SU1427349A1 - Temperature regulator - Google Patents

Temperature regulator Download PDF

Info

Publication number
SU1427349A1
SU1427349A1 SU874231129A SU4231129A SU1427349A1 SU 1427349 A1 SU1427349 A1 SU 1427349A1 SU 874231129 A SU874231129 A SU 874231129A SU 4231129 A SU4231129 A SU 4231129A SU 1427349 A1 SU1427349 A1 SU 1427349A1
Authority
SU
USSR - Soviet Union
Prior art keywords
output
operational amplifier
input
amplifier
resistor
Prior art date
Application number
SU874231129A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Леонид Петрович Шичков
Владимир Михайлович Поляков
Original Assignee
Всесоюзный Сельскохозяйственный Институт Заочного Образования
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 Всесоюзный Сельскохозяйственный Институт Заочного Образования filed Critical Всесоюзный Сельскохозяйственный Институт Заочного Образования
Priority to SU874231129A priority Critical patent/SU1427349A1/en
Application granted granted Critical
Publication of SU1427349A1 publication Critical patent/SU1427349A1/en

Links

Landscapes

  • Feedback Control In General (AREA)

Abstract

Изобретение относитс  к системам автоматического регулировани . Цель изобретени  - повьшение точности регул тора . Поставленна  цель достигаетс  тем, что в регул торе температуры блок формировани  широтно-импульс- ной модул ции (ИИМ) выполнен на операционном усилителе (ОУ) 5 с резис- тинной положительной обратной св зью (ПОС) 8, а, цепь отрицательной обратной св зи (осе) содержит отсекающий диод 9, управл емый делитель напр жени , образованный полевом транзистором 18, управл емым сигналом рас- согл1асовани  с выхода масштабирующего усилител  4, и потенциометром 17, низкочастотный перестраиваемый RC- фильтр 11 и интегрирующую перестраиваемую RC-цепь 16. 2 ил. а (This invention relates to automatic control systems. The purpose of the invention is to increase the accuracy of the controller. The goal is achieved by the fact that, in the temperature controller, a pulse width modulation forming unit (PIM) is performed on an operational amplifier (OU) 5 with a positive positive feedback (POS) 8, a, negative feedback circuit (axis) contains a cut-off diode 9, a controlled voltage divider formed by the field-effect transistor 18, a controlled release signal from the output of the scaling amplifier 4, and a potentiometer 17, a low-frequency tunable RC filter 11 and an integrating tunable RC circuit 16. 2 silt but (

Description

О)ABOUT)

сгsg

Изобретение относитс  к системам автоматического регулировани  и предназначено дл  поддержани  температур в заданных пределах путем нагрева объекта регулировани .The invention relates to automatic control systems and is intended to maintain temperatures within specified limits by heating the control object.

Цель изобретени  - повышение тбч- ности регул тора.The purpose of the invention is to increase the controller's TB.

На фиг.1 представлена схема предлагаемого регул тора температуры, на фиг:, 2 - временные диаграммы работы регул тора; а - в переходных режимах регулировани , б - на выходе страиваемого низкочастотного RC- фильтра, в - на выходе операционного усилител  блока формировани  широт- но-импульсной модул ции.Figure 1 shows the scheme of the proposed temperature controller; FIG. 2 shows time diagrams of the controller; a - in transient control modes, b - at the output of a tunable low-frequency RC filter, and in - at the output of an operational amplifier of a pulse width modulation shaping unit.

Регул тор температуры содержит датчик 1, задатчик 2 температуры, блок сравнени  3, масштабирующий усилитель 4, блок формировани  широт но-импульсной модул ции, выполненный на операционном усилителе 5, испол- нительньй орган 6, воздействующий на объект регулировани  7, причем операционный усилитель содержит ре- зистивную положительную обратную св зь 8,.в отрицательную обратную св зь которого включен через юп1ий диод 9 управл емый делитель напр жени  10 и низкочастотный перестраиваемый RC-фильтр 11, а между входами операционного усилител  5 подключены два встречно- параллельно включенных раэв зываОThe temperature controller contains a sensor 1, a temperature setpoint 2, a comparison unit 3, a scaling amplifier 4, a pulse width modulation shaping unit performed on the operational amplifier 5, an operating element 6 acting on the control object 7, and the operational amplifier contains resistive positive feedback 8, in the negative feedback of which is switched on through diode 9, a controlled voltage divider 10 and a low-frequency tunable RC filter 11, and between the inputs of the operational amplifier 5 Two counter parallel-connected razvyaz

