SU1474617A1 - Устройство дл регулировани температуры резистивного нагревател - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к системам автоматического регулировани  температуры, в частности, дл  инфракрасного обогрева животных. Цель изобретени  - уменьшение колебаний напр жени  в питающей сети. Устройство дл  регулировани  температуры резистивного нагревател  содержит блок синхронизации, делитель частоты, цифровой задатчик температуры, выключатель, блок пам ти, цифровой датчик температуры, силовой блок, нагреватель, задатчик временных интервалов и цифровой вольтметр. Устройство обеспечивает автоматическое поддержание и требуемый закон изменени  температуры перегрева и длительность цикла обогрева с заданной точностью в зависимости от возраста животных и температуры окружающей среды. В устройстве устранены значительные колебани  напр жени , возникающие в сельских распределительных сет х при регулировании активной нагрузки. 2 ил.

Description

Изобретение относитс  к системам: автоматического регулировани  температуры и может быть использовано дл  регулировани  температуры в процессах с заданными температурно-временными характеристиками и, в частности, дл  инфракрасного обогрева животных.

Цель изобретени  - уменьшение колебаний напр жени  в питающей сети.

На фиг.Т изображена структурна  схема предлагаемого устройства; на фиг.2 - схема силового блока.

Устройство (фиг.1) содержит блок 1 синхронизации, делитель 2 частоты, цифровой задатчик 3 температуры, вы- читатель 4, блок 5 пам ти, цифровой датчик 6 температуры, силовой блок 7, нагреватель 8, задатчик 9 временных интервалов, цифровой вольтметр 10. Силовой блок (фиг.2) содержит входы 11-14 и выходы 15 и 16, счетчик 17, инвертор 18, триггер 19, элемент 2ИЛИ-НЕ 20, усилитель 21, импульсный трансформатор 22, соглач

сующие блоки 23.1 и 23.2, компаратор 24 с демпфирующими диодами на входе, элемент 25 задержки, инвертор 26, триггеры 27.1 и 27.2, одновибратор 28 с врем задающей RC-цепью, тиристор ный ключевой элемент 29, к выходу 15 силового блока параллельно нагревателю 8 подсоединена конденсаторна  батаре  30, другие электроды нагревател  и батареи соединены с нулевым проводом 16 питающей сети.

Блок 1 синхронизации формирует последовательность импульсов„длительность которых задаетс  врем задаю- щими цеп ми одновибратора, а временное расположение - переходами напр жени  питающей сети через нуль в обоих направлени х.

Начало процесса сопровождаетс  сбросом в нулевое состо ние всех триггеров делителей. Цепи сброса, а также ускоренной установки дели10

14746174

дел емые средней температурой окружающей среды в помещении выращивани  в данное врем  t. На выходах вычитател  4 образуетс  сигнал (код), соответствующий необходимому дл  данного возраста (В) и температуры окружающей среды (Т ) воздействию Р (Р П Тв).

Сигнал (код) Р поступает на блок 5 пам ти, представл ющий собой ПЗУ, который по совокупности сигналов Р, сигналов (кодов) цифрового вольтметра 10 (V), а также имеющейс  информации о характеристиках нагревателей 8 (Z), помещени  выращивани  (Б) и вида выращиваемых животных (Ж) формирует сигнал М, соответствующий требуемому перегреву (П) дл  данного 2Q возраста (В) и вида (Ж) выращиваемых животных в данном помещении (Б) при температуре окружающей среды (Т ) и величине напр жени  (V) питающей

15

телей делител 1 2 частоты, необходимой при пропадании напр жени  питающей сети в случае аварии, цепи управлени  цифровым1 вольтметром, а также устройства индикации текущего времени выращивани  не показаны.

Устройство работает следующим образом.

Блок 1 синхронизации формирует импульсы с частотой, равной удвоенной , частоте сети., С выхода делител  2 частоты коды, соответствующие пе- ресчитанкому в требуемое число раз количеству импульсов блока (т.е. текущему моменту времени выращивани  t),-поступает на адресные входы задатчика 3 температуры и задатчика 9 временных интервалов соответственно .

Задатчики 3 и 9 формируют сигналы управлени  (Включение, Выключение Интенсивность) нагревателем 8, в качестве которого используютс  инфракрасные излучатели, в соответствии с хран щейс  в пам ти задатчиков программой обогрева.

