SU1383317A1 - Устройство дл регулировани температуры - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к автоматике и может быть использовано дл  автоматического регулировани  температуры в термостатах . Устройство содержит последовательно соединенные термочувствителный мост, элемент сравнени , усилитель и нагреватель, при этом дл  -повышени  быстродействи  в широком диапазоне температур внешней среды в одно термочувствительного моста включен датчик температуры внешней среды, параллельно которому подключен ключ, управление которым производитс  триггером, информационный вход которого через преобразователь уровн  соединен с выходом элемента сравнени , а к входу сброса триггера подключен выход формировател  импульсов. 2 ил.

Description

со 00 оо оо

Изобретение относитс  к системам автоматического регулировани  и может быть использовано дл  автоматического регули-. ровани  температуры в термостатах дл  термостатировани  различных электронных узлов.

Цель изобретени  - повышение быстродействи  в широком диапазоне температур внешней среды.

На фиг. 1 приведена функциональна  схема устройства; на фиг. 2 - диаграммы его работы.

Устройство содержит термочувствительный мост I, элемент 2 сравнени , усилитель 3, нагреватель 4, преобразователь 5 уровн , пороговый элемент 6, выполненный в виде триггера, ключ 7, датчик 8 температуры внешней среды, формирователь 9 импульсов, элемент 10 блокировки, источник 11 питани .

Термочувствительный мост 1 необходимо располагать непосредственно на нагревателе 4, датчик 8 температуры внешней среды (начальной температуры объекта) должен находитьс  за пределами термостата так, чтобы величина его сопротивлени  не изменилась от изменени  температуры в термостате за врем  первого включенного состо ни  нагревател  4.

При необходимости, а именно при условии , когда на величину сопротивлени  датчика 8 (терморезистора) оказывает вли ние температура термостата, он должен быть размешен в термоизол ционном корпусе, который способствует значительному уменьшению этого вли ни  в течение времени первого включенного состо ни  нагревател  4.

Преобразователь 5 уровн  предназначен дл  согласовани  уровней напр жений между выходом элемента 2 сравнени  и входом триггера 6. Формирователь 9 импульсов необходим дл  формировани  импульса сброса триггера 6 после включени  термостатирую- шего устройства. Элемент 10 блокировки необходим дл  отключени  терморезистора 8 в случае, когда температура объекта выше температуры внешней среды, с целью предот- врашени  перегрева объекта (например, в случае кратковременного отключени  тер- мостатируюшего устройства)-. Данную функцию можно выполнить, например, с помощью выключател , вынесенного на пульт управлени : оператора.

Устройство работает следующим образом.

При включении устройства температура термостата и объекта равна температуре внешней среды, термочувствительный мост 1 разбалансирован и элемент 2 сравнени  переводит усилитель 3 в режим насыщени , включа  нагреватель 4. Одновременно на триггер 6 от формировател  9 импульсов приходит импульс сброса и пр мой выход триггера 6 устанавливаетс  в состо ние логического «О, при этом размыкаетс  ключ 7, подключа  датчик 8 температуры внешней среды (терморезистор) в противоположное

0

0

5

0

5

0

5

0

5

датчику температуры плечо термочувствительного моста 1, смеща  точку его баланса, тем самым увеличива  врем  первого включенного состо ни  нагревател  4.

При достижении баланса термочувствительного моста Г элемент 2 сравнени  посредством усилител  3 отключает нагреватель 4. Одновременно с этим перепад напр жени  с выхода элемента 2 проходит через преобразователь 5 уровн  на информационный вход триггера 6 и перебрасывает его в противоположное состо ние, при котором на пр мом его выходе по вл етс  логическа  «1 (это положение триггер б сохран ет .в течение всей дальнейшей работы устройства ). Под воздействием логической «1 ключ 7 замыкаетс  и шунтирует терморезистор дополнительного разбаланса, устран   его вли ние при дальнейшей работе регул тора . После отключени  нагревател  4 его температура начинает уменьшатьс , отдава  запасную энергию объекту термостатировани . Температура объекта, который получает запасную энергию нагревател  продолжает расти до температуры, равной температуре статировани , при которой процесс выхода в режим термостата заканчиваетс .

Рассмотрим выход в режим термостатировани  в зависимости от температуры внешней среды (начальной температуры объекта).