ющих диода 12, 13, неинвертирующий вход операционнодаэ усилител  5 св зан с масштабирующим усилителем 4 вторым резистором 1А, п инвертирующий - с общей шиной регул тора через первый резистор 15 и с интегрирующей RC-цепью 16, подключенной к выходу низкочастотного RC-фильтра; 11, соединенного со средуим выводом потенциометра 17 управл емого делител  напр жени  10, первое плечо которого образовано потенциометром 17, а другое - полевым транзистором 18 с р-п-переходом и каналом р-типа, затвор которого через третий рези с- тор 19 соединен с выходом масштабиру ющего усилител  А.Diodes 12, 13, non-inverting input of op-amp amplifier 5 is connected with scaling amplifier 4 by a second resistor 1A, inverting n with a common bus regulator through the first resistor 15 and with an integrating RC-circuit 16 connected to the output of a low-frequency RC filter; 11, a potentiometer 17 of the controlled voltage divider 10 connected to the medium output, the first arm of which is formed by the potentiometer 17 and the other by the field-effect transistor 18 with the pn-junction and the p-type channel, the gate of which is connected with the output of the scaling amplifier A.

Устройство работает следующим образом.The device works as follows.

Сигнал рассогласовани  между датчиком 1 и задатчиком 2 с выхода блока сравнени  усиливаетс  усилителем 4 и поступает на неинвертирующий вход усилител  5. Выходной сигнал сThe error signal between the sensor 1 and the setting device 2 from the output of the comparison unit is amplified by the amplifier 4 and is fed to the non-inverting input of the amplifier 5. The output signal from

10ten

1515

2020

выхода усилител  5 поступает на вход исполнительного органа 6 и воздействует на объект регулировани  7. Блок формировани  широтно-инпульсной модул ции построен по принципу генерирующего нуль-органа на операционном усилителе 5, охваченном резистивной положительной обратной св зью 8 и интегрирующей RC-цепью 16. Предположим , что потенциал на выходе низкочастотного перестраиваемого RC-фильтра 11 равен нулю, тогда импульсы на выходе нуль-органа будут существовать , пока входное напр жение находитс  в границах линейного участка амплитудной характеристики операционного усилител  5. В противном случае на выходе .операционного усилител  5 устанавливаетс  напр жение, соответствующее положительному или отрицательному уровню ограничени .. При этом зависимость скважности генерируемых импульсов и приложенногоoutput of the amplifier 5 is fed to the input of the executive body 6 and acts on the object to be regulated 7. The pulse width modulation shaping unit is built on the principle of a generating zero-body on the operational amplifier 5 covered by resistive positive feedback 8 and an integrating RC circuit 16. Suppose that the potential at the output of the low-frequency tunable RC filter 11 is zero, then the pulses at the output of the null organ will exist as long as the input voltage is within the limits of the linear portion of the amplitude x Characteristics of the operational amplifier 5. Otherwise, the output of the operational amplifier 5 establishes a voltage corresponding to a positive or negative level of limitation .. The dependence of the duty ratio of the generated pulses and the applied

