SU1681300A1

SU1681300A1 - Устройство дл регулировани температуры

Info

Publication number: SU1681300A1
Application number: SU853982810A
Authority: SU
Inventors: Сергей Иванович Ткаченко; Михаил Иванович Грошевой; Николай Иванович Попов
Priority date: 1985-11-25
Filing date: 1985-11-25
Publication date: 1991-09-30

Abstract

Изобретение относитс к автоматике и может быть использовано дл регулировани температуры с заданной скоростью ее изменени от начального значени до температуры термостатировани . С целью повышени точности устройство содержит подключенный к датчику температуры через дифференцирующий элемент первый элемент сравнени , а также два компаратора, сравнивающие соответственно сигнал датчика с сигналом задатчика температуры и сигналом датчика изменени температуры, управл ющий вход которого соединен с выходом первого компаратора, а вход - с выходом второго компаратора, два элемента сравнени , выходные сигналы которых суммируютс и управл ют через широтно-им- пульсный модул тор исполнительным элементом, сравнивают соответственно сигналы датчика температуры и задатчика режима изменени температуры и сигналы дифференцирующего элемента с сигналом задатчика изменени скорости температуры , управл емого первым компаратором. 2 з.п. ф-лы, 3 ил. (Л С

Description

Изобретение относитс к автоматике и может быть использовано дл регулировани температуры различных объектов.

Целью изобретени вл етс повышение точности.

На фиг.1 представлена блок-схема предлагаемого устройства; на фиг.2 - диаграммы его работы; на фиг.З - принципиальна схема задатчика режима изменени температуры.

Устройство дл регулировани температуры содержит датчик 1 температуры, включающий термочувствительный элемент 2, установленный на объекте регулировани , и стабилизатор 3 тока, дифференцирующий элемент 4, первый компаратор 5, первый элемент 6 сравнени , задатчик 7 температуры , задатчик 8 режима изменени температуры , сумматор 9, второй элемент 10 сравнени , задатчик 11 скорости изменени температуры , широтно-импульсный модул тор 12, исполнительный элемент 13, воздействующий на объект регулировани , второй компаратор 14 и ключевой элемент 15.

Задатчик 8 режима изменени температуры содержит суммирующий интегратор 16. источник 17 опорного и ключ 18.

В состав интегратора вход т резисторы 19 и 20, конденсатор 21 и операционный усилитель 22.

Широтно-импульсный модул тор реализован , например, на компараторе и генераторе пилообразного напр жени .

Устройство работает следующим образом .

ON 00

СО

о о

Через термочувствительный элемент 2, например термометр сопротивлени , протекает от источника 3 тока посто нный стабилизированный ток ICT, вызыва на нем падение напр жени , пропорциональное текущему значению температуры в объекте управлени :

Uj ст Г|,

где п f(Т) - сопротивление термочувствительного элемента, пропорциональное текущему значению температуры.

До момента включени устройства в режим регулировани сигнал ТТек с выхода стабилизатора 3 тока, равный падению напр жени на термочувствительном элементе 2, поступает на один вход второго компаратора 14, на другой вход которого подаетс задающий сигнал ТЭад с выхода зэдатчика 8 режима изменени температуры . Эти два сигнала сравниваютс , и при их неравенстве сигнал с выхода второго компаратора 14 через открытый ключевой элемент 15 подаетс на вход задатчика 8, где интегрируетс с посто нной времени гк RigCai и суммируетс с проинтегрированным с посто нной времени тц R20C21 напр жением Uoni источника 17 опорного напр жени . На выходе задатчика режима изменени температуры устанавливаетс сигнал Тзад - Ттек, т.е. задатчик 8 в этом случае обеспечивает режим установки первоначальной температуры.

При последующем изменении сигнала Ттек процесс отслеживани повтор етс . В момент времени t to на ключевой элемент 15 поступает команда начала процесса регулировани . При этом ключевой элемент 15 отключает сигнал с выхода вторго компаратора 14 от первого входа задатчика 8 и последний осуществл ет формирование линейно-измен ющегос сигнала, пропорционального заданной скорости изменени температуры, от уровн сигнала, равного Ттек вмомент1о(фиг.2,б), интегриру напр жение источника 17.

