SU1072015A1

SU1072015A1 - Device for temperature control

Info

Publication number: SU1072015A1
Application number: SU823420684A
Authority: SU
Inventors: Николай Павлович Миронов; Игорь Германович Лопатин; Юрий Георгиевич Стоголев
Original assignee: Предприятие П/Я А-1298
Priority date: 1982-04-09
Filing date: 1982-04-09
Publication date: 1984-02-07

Abstract

УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕГУЛИРОВАНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ, содержащее последовательно соединенные термочувствительный мост, .дифференциальный усилитель и модул тор ширины импульсов , к второму входу которого подклочен генератор пилообразного напр жени , последовательно соединенные задатчик скорости изменени температуры и элемент сравнени формирователь импульсов и тиристорный исполнительный элемент, через который нагреватель подключен к ис-точнику питани , отличающеес тем, что, с целью повышени надежности устройства и расширени области его применени , в него введены элемент И и дифференцирующий усилитель, входом подключенный к выходной диагонали термочувствитзльного моста, а выходом к второму входу элемента сравнени , первый вход элемента И соединен с выходом элемента сравнени , второй вход - с выходом модул тора ширины импульсов, третий - с выходом формиS ровател импульсов, а выход элемента И подключен к тиристорному исполнительному элементу. э vl N0 D yi A TEMPERATURE CONTROL DEVICE containing a series-connected temperature-sensitive bridge, a differential amplifier and a pulse width modulator, to the second input of which is connected a sawtooth voltage generator, serially connected temperature change rate generator and a comparison element pulse generator and a thyristor actuator through which a heater voltage regulator and a heater element that connects a pulse shaper and a reference element pulse generator and a thyristor actuator through which a heater pulse generator and a heater pulse generator and sequencer are connected. to a power source, characterized in that, in order to increase the reliability of the device and expand the area its application, an And element and a differentiating amplifier, input connected to the output diagonal of the thermosensitive bridge, and the output to the second input of the comparison element, the first input of the And element connected to the output of the comparison element, the second input - with the output of the pulse width modulator, the third - with the output form S rovatel pulses, and the output element And is connected to the thyristor actuator. e vl N0 D yi