25 входного напр жени  в границах25 input voltage limits

линейного участка амплитудной характеристики операционного усилител  5,  вл ющейс  зоной пропорциональности регул тора ДХ , носит широтно-импуль30 сный характер модул ции. Период импульсов на выходе блока формировани  широтно-импульсной модул ции определ етс  временем перезар дки емкости интегрирующей перестраиваемой RC-цепи 16. Перезар дка емкости интегрирующей перестраиваемой RC-цепи 16 происходит за счет протекани  тока по цеп м: резистор 8, разв зывающий диод 12 или 13, интегрирующа  перестраиваема  RC-цепь 16, обща  шина регул торй. К выходу блока формировани  широтно-импульсной модул ции через отсекающий диод 9 подключен управл ем1,1Й делитель напр жени  10, состо щий из потенциометра 17 и полевого транзистора 18 с р-п-переходом и каналом р-типа. При условии, что при нагреве объекта регулировани  напр жение на выходе усилител  4, находитс  в пределе положительного уровн  ограничени  операционного усилител  5 блока формировани  широтно- импульсной модул ции, сопротивление исток-сток полевого транзистора 18 велико и потенциал положительной пол рности с выхода усилител  5 через отсекающий диод 9 и потенциометр 17 первого плеча управл емого делител  напр жени  10 будет накапливатьс  вThe linear portion of the amplitude response of the op amp 5, which is the proportional band of the DF controller, has a pulse width modulation pattern. The pulse period at the output of the pulse-width modulation shaping unit is determined by the recharge time of the capacitance of the integrating tunable RC circuit 16. Recharging the capacitance of the integrating tunable RC circuit 16 occurs due to the flow of current through the circuits: resistor 8, decoupling diode 12 or 13, integrating tunable RC circuit 16, common control bus. To the output of the pulse-width modulation shaping unit, through a cut-off diode 9, a control is connected to a 1.1V voltage divider 10, consisting of a potentiometer 17 and a field-effect transistor 18 with a pn-junction and a p-type channel. Provided that when the control object is heated, the voltage at the output of amplifier 4 is in the limit of the positive limitation level of the operational amplifier 5 of the pulse-width modulation forming unit, the source-drain resistance of the field-effect transistor 18 is large and the potential of the positive polarity from the output of the amplifier 5 through the cut-off diode 9 and the potentiometer 17 of the first arm of the controlled voltage divider 10 will accumulate in

3535

4040

4545

5050

5555

конденсаторе низкочастотного перестраиваемого RC-фрШьтра 11. При условии , что посто нна  времени низкочастотного RC-фильтра 11 больше посто нной интегрирующей RC-цепи 16, линейный участок амплитудной xfipaK- теристики усилител  3 измен етс  и автоматически смещаетс  в переходном режиме системы в нужную сторону и на необходимое значение, завис щее от значени  посто нной времени объекта регулировани  и величины внешнего возмущени . Величина смещени  тем больше, чем больше посто н- на  времени объекта регулировани  и чем больше вли ние возмутцени , вызвавшее переходной режим системы.the low-frequency tunable RC-capacitor capacitor 11. Assuming that the time constant of the low-frequency RC filter 11 is longer than the constant integrating RC circuit 16, the linear portion of the amplitude xfipaK-characteristic of the amplifier 3 changes and automatically shifts in the transition mode of the system in the right direction and to the required value, depending on the value of the constant time of the control object and the value of the external disturbance. The magnitude of the displacement is greater, the greater the constant of the time of the object of regulation and the greater the influence of disturbances that caused the transitional regime of the system.

Это иллюстрируют временные диаграммы фиг.2а, где внешнее возмуще- ние рассматриваетс  как ступенчатое изменение задани  параметра регулировани  А в виде его задаваемых значений А1, А2, A3. При изменении задани  от значени  А1 к А2 смеР1;ение зоны пропорциональности регул тораThis is illustrated by the time diagrams of Fig. 2a, where the external perturbation is considered as a step change in the setting of the control parameter A in the form of its specified values A1, A2, A3. When the setting changes from A1 to A2, the value of P1; the proportionality of the regulator