На первом выходе задатчика 3 формируютс  сигналы, соответствующие величинам необходимых дл  данного t (например, возраст выращиваемых животных t В) перегревов П tf(B). Сформированные таким образом сигналы управлени  (П) поступают на входы уменьшаемого вычитател  4, а на его входы вычитаемого поступают сигналы с датчика 6 температуры (Т), опре0

5

0

сети, измеренных в данньй момент 5 времени t датчиком 6 и вольтметром 10. Следовательно, , (г,Б ,Ж, P,V).

Сигналы с второго выхода задатчика 3 и второго выхода делител  2 частоты управл ют адресными входами задатчика 9, на выходе которого образуетс  сигнал (Л), соответствующий длительности и времени наступлени  пауз в циклах обогрева, необходимых при данном возрасте (В) выращиваемых животных данного вида (Ж) в данном помещении (Б). При этом Л F2 (В, Ж, Б). Временна  диаграмма суточного цикла воздействи  формируетс  под управлением сигналов (кодов), поступающих с выходов делител  2 частоты и задатчика 3.

Сигнал Л на выходе задатчика 9 временных интервалов может принимать значени  логических О или 1. Если на вход 12 силового блока 7 с выхода задатчика 9 поступает сигнал , равный логической 1, он независимо от состо ни  других входов силового блока 7 производит выключение нагревателей 8.

Сигнал (код) М; с выхода блока 5 пам ти поступает на вход 11 силового блока 7 и вызывает на его выходах 15 и 16 воздействие соответствующей М. интенсивности.

Блок 7 осуществл ет согласование нагревателей 8 через вход щие в его состав силовые ключи на базе тирис5

0

5

5

торов 29 с трансформаторным управле нием с выходами блока 5 пам ти, за- датчика 9 и блока t сигнализации. Количество полупериодов тока, пропускаемых блоком 7 в нагреватели 8 равно величинам кодов М;, сформированным на выходе блока 5 (входе 11 блока 7). При наличии управл ющего сигнала с выхода задатчика 9 (логи- часка  1) на входе 12 блока 7 (импульсы тока не пропускаютс  блоком 7 в нагреватели 8) формируетс  пауза в процессе обогрева животных. С целью экономии электрической мощности , рассеиваемой на тиристорных ключах 29 блока 7, схемы ориентированы на широтно-импульсный метод регулировани , при котором число пропускаемых полупериодов равно величине сформированного блоком 5 кода М;, а их временное расположение зависит от момента перехода напр жени  питающей сети через нуль (вход 13 блока 7) и схемной реализации блока 7.

Предложенный вариант исполнени  блока 7 (фиг.2) позвол ет пропускать в нагрузку либо все пропускаемые импульсы от trro до М-го (Мштук , Np - период регулировани  в начале периода регулировани ), либо в конце регулировани  импульсы с номерами от (Np - М)-го до N -го.

По сигналу с выхода делител  2 частоты на вход t4 силового блока 7 триггер t9 через инвертор 18 устанавливаетс  ц О, одновременно в счетчик |7 на информационные входы 1J заноситс  код с выхода блока 5 пам ти (информаци  об интенсивности обогрева животных). После этого начинаетс  счет импульсов, поступающих на счетный вход счетчика Т7-через вход 13 с блока t синхронизации. Количество разр дов счетчика выбрано так, чтобы его переполнение наступало через Np-M импульсов блока 1, триггер 19 устанавливаетс  в 1, разреша  прохождение импульсов на вход усилител  21 через элемент 2ИЛИ-НЕ 20 с блока 1 синхронизации или от одновибратора 28.

С приходом импульса управлени , синхронного с переходом напр жени  питающей сети через нуль, на управл ющих электродах тиристоров возникает положительное относительно их катодов отпирающее напр жение и

746176

открываетс  тот из тиристоров, на аноде которого присутствует в данный момент положительное относительно катода напр жение.

В следующий полупериод напр жени  Vc отпираетс  другой из тиристоров . , .