Description

Изобретение относитс к ралиоэлектронным устройствам и может быть использовано дл програкмного регулировани температуры различных объектов. Известно устройство дл регулиро вани температуры, в котором регули рующее воздействие при нагреве и ох лаждении формируетс на основе разности сигнала задани ,и сигнала обратной св зи по скорости изменени температуры, определ емой по разности сигналов двух термодатчико с различной тепловой инерцией. Вели чина и направление скорости изменени тетотературы определ етс уровне и пол рностью сигнала задани . В ре жиме стабилизации температуры на за данном уровне регулировани осущест вл етс непосредственно по сигналу термодатчика, а обратна св зь по скорости изменени температуры отключаетс til. Недостатке этого устройства вл етс наличие двух термодатчиков с различной тепловой инерцией, что ограничивает возможность его применени . Кроме того, KONMyTaTop при переходе из режима нагрева в режим стабилизации автоматически переключает устройство с регулировани по скорости на регулирование по температуре объекта, что приводит к возникновению тепловых переходные процессов. Наиболее 0лизким к изобретению по технической сущности вл етс ус ройство, дл программного регулирова ни температуры, содержащее нагреватель , те{Ч4очувстаительный элемент вл ю1цийс элементом термочувствительного моста, пироэлект1жческий датчик с охватыв цо1дей его омической обмоткой, дифференциальный усилитель , индикатор, преобразователь ток-частоТа, интегратор, датчик ско рости изменени температуры, элемен сравнени , формирователь импульсов и тнристорШ11й исполнителыолй элемент . В этом устройстве пироэлектричес кий датчик вл етс преобразователем скорости изменени температуры в электрический сигнал на обкладках электродов, установленных перпендик л рно вектору пол ризации С21. Однако в известном устройстве пиpoэJ1eктpичecкий датчик располагаетс вне те1 «остатируемйго объекта, что тревует преобразовани измене-г ни температуры этого объекта в изменение выходнохчэ напр жени термочувствительного моста, а его, в свою очередь, в изменение температуры пироэлектрического датчика, что- приводит к снижению надежности и быстродействи устройства и ограничению диапазона изменени скорости . Включение в выходную диагональ термочувствительного моста омйчес-коП обмотки дл подогрева пироэлектрического датчика требует высокой мощности источника переменного напр жени , питак цего мост, что ограничивает возможность применени многих типов термодатчиков вследствие их саморазогрева. Кроме того, недостатком известного устройства вл етс и фазовый метод регулировани величины угла включени тиристора, что создает большой уровень радиоп(л«1ех. Целью изобретени вл етс повышение надежности устройства и расширение области применени . Поставленна цель достигаетс тем, что в устройство дл регулировани температуры, содержащее послеДовательно соединенные термочувствительный 4ост, дифференцисшьный усилитель и модул тор ширины импульсов , к второму входу которого подключен генератор пилообразного напр жени , последовательно соединенные задатчик скорости изменени температуц л, элемент сравнени , формирователь импульсов и тиристорный Исполнительный элемент, через который нагреватель подключен к источнику питани , введены элемент и и диФференцирую1ф1й усилитель, входом подключенный к каходной диагонали термочувствительного моста, а выходом - к вторс у входу элемента сравнени , первый .вход элемента И соединен с выходсж элемента сравнени , вторе вход - с выходом модул тора ширины импульсор., третий - с выходе ф6р14ировател импульсов, а выход элемента И подключен к тирИсторному исполнительному элементу. На фиг. 1 изображена функхщональна схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 - диаграммы, по сн кшхие работу устройства при поддержании заданной скорости Изменени температуры. Прейлагае ое устройство содержит / в термостатируквдем объекте 1 нагреватель 2 и термочувствительный элемент 3, вл югцийс элементом терллочувствительного моста 4, который питаетс посто нным напр жением от источиина 5. К.выходной диагонали термочувствительного моста 4 подключен дифференцирующий усилитель б, выход которого соединён с первым входсм элемента 7 сравнени , к второму его входу подключен выход задатчика 8 сксчрости изменени температуры и дифференщсальный усилитель 9, выход которого соединен с вторым входом модул тора 10 ширины импульсов , к первому его входу подключен Выход генератора пилообразного игш жени 11. Кгпервому входу элемента И 12 подключен выход элемента 7 сравнени , к второму входу - выход модул тора 10 ширины импульсов, к третьему - выход формировател 13 импул сов. Сигнал с выхода элемента И 12 подаетс на управл ющий электрод тиристорного исполнительного элемента (тиристора)«14, последовате но с которым нагреватель 2 пс ключен к электрической сети 15. Устройство работает следующим образом. Преобразователем изменени температуры в электрический сигнал вл етс термочувствительный элемент 3 и дифференцирукшшй усилитель б. При увеличении .температуры в термостатирующем объекте напр же ние, снимаемое с выходной диагонали моста 4 , уменьшаетс , при этом на выходе дифференцирующего усилител б по вл етс напр жение где К - коэффициент пропорциональности , св занный с услови ми измерени . Это напр жение и напр жение с задатчика 8 скорости изменени тем пературы 8, поступа на элемент 7 сравнени , вызывают про вление иа его выходе импульсов разрешени и импульсов запрета включени тири торного исполнительного элемента 1 которые воздействуют на последний через элемент И 12. На два дфугих входа этой схемы поступают напр же ни с модул тора 10 ширины импульс и импуш сы, генерируеьше в момент перехода напр жени питающей сети через нуль, с форАШровател 13 ймпульсов . В момент совпадени .всех трех входных напр жений с выхода элемент И 12 на тиристорный исполнительный элемент 14 подаиотс импуль сы, откр юающие его. Скорость изменени температуры определ етс длительностью импульсов разрешени включени тир1 стора 14 и задаетс уровнем посто нного напр жени с задатчика 8. При приближении температуры к заданному значению напр жение разбаланса с моста 4 уменьшаетс дифференциальный усилитель 9 шходит из насыщени и с выхода модул тора 10 ширины импульсов 10 на элемент И 12 поступают Ю4пульсы, модулированные по длительности пилообразньм напр жением с генератора 11 пилооЬразиого напр жени . Это позвол ет избежать перерегулировани по тем-, пературе йри больших скорост х изменени температурил. При достижении заданной температуры регулирование по скорости отключаетс , так Kak -К -а|- О и управление тиристориьм исполнитель ным элементом 14 осуществл етс им- . пульсами с выхода модул тора 10 вирины импульсов. Таким образом/ в предлагаемом устройстве удалось повысить надежность и увеличить быстродействие за счет непосредственного дифференцировани выходного напр жени термочувствительного моста,, а также уменьшить уровень радиопомех.The invention relates to radio electronic devices and can be used to programmatically control the temperature of various objects. A device for temperature control, in which a heating and cooling control action is formed based on a difference in the reference signal, and a feedback signal on the rate of temperature change, determined from the difference in the signals of two thermal sensors with different thermal inertia, is known. The magnitude and direction of the rate of change of the tetrature is determined by the level and polarity of the reference signal. In the mode of stabilizing the temperature at a given level of control, it is carried out directly by the signal of the thermal sensor, and feedback on the rate of change of temperature is switched off til. The disadvantage of this device is the presence of two thermal sensors with different thermal inertia, which limits the possibility of its use. In addition, when switching from heating to stabilization mode, KONMyTaTop automatically switches the device from speed control to temperature control of the object, which leads to thermal transients. The closest to the invention to the technical essence is the device, for programmed temperature control, containing a heater, the {sensitive sensor element is the element of the thermosensitive bridge, the pyroelectric sensor with its coils covering the ohmic winding, differential amplifier, indicator, current-frequency converter, an integrator, a temperature change rate sensor, a reference element, a pulse former and a third-order performer. In this device, a pyroelectric sensor is a converter of the rate of change of temperature into an electrical signal on the plates of electrodes installed perpendicular to the polarization vector C21. However, in a known device, a pyroelectric sensor is located outside the te1 "residual object, which disturbs the conversion of the temperature of this object into a change in the output of the thermally sensitive bridge, and its turn in the temperature change of the pyroelectric sensor, which leads to a decrease in reliability and device speed and rate limiting. The inclusion of an ohmicche-kP winding in the output diagonal of the heat-sensitive bridge for heating the pyroelectric sensor requires a high power source of alternating voltage, supplying the bridge, which limits the possibility of using many types of thermal sensors due to their self-heating. In addition, a disadvantage of the known device is the phase method for adjusting the magnitude of the thyristor switch-on angle, which creates a high level of radio radiation (1x. The aim of the invention is to increase the reliability of the device and expand the field of application. The goal is achieved by containing successively connected thermosensitive 4ost, differential amplifier and pulse width modulator, to the second input of which a sawtooth voltage generator is connected, Consequently, the connected variable speed setting unit, the reference element, the pulse shaper and the thyristor Executive element through which the heater is connected to the power source, the element and the differential amplifier, input connected to the heat sensitive bridge approach diagonal, are entered, and the output is sent to the second element at the input of the comparison element , the first input of the element I is connected with the output of the comparison element, the second input with the output of the modulator of the pulse width., the third with the output of the pulse generator, and the output of ementa and connected to the thyristor actuators. FIG. 1 shows the functional scheme of the proposed device; in fig. 2 - diagrams for how the device operates while maintaining a given rate of change in temperature. The device has a thermostatic device 1 and a heater 2 and a thermosensitive element 3, which is an element of a thermosensitive bridge 4, which is powered by a constant voltage from source 5. The output diagonal of the heat sensitive bridge 4 is connected to a differentiating amplifier b, the output of which is connected to the first the input element of the comparison element 7, the output of the setpoint adjuster 8 of the temperature variability and the differential amplifier 9, the output of which is connected to the second input of the modulator 10 W, is connected to its second input pulses, the output of the sawtooth generator 11 is connected to its first input. The output of the comparison element 7 is connected to the first input of the element 12, the output of the pulse width modulator 10 is connected to the second input, and the impulse 13 is output to the third input. The signal from the output of the element 12 is fed to the control electrode of the thyristor actuator (thyristor) "14, followed by which the 2 ps heater is connected to the electrical network 15. The device operates as follows. The transducer for changing temperature into an electrical signal is a temperature-sensitive element 3 and a differentiating amplifier. B. As the temperature in the thermostating object increases, the voltage taken from the output diagonal of bridge 4 decreases, and the voltage at the output of the differentiating amplifier b is where K is the proportionality coefficient associated with the measurement conditions. This voltage and the voltage from setpoint 8 of the rate of change of temperature 8, applied to the comparison element 7, cause the output of the resolution pulses and the inhibitors of the inclusion of the actuating element 1 to its output through the I element 12. The inputs of this circuit are fed directly from the pulse width modulator 10 and the impulse generated at the time of the power supply voltage across the zero, from the 13-pin pulse terminal. At the moment of coincidence. All three input voltages from the output element I 12 to the thyristor actuating element 14 feed pulses that open it. The rate of temperature change is determined by the duration of the switching pulses of the switch Tir1 stor 14 and is set by the level of the constant voltage from the setter 8. As the temperature approaches the set value, the unbalance voltage from bridge 4 decreases the differential amplifier 9 goes out of the saturation and output from the modulator 10 of the pulse width 10 on the element And 12 receive 10 4 pulses, modulated by the duration of the sawtooth voltage from the generator 11 of the puloir voltage. This avoids overshoot of temperature and temperature at high rates of change. When the set temperature is reached, the speed control is switched off, so Kak-K-a | - O and control of the thyristor by the executive element 14 is carried out by it-. pulses from the modulator output 10 pulse virines. Thus, in the proposed device, it was possible to increase reliability and increase speed by directly differentiating the output voltage of the temperature-sensitive bridge, as well as reducing the level of radio interference.

