SU1019407A1 - Регул тор температуры - Google Patents

Abstract

РЕГУЛЯТОР ТЕМПЕРАТУРЫ, содержащий датчик и задатчик, включенные в смежные плечи, измерительного моста, первый усилитель, усилитель мощности и последовательно соединенные компаратор и релейный элемент , через группы контактов которого термобатаре  подключена к источнику питани  и к выходу усилител  мощности, о тлич ющийс  тем, что, с целью повышени  точности регул тора, он содержит второй усилитель , коммутатор и задающий резистор , включенный между посто нными резисторами измерительного моста и инвертирующим входом первого усилител  и неинвертирующим входом второго усилител , при этом другие входы усилителей подключены к точке соединени  датчика и задатчика, а выходы усилителей соединены с входами компаратора и ко мутатооа, выход котоиого подш ключен к входу усилител  мощности, а управл ющий вход - к второму выходу компаратора. со 4: Фиъ.1

Description

5 Изобретение относитс  к регулированию температуры объектов техники , а более конкретно - к устройствам, в которых в качестве испытательного элемента используетс  термобатаре , работающа  в режиме нагрева и охлаж дени  в зависимости от пол рности прикладываемого напр жени . Известен регул тор температуры с термообработкой , рс.ботающей в режиме нагрева и охлаждени , в KOTODOM температуры и два терморезистор включены в мостовую схему. Разбаланс моста усиливаетс  усилителем и подаетс  на реле, которое измен ет направление питающего термобатарею тока , перевод  ее из режима охлаждени  в режим нагрева Недостатками регул тора  вл ютс  низка  точность и различна  величина коэффициента передачи при работе регул тора в режиме охлаждени  и нагре ва. Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению  вл етс  регул тор тем11ературы, содержащий датчик, терморезистор, вклю ченный в плечо резистивного моста, /силитель сигнала рассогласовани  в виде интегрального усилител  посто нного тока, пропорциональный усилитель мощности, регулирующий ток в термобатарее, подключенной к усилителю мощности через контакты реверсирующего реле ( переключатель пол рности ), управл емого компаратором , подключенным к выходу усилител  сигнала рассогласовани  и источнику опорнс:го напр жени  21. Точность поддержани  температуры такого регул тора определ етс  коэф фициентом передачи замкнутой системы поддержани  темзтературы, т.е. коэффициентами передачи отдельных звеньев. Однако коэффициент передачи термобатареи зависит от режима ее работы. Так работа термобатареи в режиме охлаждени  описываетс  равенством ). а работа в режиме нагрева .1:;2R-i(,). (2) где Uj. количество теплоты, поглощаемое термобатареей в режиме охлаждени ; количество теплоты, выдел емой термобатареей в режиме нагрева; ciik - посто нные коэффициенты; Tf-- температура гор чего или теп ловыдел ющего сло  термоба1а реи; Т - температура холодного или теплопоглощающего сло  термо батареи J - ток термобатареи, R - активное сопротивление термобатареи , За счет выделени  мощности (З) коэффициенты передачи в режиме нагрева и охлаждени  различаютс  в несколько раз. Регул тор проектируетс  по ма ссимальному коэффициенту передачи системы в границах ее устойчивости, и при работе в режиме охлаждени  погрешность регулировани  имеет большее значение, чем.в режиме нагрева, за счет различи  коэффициентов передачи . Цель изобретени  - повышение точности регул тора. Поставленна  цель достигаетс  что регул тор температуры, содержащий датчик и задатчик, включенные в плечи из ерительного моста, первый усилитель, усилитель мощности и последовательно соединенные компаратор и релейный элемент, через группы контактов которого термобатаре  подключена к источнику питани  и к выходу усилител  мощности, содержит второй усилитель, коммутатор и задающий резистор, включенный между посто нными резисторами измерительного моста и инвертирующим входом первого усилител  и неинвертирующим входом второго усилител , при этом другие входы усилителей подключены к точке соединени  датчика и задатчика, а выходы усилителей соединены с входами компаратора и коммутатора, выход которого подключен к входу усилител  мощности, а управл ющий вход - к второму выходу компаратора. На фиг.1 показана блок-схема регул тора температуры; на фиг.2 эпюры , показывающие изменение выходных напр жений усилителей коммутатора и компаратора-от температуры. Регул тор содержит измерительный мост 1, состо щий из датчика 2 {температуры J, задатчика 3, посто нных резисторов 4-5 и задающего резистора б, первого усилител  7, состо щего из операционного усилител  8 и резистора У обратной св зи, второго усилител  10, состо щего из операционного усилител  11 и резистора 12 обратной св зи; комм татор 13, усилитель 14 мощности, компаратор 15, релейный элемент 16 с группами контактов 17 и термобатарею 18. Регул тор работает следующим образом . Датчик 2 температуры установлен на объекте термостатировани  и включен в плечо измерительного моста 1, а в другие плечи моста включены задатчик 3 температуры, резисторы 4-6, причем выходное напр жение моста, Завис щее от температуры, поступает На входы усилителей 7 и 10. Выходные сигналы усилителей сравниваютс  между