РR

йХ(, происходит навстречу изменениюyH (, happens to meet the change

параметра регулировани  А (фиг.2а, период ). При этом потенциал положительной пол рности на выходе низкочастотного перестраиваемого RC- фильтра 11 растёт (фиг.26, период ti-tj), а усилитель 5 находитс  в положительном уровне ограничени  (фиг.2в, период t,-t). При сигнале рассогласовани , достаточном дл  перехода усилител  5 в режим линейного управлени , в блоке, формировани  ШИМ начинаетс  генераци  сигналов отрицательной пол рности (фиг.2в периоды tj-t,, , tfe-t). При этом потенциал положительной пол р- ности на выходе перестраиваемого низкочастотного RC-фильтра 11 уменьшаетс  (фиг. 26, периоды t,-Ц ,...) за счет тока разр да его конденсатора через соединенные с ним цепи (фиг.2б, периоды tg-t, ,control parameter A (fig. 2a, period). At the same time, the potential of a positive polarity at the output of the low-frequency tunable RC filter 11 increases (Fig. 26, period ti-tj), and amplifier 5 is in the positive limit level (Fig. 2c, period t, -t). When the error signal is sufficient to switch the amplifier 5 to the linear control mode, in a block, the PWM generation starts generating negative polarity signals (Fig. 2c, periods tj-t ,,, tfe-t). At the same time, the potential of the positive field of the phasedness at the output of the tunable low-frequency RC-filter 11 decreases (Fig. 26, periods t, -C, ...) due to the discharge current of its capacitor through circuits connected to it (Fig. 2b, periods tg-t,

))

, и за счет vмeньшeни  тока за, and due to the vmenenie current for

р да, ослабленного управл емым дел  телем напр жени  10, в котором Сопротивление р-канала полевого транзистора 18 с р-п-переходом уменьшат етс  пропорционально уменьшению положительного уровн  рассогласовани  на выходе усилител  4 (фиг.26, пери- оды t,-t , , tj-tg).a series of weakened controllable voltage telemetry 10, in which the resistance of the p-channel of the field-effect transistor 18 with the pn-junction decreases in proportion to the decrease in the positive level of the error at the output of the amplifier 4 (Fig. 26, periods t, -t ,, tj-tg).

Зона пропорциональности регул тора йХр смещаетс  в сторону заданногоThe proportional band of the regulator jhr is shifted towards the specified

JQ . 20 25Jq. 20 25

27349 427349 4

значени  и при нулевом уровне рассогласовани  стремитс  к своему минимальному значению (фиг.2а, периодыthe value and with a zero level of mismatch tends to its minimum value (fig. 2a, periods

30thirty

, , 35 , 35

4040

5050

55 55

Ц-tioC-tio

В 9   AT 9

Тем самым автоматически измен етс  скважность генерируемых импульсов и, как следствие, автоматически измен етс  структура регул тора в переходном режиме, т.е., происходит как бы упреждающий захват процесса и доведени  его до нового заданного значени ..Thus, the duty cycle of the generated pulses is automatically changed and, as a result, the regulator structure automatically changes in a transient mode, i.e., a proactive seizure of the process occurs and the process is brought to a new specified value.

При сигнале рассогласовани , со- ответствукщем отрицательному уровню ограничени  (фиг.2а, A3), структура регул тора неизменна и захват и доведение процесса до нового значени  происходит в зоне пропорциональности &ХР регул тора (фиг.2а, период tQ-Ц, /.With a mismatch signal corresponding to a negative level of restriction (Fig. 2a, A3), the structure of the controller is unchanged and the capture and bringing the process to a new value occurs in the proportional band of & XP controller (Fig. 2a, tQ-C, / .

Таким обра;5ом, исключаютс  автоколебани  системы регулировани  при нагреве объекта в переходных режимах за счет изменени  динамической характеристики регул тора температуры дл  оптимального и точного поддержани  параметра регулировани .Thus, the 5th excludes self-oscillations of the control system when the object is heated in transient conditions by changing the dynamic response of the temperature controller in order to maintain the control parameter optimally and accurately.

Claims (1)

