1), являющегося чувствительным элементом устройства, формируется сигнал рассогласования и после усилителя (2) подается на вход ШИМ (3), который формирует управляющие импульсы, поступающие на блок защиты (4).When the temperature of the object deviates from the set value at the output of the sensor (1), which is a sensitive element of the device, a mismatch signal is generated and after the amplifier (2) is fed to the PWM input (3), which generates control pulses arriving at the protection unit (4).

В режиме нагрева сигнал с первого выхода блока защиты (4) поступает на вход первого блока управления (5), который сигналом со второго выхода открывает первый НКЭ (12), а ШИМ-сигналом с первого выхода осуществляет широтно-импульсное управление первым ИКЭ (10). При этом с помощью первого сглаживающего фильтра (7) обеспечивается протекание через термоэлектрическую батарею (9) постоянного сглаженного тока в направлении отрицательного вывода источника электропитания.In the heating mode, the signal from the first output of the protection unit (4) is fed to the input of the first control unit (5), which opens the first NKE (12) with the signal from the second output, and carries out the pulse-width control of the first IKE from the first output (10) (10) ) Moreover, using the first smoothing filter (7), a constant smoothed current flows through the thermoelectric battery (9) in the direction of the negative output of the power source.

В режиме охлаждения сигнал со второго выхода блока защиты (4) поступает на вход второго блока управления (6), который сигналом со второго выхода открывает второй НКЭ (13), а ШИМ-сигналом с первого выхода осуществляет широтно-импульсное управление вторым ИКЭ (11). Через термоэлектрическую батарею (9) протекает постоянный сглаженный ток в обратном направлении: с выхода второго сглаживающего фильтра (8) через второй НКЭ (13) к отрицательному выводу источника электропитания (фиг. 2е).In cooling mode, the signal from the second output of the protection unit (4) is fed to the input of the second control unit (6), which opens the second NKE (13) with the signal from the second output, and performs pulse-width control of the second IKE from the first output (11) (11) ) A constant smoothed current flows through the thermoelectric battery (9) in the opposite direction: from the output of the second smoothing filter (8) through the second NKE (13) to the negative terminal of the power supply (Fig. 2e).

Блок защиты (4) функционирует таким образом, что одновременно в открытом состоянии могут находиться или первый ИКЭ (10) и первый НКЭ (12) или второй ИКЭ (11) и второй НКЭ (13). Тем самым исключается возможность короткого замыкания.The protection unit (4) operates in such a way that either the first IKE (10) and the first NKE (12) or the second IKE (11) and the second NKE (13) can be in the open state at the same time. This eliminates the possibility of a short circuit.

Сглаживание широтно-модулированных импульсов тока, поступающих в термоэлектрическую батарею с выходов первого (10) и второго (11) ИКЭ, осуществляется следующим образом. При открытом первом ИКЭ (10) или втором ИКЭ (11) ток от источника электропитания проходит в термоэлектрическую батарею 9 через дроссель L первого (7) или второго (8) сглаживающего фильтра соответственно, в котором накапливается энергия и одновременно с этим заряжается конденсатор С. При закрытых ИКЭ накопленная в дросселе и конденсаторе энергия передается в термоэлектрическую батарею (9). Диод D служит для защиты от перенапряжений при работе ИКЭ. Величина тока определяется длительностью широтно-модулированных импульсов, поступающих на вход первого сглаживающего фильтра (7) (фиг. 2 б) или второго сглаживающего фильтра (8) (фиг. 2 г). Сглаживание широтно-модулированных импульсов тока снижает уровень помех в цепях аппаратуры и облегчает режим работы термоэлектрической батареи (9), устраняя обратные выбросы тока в ее элементах.The smoothing of the pulse-width modulated current pulses entering the thermoelectric battery from the outputs of the first (10) and second (11) IKE is carried out as follows. When the first IKE (10) or the second IKE (11) is open, the current from the power supply passes to the thermoelectric battery 9 through the inductor L of the first (7) or second (8) smoothing filter, respectively, in which energy is accumulated and the capacitor C is simultaneously charged. With closed ICEs, the energy stored in the inductor and capacitor is transferred to the thermoelectric battery (9). Diode D is used for surge protection during the operation of IKE. The current value is determined by the width of the pulse-width modulated pulses supplied to the input of the first smoothing filter (7) (Fig. 2 b) or the second smoothing filter (8) (Fig. 2 g). Smoothing the pulse-width modulated current pulses reduces the level of interference in the equipment circuits and facilitates the operation of the thermoelectric battery (9), eliminating reverse current spikes in its elements.