УВШSHS

термочуостВthermostat

мостаthe bridge

1 one

.И.AND

UB,Ub

нт9NT9

W«W “

f I I , f I I,

AA

I t I I i 1 I t I I 1

Og,Og,

I II I

JIfJif

сгпsgp

%x оЛ/А тм % x OL / A tm

нцн umMbi unnvcnncn umMbi unnvcn

#1Г,# 1G,

{пуист исполн, 9/1-та{poust performer, 9/1-ta

скоростиspeeds

Uttl tffffi-i /Uttl tffffi-i /

Claims

A TEMPERATURE CONTROL DEVICE, comprising a thermally sensitive bridge in series, a differential amplifier and a pulse width modulator, to the second input of which a sawtooth voltage generator is connected, a temperature change rate controller and a comparison element are connected in series; pulse generator and thyristor actuator element through which the heater is connected to a power source, characterized in that, in order to increase the reliability of the device and expand its field of application, an I element and a differentiating amplifier are inserted into it, connected to the output diagonal of the thermally sensitive bridge , and the output to the second input of the comparison element, the first input of the element And is connected to the output of the comparison element, the second input - with the output of the pulse width modulator, the third - with the output of the importer pulses, and the output of the And element is connected to the thyristor actuator.

1072015 A

1072QrT5