Формула изобретени Invention Formula Регул  тор температуры, содержащий блок сравнени , входы которого соединены с датчиком и задатчиком температуры, а выход - с входом масштабирующего усилител , выход которого подключен к входу блока формировани  широтно-импульсной модул ции, выполненного на операционном усилителе с обратными св з ми, а вьгход блока формировани  щиротно-импульсной модул ции св зан с входом исполнительного органа, отличающийс  тем, что, с целью повьше- ни  точности регул тора, он содержит управл емый делитель напр жени , выполненный в виде последовательно соединенных потенциометра и полевого транзистора с р-п-переходом и р- каналом, при этом цепь положительной обратной св зи операционного усилител  образована резистором, а цепь отрицательной обратной св зи образована отсекающим диодом, св занным анодом с выходом операционного усилител , низкочастотным перестраиваемым RC-фильтром, вход которого св зан с катодом отсекающего диодаA temperature regulator containing a comparison unit, the inputs of which are connected to the sensor and temperature setting device, and the output to the input of the scaling amplifier, the output of which is connected to the input of the pulse-width modulation forming unit performed on the operational amplifier with feedback, and the output a pulse-modulation modulation unit is connected with the input of the executive body, characterized in that, in order to increase the accuracy of the controller, it contains a controlled voltage divider, made in the form of a sequence a coupled potentiometer and a field-effect transistor with a pn junction and a p-channel, the positive feedback circuit of the operational amplifier is formed by a resistor, and the negative feedback circuit is formed by a cut-off diode connected by the anode to the output of the operational amplifier, low-frequency tunable RC filter whose input is connected to the cathode of the cutting diode через потенциометр управл емого делител  напр жени , и интегрирующей перестраиваемой RC-цепью, соединенной входом с выходом фильтра, а выходом - с инвертирующим входом операционного усилител , через первый резистор соединенным с общей шиной регул тора и через встречно включенные разв зыthrough a potentiometer controlled voltage divider, and an integrating tunable RC circuit connected by an input to the filter output, and an output to the inverting input of an operational amplifier, through the first resistor connected to the common bus of the regulator and through counter-on time  . " Аг jxpAg jxp /X/ X вающие диоды - с неинвертирующим входом операционного усилител , который через второй резистор подключен к выходу масштабирующего усилител , соединенному через третий резистор с затвором полевого транзистора, исток которого св зан с общей шиной регул тора.Diodes with a non-inverting input of an operational amplifier, which is connected via a second resistor to the output of a scaling amplifier connected via a third resistor to the gate of the field-effect transistor, the source of which is connected to the common bus of the regulator. ii Фиг.гFigg
SU874231129A 1987-03-23 1987-03-23 Temperature regulator SU1427349A1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU874231129A SU1427349A1 (en) 1987-03-23 1987-03-23 Temperature regulator

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU874231129A SU1427349A1 (en) 1987-03-23 1987-03-23 Temperature regulator

Publications (1)

Publication Number Publication Date
SU1427349A1 true SU1427349A1 (en) 1988-09-30

Family

ID=21298827

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SU874231129A SU1427349A1 (en) 1987-03-23 1987-03-23 Temperature regulator

Country Status (1)

Country Link
SU (1) SU1427349A1 (en)

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Авторское свидетельство СССР № 556419, кл. G 05 D 23/19, 1977. Авторское свидетельство QCCP № 1118970, кл. G 05 D 23/19, 1984. *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US4894520A (en) Circuit for controlling power dissipated by an electrical resistance
US4618814A (en) Voltage-to-current converter circuit
EP1239576B1 (en) Maximum power point tracking method and device
US4978865A (en) Circuit for regulating a pulsating current
US4972136A (en) Linear power regulator with current limiting and thermal shutdown and recycle
US4446410A (en) Control circuit for a solenoid-operated actuator
US3990020A (en) DC linear power amplifier
SU1427349A1 (en) Temperature regulator
US4075546A (en) Regulated power supply with combined series and shunt regulating transistors
US3046469A (en) Transistor regulated power supply
US3976931A (en) AC regulator
JPH0580843B2 (en)
RU2775059C1 (en) Method for constructing a constant voltage stabilizer
JP3060585B2 (en) Pulse width modulation circuit
JPS5930637Y2 (en) Motor speed control circuit with temperature compensation
Lokerson Voltage to frequency converter Patent
SU1292172A1 (en) Modulation device
SU1434237A1 (en) Device for detecting presence of metal
SU1107113A1 (en) Device for adjusting voltage
SU1707711A1 (en) Piezo semiconductor direct current voltage stabilizer
SU1270877A2 (en) Variable generator
SU763869A1 (en) Dc voltage pulse stabilizer
SU775718A2 (en) Dc voltage stabilizer
SU576571A1 (en) Pulsed dc voltage stablizer
SU702361A1 (en) D-c stabilizer