В первом случае, когда разность между значени ми температур термостатировани  и внешней средой АГ равна заданному (номинальному ) значению ДГз, нагреватель разогреваетс  по кривой Л7н ДО температуры, соответствующей ДГз+Гп (где „ - температура перегрева нагревател , котора  определ етс  величиной сопротивлени  терморезистора измерительного моста 1) времени /4 и отключаетс . Объект термостатировани  вследствие наличи  собственно термоемкости и теплового сопротивлени  между ним и нагревателем разогреваетс  по кривой ДГо, имеющей посто нную времени большую, чем крива  АГн- После отключени  нагревател  температура объекта продолжает расти с уменьщающейс  скоростью за счет запасной энергии нагревател , которой достаточно дл  доведени  объекта до температуры термостатировани . Отдава  свою запасную энергию, нагреватель охлаждаетс  до температуры термостатировани , к которой приходит одновременно с объектом в момент времени t.

Во втором случае, когда (температура окружающей среды уменьщилась) и величина дополнительного разбаланса не изменилась, а осталась равной Тп (дл  устройства без применени  терморезистора), нагреватель разогреваетс  по кривой ДГ, а объект АТо - до момента времени /7, соответствующего отключению нагревател . Далее нагреватель охлаждаетс  (с большей скоростью, чем в первом случае при АТ

:ЛГз, так как величина ДГ и разность температур между нагревателем и объектом увеличилась), отдава  запасную энергию объекту термостатировани . В данном случае запасной энергии нагревател  недостаточно дл  доведени  объекта до температуры термостатировани  и последний, когда нагреватель уже вышел на режим термостатировани , продолжает еще разогреватьс  до момента времени /ю.

В устройстве, когда , величина сопротивлени  терморезистора увеличилась и стала больше, чем при , перегрев нагревател  увеличиваетс  до величины, близкой к оптимальной (, при которой нагреватель отключаетс  в момент времени /8, охлаждаетс  и достигает температуры термостатировани  в момент времени /д одновременно с объектом (фиг. 2, штрихова  лини ).

В случае, когда (температура внешней среды увеличилась) и величина дополнительного разбаланса равна Тп (дл  устройства без терморезистора), нагреватель разогреваетс  по кривой АГн, а объект- АГо до момента времени tz, соответствующего отключению нагревател . Далее нагреватель охлаждаетс  (с меньшей скоростью , чем в первом случае при , так как величина А7 и разность температур между нагревателем и объектом уменьшилась ), отдава  запасную энергию объекту термостатировани . В данном случае запасной энергии нагревател  больше, чем необходимо дл  доведени  объекта до температуры термостатировани . В результате этого происходит перегрев объекта и его выход на режим термостатировани  в момент времени /5- В предлагаемом устройстве, когда А7 ;А7 з, величина сопротивлени  терморезистора меньше, чем в случае, когда А7 А7 з, и перегрев нагревател  уменьшаетс  до величины близкой к оптимальной (Tfi), при которой нагреватель отключаетс  в момент времени t, охлаждаетс  и достигает температуры термостатировани  в момент

времени tz одновременно с объектом (фиг. 2, штрихова  лини ).

Таким образом, предлагаемое устройство по сравнению с известным позвол ет осушествл ть режим разогрева, близкий к оптимальному в широком диапазоне значений начальной температуры объекта, когда она равна температуре окружающей среды. Это повышает его быстродействие и уменьшает

величину перерегулировани . Так, например, примен   в качестве терморезистора дополнительного разбаланса, полупроводниковый резистор, величина перерегулировани  по сравнению с известным устройством уменьшилась более чем в 5,5 раза (при АГ ;А7 з),

а при разогрев объекта практически совпадал с оптимальным. Приведенные результаты получены при температуре тер- мостатированн  60°С и изменени х величины температуры внешней среды в пределах от 10 до 35°С.

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   Устройство дл  регулировани  температуры , содержащее последовательно соединенные термочувствительный мост, элемент сравнени , усилитель и нагреватель, а также пороговый элемент и ключ, включенный параллельно одному из плеч термочувствительного моста, причем выход порогового элемента св зан с первым управл ющим

   выходом ключа, отличающеес  тем, что, с целью повышени  быстродействи  в широком диапазоне температуры внешней среды, устройство содержит преобразователь уравнени , формирователь импульсов и элемент блокировки, при этом пороговый элемент

   выполнен в виде триггера, информационный вход которого подключен к выходу преобразовател  уровн , вход которого соединен с выходом элемента сравнени , а вход сброса триггера подключен к выходу формировател  импульсов, выход элемента блокировки соединен с вторым управл ющим входом ключа, а параллельно ключу в термочувствительный мост включен датчик температуры внешней среды.

   ti i2 ts ill tf is f 7 8 3 ijo Фие.2