Техническим результатом является снижение уровня помех, наводимых силовыми цепями устройства, и обеспечение облегченного режима работы термоэлектрической батареи за счет устранения импульсов тока в ее элементах.The technical result is to reduce the level of interference induced by the power circuits of the device, and providing a lightweight mode of operation of the thermoelectric battery by eliminating current pulses in its elements.

Реверсивный регулятор температуры содержит последовательно соединенные датчик (1), усилитель (2), широтно-импульсный модулятор с противофазными выходами (3), двухканальный блок защиты (4), к выходам которого подключены два блока управления (5, 6), первые выводы которых подключены к управляющим входам первого (10) и второго (11) исполнительных ключевых элементов соответственно, входы которых соединены с положительным выводом источника электропитания, вторые выводы блоков управления (5, 6) подключены к управляющим входам первого (12) и второго (13) направляющих ключевых элементов соответственно, входы которых соединены с первым и вторым выводом термоэлектрической батареи (9), а выходы - с отрицательным выводом источника электропитания, отличается тем, что в него введены первый (7) и второй (8) сглаживающие фильтры, входы которых подключены к выходам первого (10) и второго (11) исполнительных ключевых элементов соответственно, выходы подключены к второму и первому выводам термоэлектрической батареи (9) соответственно, а их общие точки соединены с отрицательным выводом источника электропитания.The reversible temperature controller contains a series-connected sensor (1), an amplifier (2), a pulse-width modulator with antiphase outputs (3), a two-channel protection unit (4), the outputs of which are connected to two control units (5, 6), the first conclusions of which connected to the control inputs of the first (10) and second (11) actuating key elements, respectively, the inputs of which are connected to the positive terminal of the power supply, the second terminals of the control units (5, 6) are connected to the control inputs of the first (12) and second (13) of key elements, respectively, whose inputs are connected to the first and second terminals of the thermoelectric battery (9), and the outputs are connected to the negative terminal of the power supply, it differs in that the first (7) and second (8) smoothing filters are inserted, the inputs of which are connected to the outputs of the first (10) and second (11) executive key elements, respectively, the outputs are connected to the second and first terminals of the thermoelectric battery (9), respectively, and their common points are connected to the negative terminal of the power source .

Claims (1)

Реверсивный регулятор температуры, содержащий последовательно соединенные датчик, усилитель, широтно-импульсный модулятор с противофазными выходами, двухканальный блок защиты, к выходам которого подключены два блока управления, первые выводы которых подключены к управляющим входам первого и второго исполнительных ключевых элементов соответственно, входы которых соединены с положительным выводом источника электропитания, вторые выводы блоков управления подключены к управляющим входам первого и второго направляющих ключевых элементов соответственно, входы которых соединены с первым и вторым выводом термоэлектрической батареи, а выходы – с отрицательным выводом источника электропитания, отличающийся тем, что в него введены первый и второй сглаживающие фильтры, входы которых подключены к выходам первого и второго исполнительных ключевых элементов соответственно, выходы подключены к второму и первому выводам термоэлектрической батареи соответственно, а их общие точки соединены с отрицательным выводом источника электропитания.A reversible temperature controller containing a series-connected sensor, amplifier, pulse-width modulator with antiphase outputs, a two-channel protection unit, to the outputs of which two control units are connected, the first conclusions of which are connected to the control inputs of the first and second executive key elements, respectively, whose inputs are connected to a positive terminal of the power supply, the second terminals of the control units are connected to the control inputs of the first and second guide key elements respectively, the inputs of which are connected to the first and second terminals of the thermoelectric battery, and the outputs are with the negative terminal of the power supply, characterized in that the first and second smoothing filters are introduced into it, the inputs of which are connected to the outputs of the first and second actuating key elements, respectively, the outputs connected to the second and first terminals of the thermoelectric battery, respectively, and their common points are connected to the negative terminal of the power source.
RU2017129225A 2017-08-16 2017-08-16 Reversible temperature controller RU2654659C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2017129225A RU2654659C1 (en) 2017-08-16 2017-08-16 Reversible temperature controller