собой на компараторе 15, а также подаютс  на входы коммутатора 13. В момен равенства выходных напр жений усилителей 7 и 10(ивь„с 7 срабатывс.ет компаратор 15, а затем . коммутатор 13 в соответствии с сигналом компаратора 15 подключает к выхоДУ усилителей 7 или 10 усилитель 14 мощности . Усиленный по мощности сигнал подаетс  через пару нормально замкнутых контактов 17 на термобатарею 18, tO котора  начинает работать в режиме Нагрев. Если ток проходит через другую пару контактов {нормально разомкнутых )-17, то направление тока в термобатарее 18 мен етс  на проти- 15 воположное и термобатаре  18 начинает работать в режиме Охлаждение. За счет того, что первый (инвертирую- щий J-вход операционного усилител  8 соединен с общей точкой резисторов 2п 4 и б, а второй вход (неинвертирующий ) операционного усилител  11 соединен с общей точкой резисторов б и 5, а остальные входы усилителей 8 и11 соединены с общей точкой датчика «, 2 изадатчика 3, выходные характеристики усилителей 7 и 10 инверсны и смещены друг относительно друга, в зависимости от температуры, причем смещены пропорционально падению напр жени  на резисторе ,6.30

На фиг 2 эпюры 1 и ((показывают изменение выходных напр жений усилителей 7 и 10 в зависимости от температуры . Эпюра |Т( показывает изменени  выходного напр жени  коммутатора 13, 35 а эпюра N- компаратора 15 в зависимости от температуры. Компаратор 15 срабатывает, когда Ugbj 7 Ugbfx Ю эпюры Ji, О г и фиг. 2 ), и управл ет аботой коммутатора 13 таким образом,40 то в момент срабатывани  компаратора

15 происходит переключение выходов усилителей 7 и 10 на входе усилител  14 мощности. В результате характеристика компаратора 13 имеет V -образны вид, как показано на эпюре ш, причем наклон восход щего и сггадающего участков характеристики можно измен ть , мен   величины резисторов обратной св зи 9 и 12. Компаратор 15 управл ет работой релейного элемента 16 термобатареи 18, а соответственно и состо нием контактов 17, причем переключение контактов происходит в момент, когда U 7 0g(,10 т.е. в момент отсутстви  тока в термобатарее .

Таким образом, введение в состав регул тора задаквдего резистора, усилител  и коммутатора позвол ет раздельно регулировать коэффициенты передачи системы в режиме Нагрев и Охлаждение, за счет возможности изменени  характеристики усилителей 7 и 10, а также их сдвига за счет резистора 6, чтЬ в конечном итоге позвол ет создать более точную систему регулировани  температуры путем адаптации характеристики регул тора к характеристикам объекта управлени  Применение данного изобретени  позво лило добитьс  точности поддержани  температуры 0,1°С по сравнению с точностью 0,5-1°С у известной систем что позвол ет получить приемлемую точность поддержани  температуры без применени  сложных методов коррекции системы с использованием ПИД регул торов , что привело бы к существенном усложнению и удорожанию регул тора.

Предлагаемый регул тор температуры может быть использован при созданииунифицированного р да регул торов дл  теплофизических приборов.

(/f

u,

Hum.

/

I

-

ITIL

Claims (1)

1. (541 РЕГУЛЯТОР ТЕМПЕРАТУРЫ, содержащий датчик и задатчик, включенные в смежные плечи, измерительного моста, первый усилитель, усилитель_ мощности и последовательно соединенные компаратор и релейный эле- ¹ мент | через группы контактов которого термобатарея подключена к источнику питания и к выходу усилителя мощности,о тличдющийся тем, что, с целью повышения точности регулятора, он содержит второй усилитель, коммутатор и задающий резистор, включенный между постоянными резисторами измерительного моста и инвертирующим входом первого усилителя и неинвертирующим входом второго усилителя, при этом другие входы усилителей подключены к точке соединения датчика и задатчика, а выходы усилителей соединены с входами компарато- <g ра и коммутатооа, выход котооого подключен к входу усилителя мощности, ri а управляющий вход - к второму выхо- т. ду компаратора. L