В момент времени to скорости изменени температуры Ттек 0 (фиг.2,г) текущее значение температуры Ттек меньше заданного значени температуры стабилизации Тст (фиг.2,а), задающий сигнал Т3ад (фиг.2,6) на выходе задатчика 8 изменени температуры равен Ттек, при этом сигнал 5i на выходе первого элемента 6 сравнени максимален (фиг.2,е), а сигнал & на выходе второго элемента 10 сравнени равен нулю. Эти сигналы суммируютс на сумматоре 9 (фиг.2,ж), выходной сигнал которого поступает на вход широтно-импульсного модул тора 12, где сравниваетс с пилообразным

напр жением. На выходе модул тора 12 формируютс импульсы (фиг.2,з), длительность которых пропорциональна суммарному сигналу рассогласовани по температуре

и скорости изменени температуры д$ . Эти импульсы поступают на управл ющий вход исполнительного элемента 13, который осуществл ет разогрев объекта управлени , причем мощность разогрева пр мо пропорциональна сигналу рассогласовани .

По мере приближени Ттек к Т3ад сигнал di уменьшаетс , а сигнал д% увеличиваетс до тех пор, пока д не установитс таким, при котором 5шим обеспечивает заданную

скорость нагрева.

При достижении в момент-времени ti рй нства Ттек Тст на выходе компаратора 5 формируетс нулевой сигнал, поступающий на управл ющий вход задатчика 8 и

отключающий через ключ 18 напр жение источника 17 от входа интегратора 16, устройство переходит в режим термостабилизации . Этот же нулевой сигнал устанавливает на выходе задатчика 11 скорости изменени температуры нулевой сигнал (т.е. Тззд 0). В остальном работа устройства остаетс без изменений,

В устройстве повышена точность регулировани за счет пропорционально-импульсного регулировани как на этапе стабилизации температуры, так и на этапе стабилизации скорости изменени температуры . Дополнительно точность повышаетс также за счет того, что через термочувствительный элемент протекает стабильный ток, и при использовании линейных датчиков, например медных или платиновых термометров сопротивлени ,

на выходе дифференцирующего элемента формируетс сигнал, линейно завис щий от скорости изменени температуры.

Кроме того, улучшаютс динамические характеристики системы. В режиме стабилизации скорости изменени температуры сигнал дг представл ет собой аналог интегральной составл ющей сигнала рассогласовани и предлагаемое устройство по своим характеристикам приближаетс к ПИ-регул тору . В режиме стабилизации температуры сигнал 5i вл етс аналогом Д составл ющей и регул тор работает в режиме ПД-регулировани . Как И, так и Д состав- л ющие определ ютс динамическими

параметрами рбъекта управлени , поэтому устройство обладает оптимальными адаптивными свойствами.

Если в качестве исполнительного элемента 13 использовать сосуд Дьюара с жидким азотом, нагревателем испарител ,

Claims

заборной трубкой и электромагнитным позиционным клапаном, а также соответственно изменить знак изменени задающего сигнала Тзад и знак Тзад. то в результате устройство функционирует как программный охладитель. В этом качестве оно и реализованодл программного замораживани биологических материалов от комнатных до криогенных температур. Формула изобретени 1. Устройство дл регулировани температуры , содержащее последовательно соединенные датчик температуры и дифференцирующий элемент, задатчик температуры , последовательно соединенные широтно-импульсный модул тор и исполнительный элемент, а также задатчик скорости изменени температуры и первый элемент сравнени , входы которого соединены с выходами дифференцирующего элемента и за- датчика скорости изменени температуры, отличающеес тем, что, с целью повышени точности, устройство содержит задатчик режима изменени температуры, второй элемент сравнени , первый и второй компараторы, сумматор и ключевой элемент , прчём выход датчика температуры подключен к первым входам компараторов и второго элемента сравнени , второй вход которого соединен с вторым входом второго компаратора и выходом задатчика режима

изменени температуры, управл ющий вход которого св зан с выходом первого компаратора и управл ющим входом задатчика скорости изменени температуры, выход второго компаратора через ключевой элемент соединен с входом задатчика режима изменени температуры, а к второму входу первого компаратора подключен выход задатчика температуры, входы сумматора

соединены с соответствующими выходами первого и второго элементов сравнени , а выход сумматора подключен к входу широт- но-импульсного модул тора.
2.Устройство поп.1,отличающее- с тем, что задатчик режима изменени

температуры содержит суммирующий интегратор , источник опорного напр жени и ключ, причем один из входов суммирующего интегратора через ключ соединен с выходом

источника напр жени , а второй вход суммирующего интегратора соединен с входом задатчика, выходом которого вл етс выход компаратора, а управл ющий вход ключа соединен с управл ющим входом

задатчика режима изменени температуры.
3.Устройство поп.1.отличающее- с тем, что датчик температуры выполнен в виде последовательно соединенных термочувствительного элемента и стабилизатора тока, выход которого соединен с выходом датчика температуры.

фиг.1

ТЕК

io

Фиг.З

Фиг. 2