В момент, когда напр жение на ка10 тоде снижаетс  до напр жени  удержани  и тиристор должен выключатьс , компаратор 24 (получив сигналы через согласующие блоки 23) формирует на своем выходе перепад напр жени  соjg Ьтветствующей пол рности. По любому из фронтов этого перепада устанавливаютс  в 1 либо триггер 27.1, либо триггер 27.2 (через инвертор 26). Сигналы с инверсных выходов триггеров

2Q 27 запускают одновибратор 28, формирующий импульсы, длительность которых определ етс  параметрами RC-цепи одновибратора , а временное расположение - моментом наступлени  равенства

25 напр жений на входе и выходе пары тиристоров 29. Импульсы одловибрато- ра возвращают соответствующий триггер 27 в О и через элемент 2ИЛИ-НЕ и усилитель подпитывают уаравл ю20 щие электроды тиристоров 29, преп тству  прекращению тока в нагрузке от момента наступлени  равенства снижающегос  по модулю напр жени  Vc с напр жением на нагрузке 8 до очередного перехода Vc через нуль в каждом из полупериодов. Ток в нагрузку пропускаетс  во все М полупериодов напр жени  питающей сети за период регулировани . Схема позвол ет уменъ35

0

шить расход электроэнергии за счет

уменьшени  мощности, выдел емой на элементе 29. Угол отсечки в выходном токе не превышает 4-60 в св зи с тем, что анодное напр жение, достаточное дл  включени  тиристоров, не превышает 7-JO В.

Мощность, пропускаема  в нагреватели 8, может составл ть величины д пор дка дес тков киловатт.

Таким образом, устройство обеспечивает автоматическое поддержание и требуемый закон изменени  температуры перегрева (П) и длительность циклов обогрева (Т) с заданной точ5

ностью в зависимости от возраста животных (В) и температуры окружающей среды (Т ) в данном помещении дл  выращив ани  (Б) при изменении

714

напр жени  питающей сети Vc в широких пределах.

формула, изобретени 

Устройство дл  регулировани  температуры резистивного нагревател , содержащее цифровые датчик и задат- чик температуры, вычитдтель, делител частоты, блок синхронизации, блок пам ти , заддтчик временных интервалов, цифровой вольтметр, нагреватель и силовой блок, который содержит счетчик , инвертор, первый триггер, уси- , литель, тиристорный ключевой элемент вход уменьшаемого вычитател  соедине с одним: из выходов задатчика температуры , вход вычитаемого соединен с выходом цифрового датчика температу- ры, выход вычитател  подключен к одному из входов блока пам ти, входы блока синхронизации и цифрового вольтметра соединены с сетью переменного тока, выход цифрового вольт- метра подключен к второму входу блока пам ти, выход которого соединен с установочным входом силового блока , гас щий, счетный и управл ющий входы которого подключены соответст- венно к выходам задатчика временных интервалов, блока синхронизации и первому выходу делител  частоты, второй выход которого подключен к первому входу задатчика временных интервалов, второй вход которого соединен-с другим выходом цифрового задатчика температуры, соединенного входом с третьим выходом делител  частоты, вход которого подключен к выходу блока синхронизации, в силовом блоке информационные входы счетчика , его R-вход и счетный вход  вл ютс  соответственно первым, вторым и третьим входами силового бло- ка, L-вход счетчика  вл етс  четвертым входом силового блока и соединен с входом инвертора, выход которого соединен с R-входом первого триггера , S-вход которого соединен с выходом Перенос счетчика, выход усилител  соединен с началом первичной обмотка .трансформатора выходного каскада, конец которой соединен с источником посто нного напр жени , первична  обмотка трансформатора

8

зашунтирована демпфирующим диодом, начало первой вторичной обмотки трансформатора соединено с управл ющим электродом первого тиристора, катод которого соединен с концом первой вторичной обмотки и анодом второго тиристора,управл ющий электрод которого соединен с концом второй вторичной обмотки трансформатора , своим началом соединенной с анодом первого тиристора и катодом второго тиристора, первьй выход силового блока через нагреватель подключен к нулевой шине питающей сети, к фаз- ной шине которой подключен второй выход силового блока, отличающеес  тем, что, с целью уменьшени  колебаний напр жени  в питающей сети, параллельно нагревателю включена конденсаторна  батаре , а в силовой блок введены первый и второй согласующие блоки, компаратор, демпфирующие диоды, второй, третий триггеры, элемент задержки, инвертор , одновибратор, элемент 2ИЛИ-НЕ, причем входы компаратора зашунтиро- ваны демпфирующими диодами, включенными встречно-параллельно,выход компаратора соединен со. счетным входом второго триггера и через элемент задержки и инвертор - со счетным входом третьего триггера, инверсные выходы триггеров соединены с управл ющими входами одновибратора, выход которого соединен с R-входами второго и третьего триггеров и с одним из входов одной половины элемента 2ИЛИ-НЕ, один из входов другой половины элемента 2ИЛИ-НЕ соединен с третьим входом силового блока, другие входы обеих половин элемента 2ШШ-НЕ и синхронизирующий вход одновибратора соединены с выходом первого триггера, выход элемента 2ИЛИ-Н соединен с входом усилител , начало второй вторичной обмотки трансформатора через первый согласующий блок соединено с пррвым выходом силового блока, конец первой вторичной обмотки трансформатора через второй согласующий блок подключен к второму выходу силового блока, вторые выходы согласующих блоков соединены с соответствующими входами компарато - ра.