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2017129225A RU2654659C1 (en) 2017-08-16 2017-08-16 Reversible temperature controller

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2654659C1 true RU2654659C1 (en) 2018-05-21

Family

ID=62202577

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2017129225A RU2654659C1 (en) 2017-08-16 2017-08-16 Reversible temperature controller

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2654659C1 (en)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU842745A1 (en) * 1979-08-09 1981-06-30 Государственное Специальное Конструк-Topckoe Бюро Теплофизического Прибо-Ростроения Temperature regulator
SU1170438A1 (en) * 1982-09-10 1985-07-30 Государственное Специальное Конструкторское Бюро Теплофизического Приборостроения Reversible proportional regulator
SU1476442A1 (en) * 1987-03-31 1989-04-30 Специальное Конструкторское Бюро Аналитического Приборостроения Научно-Технического Объединения Ан Ссср Reversible proportional temperature controller
US5504305A (en) * 1990-12-13 1996-04-02 Cooper Industries, Inc. Temperature control device for soldering and unsoldering equipment

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU842745A1 (en) * 1979-08-09 1981-06-30 Государственное Специальное Конструк-Topckoe Бюро Теплофизического Прибо-Ростроения Temperature regulator
SU1170438A1 (en) * 1982-09-10 1985-07-30 Государственное Специальное Конструкторское Бюро Теплофизического Приборостроения Reversible proportional regulator
SU1476442A1 (en) * 1987-03-31 1989-04-30 Специальное Конструкторское Бюро Аналитического Приборостроения Научно-Технического Объединения Ан Ссср Reversible proportional temperature controller
US5504305A (en) * 1990-12-13 1996-04-02 Cooper Industries, Inc. Temperature control device for soldering and unsoldering equipment

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10644599B2 (en) Current sensing system comprising a scaled transistor and methods of operation thereof
JP2019047720A5 (en)
JP2015527039A5 (en)
JP2005192394A5 (en)
US8797009B2 (en) Auto cascode buck voltage converter
US10211722B2 (en) Energy scavenging interface with impedance matching, method for impedance matching of the energy scavenging interface, and energy scavenging system using the energy scavenging interface
JP2015084617A (en) Charging circuit
US8514598B2 (en) Power converter comprising an inverter module using normally ON field-effect transistors
US11664648B2 (en) Programmable overcurrent protection for a switch
RU2654659C1 (en) Reversible temperature controller
RU2674010C2 (en) Device for producing direct current flowing in power supply circuit of load
JP2018068019A5 (en)
JP2017526329A (en) Method and apparatus for dead time control in switching power supply
JP2021507671A5 (en)
WO2019202352A8 (en) Control method for controlling resonant power converter, and resonant power converter
RU2568816C1 (en) Device to stabilise rotation frequency of single-phased commutator motor with enhanced reliability
RU2595270C1 (en) Device for protection of dc power supply
JP2015204412A (en) LED array drive circuit
JP2020096222A5 (en)
RU2013123759A (en) VOLTAGE CONVERTER
RU2747743C1 (en) Control method for single-phase bridge autonomous voltage inverter
SU875361A1 (en) Pulsed stabilizer
SU442465A1 (en) Key stabilizer rectified voltage
SU413452A1 (en)
SU383024A1 (en) REGULATORY DEVICE FOR AC CHAINS

Legal Events

Date Code Title Description
PC43 Official registration of the transfer of the exclusive right without contract for inventions

Effective date: 20220325