5

Jo

o-

us

Wi

0

lr

t

0

es4

I

cr

Составитель В.Шефтель Редактор В.ДанкоТехред М.ДидыкКорректор ЛПатай

Заказ 1892/45

Тираж 788

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретени м и открыти м при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж-35, Раушска  наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат Патент, г.Ужгород, ул. Гагарина,101

15

Фиг. 2

Подписное

Claims (1)

1. Устройство для регулирования температуры резистивного нагревателя, содержащее цифровые датчик и задатчик температуры, вычитдтель.,. делитель частоты, блок, синхронизации, блок памяти, заддтчик>временных интервалов, цифровой вольтметр, нагреватель и силовой блок, который содержит счетчик, инвертор, первый триггер, уси- .. литель, тиристорный ключевой элемент, вход уменьшаемого вычитателя соединен с одним: из выходов задатчика температуры, вход вычитанного соединен с выходом цифрового датчик# температуры, выход вычитателя подключен к одному из входов блока памяти, входы блока синхронизации и цифрового вольтметра соединены с сетью переменного тока, выход цифрового вольтметра подключен к второму входу блока памяти, выход которого соединен с установочным входом силового блока, гасящий, счетный и управляющий входы которого подключены соответственно к выходам задатчика временных интервалов, блока синхронизации и первому выходу делителя частоты, второй выход которого подключен к первому входу задатчика временных интервалов, второй вход которого соединение другим выходом цифрового задатчика температуры, соединенного входом с третьим выходом делителя частоты, вход которого подключен к выходу блока синхронизации, в силовом блоке информационные входы счетчика, его R-вход и счетный вход являются соответственно первым, вторым и третьим входами силового блдка, L-вход счетчика является четвертым входом силового блока и соединен с входом инвертора, выход которого соединен с R-входом первого триггера, S-вход которого соединен с. выходом ’’Перенос счетчика, выход усилителя соединен с началом первичной обмотки .трансформатора выходного каскада, конец которой соединен с источником постоянного напряжения, первичная обмотка трансформатора зашунтирована демпфирующим диодом, начало первой вторичной обмотки трансформатора соединено с управляющим электродом первого тиристора, катод которого соединен с концом, первой вторичной обмотки и анодом второго тиристора,управляющий электрод которого соединен с концом вто1Q рой вторичной обмотки трансформатора, своим началом соединенной с анодом первого тиристора и катодом второго тиристора, первый выход силового блока через нагреватель подключен 15 к нулевой шине питающей сети, к фазной шине которой подключен второй выход силового блока, отличающееся тем, что, с целью уменьшения колебаний напряжения в питаю20 щей сети, параллельно нагревателю включена конденсаторная батарея, а в силовой блок введены первый и второй согласующие блоки, компаратор, демпфирующие диоды, второй, третий 25 триггеры, элемент задержки, инвертор, одновибратор, элемент 2ИЛИ-НЕ, 'причем входы компаратора зашунтиро- .

   ваны демпфирующими диодами, включенными встречно-параллельно,выход ком30 паратора соединен со. счетным входом второго триггера и через элемент задержки и инвертор - со счетным входом третьего триггера, инверсные выходы триггеров соединены с управ35 ляющими входами одновибратора, выход которого соединен с R-входами второго и третьего триггеров и с одним из входов одной половины элемента 2ИЛИ-НЕ, один из входов другой полодд вины элемента 2ИЛИ-НЕ соединен с третьим входом силового блока, другие входы обеих половин элемента 2ИЛИ-НЕ и синхронизирующий вход одновибратора соединены с выходом первого триггера, выход элемента 2ИЛИ-НЕ соединен с входом усилителя, начало второй вторичной обмотки трансформатора через первый согласующий блок соединено с пррвым выходом силового блока, конец первой вторичной обмотки трансформатора через второй согласующий блок подключен к второму выходу силового блока, вторые выходы согласующих блоков соединены с соответствующими входами компарато 55 ра.