SU538349A1 - Регул тор температуры - Google Patents

Description

1

Изобретение относитс  к системам регулировани  неэпектрических величин и может быть использовано в технологических термических установках различного назначени , в частности в установках дл  выращивани  монокристаллов .

Известны регул торы температуры, примен емые дл  управлени  термическими режимами печей электросопротивлени  l, наиболее типичным из которых  вл етс  регул  тор ВРТ-3. Однако, такие регул торы недостаточно надежны и точны в работе вследствие применени  в них дополнительных фильров подавлени  помех, реохордов, сложных усилителей посто нного тока со свойственными им шумами и дрейфами нулей.

Наиболее близким техническим решением к данному изобретению  вл етс  регул тор температуры, содержащий последовательно соединенные датчик температуры и задатчик программы, выходы которых соединены со входами фотоэлектрического усилител , выход которого подключен к одному входу блока управлени  нагревателем 2.

Данный регул тор сложен в настройке и

обслуживании и, как следствие этого, может тер ть устойчивость регулировани  в разных режимах работы. При подготовке терморегул тора к работе необходимо точно установит уровень максимального напр жени  на нагревателе и посто нную изодрома, так как именно эти параметры определ ют согласование работы регул тора с конкретной печью. В противном случае система тер ет устойчивость и либо возбуждаетс , либо работает в режиме позиционного регулировани  - включено - выключено . Кроме того; в процессе вывода печи на режим необходимо подобрать еще один параметр регул тора - зону пропорциональности (крутизну регулировочной характеристики ). На практике возможен неоптимальный выбор данной зоны, что также ведет либо к возбуждению системы, либо к переходу на режим регулировани .

Claims (2)

1. Следует отметить, что посто нную изодрома и зону пропорциональности в динамическом режиме в основном определ ет теплова  инерци  печи. Последн  , в свою очередь , зависит от реальной температуры в печи, поэтому работа при высоких и низких температурах требует дополнительной коррекции времени изодрома и зоны пропорциональности , в противном случае возможна описанна  выше потер  устойчивости работы устройства. Таким образом, наличие трех под бираемых в процессе работы регул тора пос то нных: максимального напр жени  нагревател , времени изодрома и зоны пропорциональности - делает подбор оптимального режима регулировани  длительным и трудоемким и ухудшает устойчивость работы всей системы в целом. Целью изобретени   вл етс  повышение надежности работы регул тора. Поставленна  цель достигаетс  тем, что в регул тор предложенной температуры введень запоминающий блок, пороговое устройство , ключ и интегратор, вход которого подключен к входу фотоэлектрического усилител , выход - ко входу порогового устройства одни выходы которого подключены ко входу ключа, а другие - ко входу запоминающего блока, выход которого подключен к другому входу блока управлени . На чертеже представлена блок-схема регул тора температуры. Регул тор температуры содержит датчик температуры 1, задатчик программы 2, фотоэлектрический усилитель (ФЭУ) 3, блок управлени  нагревателем (БУ) 4, интегратор 5, пороговое устройство (ПУ) 6, ключ 7, запоминающий блок 8. Выход БУ 4 подключен к нагревателю 9, который, в свою очередь, воздействует на датчик температуры 1. Регул тор температуры работает следующим образом. Сигнал с датчика температуры 1 вычитаетс  из сигнала заДатчика программы 2, их разность - сигнал рассогласовани  - подаетс  на вход ФЭУ 3, работающего в режиме высокочувствительного нуль-индикатора. Усиленный сигнал ошибки подаетс  с выхода ФЭУ 3 одновременно в БУ 4 и на вход интегратора 5. В БУ 4 сигнал ошибки измен  ет выходной ток пропорционально своей величине в пределах 5-10% диапазона регулировани  выходного тока БУ 4. Таким образом , происходит точное регулирование температуры . Основным принципом динамической работы регул тора,  вл етс  принцип сведени  к нулю посто нной составл ющей сигнала рассогласовани  датчика 1 и задатчика программы 2. При соблюдении данного услови  имеет место наиболее надежна  и устойчива  работа канала точного регулировани , а следовательно, наиболее точное и устойчивое регулирование температуры всего регул тора в целом. Практически сведение к нулю посто нной составл ющей сигнала рассогласовани  достигаетс  за счет автоматического подбора подаваемой на печь мощности, на уровне которой происходит точное регулирование температуры. Сигнал ошибки интегрируетс  интегратором 5. При отсутствии посто нной составл ющей в сигнале рассогласовани  датчика 1 и задатчика программы 2, вольт секундные площади положительного и отрицательного полупериодов сигнала ошибки равны, так как сигнал рассогласовани  находитс  в центре динамического диапазона ФЭУ 3. Тогда среднее значение сигнала ошибки на выходе интегратора 5 равно нулю, и все остальные элементы сохран ют свои состо ни . При по влении посто нной составл ющей в сигнале рассогласовани  датчика 1 и задатчика 2 в процессе движени  программы или изменени  внешних условий (напр жение сети, окружающей температуры) соотноше- ние площадей положительного и отрицательного сигнала ошибки мен етс , так как сигнал рассогласовани  смещаетс  из центра динамического диапазона ФЭУ 3. Тогда на выходе интегратора 5 по вл етс  пропорциональный среднему значению сигнала ошибки и отличный от нул  сигнал, знак которого определ етс  направлением движени  программы (нагрев, охлаждение) или изменением внешних условий. С каждым периодом выходной сигнал интегратора 5 растет по амплитуде в одну сторону, пока не достигнет уровн , определ емого пороговым устройством 6. В зависимости от знака выходного напр жени  интегратора 5 сигнал по вл етс  на одном из выходов ПУ 6. После этого пороговое устройство 6 открывает ключ 7, который возвращает интегратор 5 в нулевое состо ние и измен ет выходное напр жение запоминающего блока 8 на фиксированную величину (сигнал с одного выхода ПУ 6 поднимает , а с другого снижает выходное напр жение запоминающего блока 8). Далее происходит новый цикл интегрировани  сигнала ошибки. Напр жение с выхода запоминающего блока 8 подаетс  на дополнительный вход БУ 4. Полное изменение выходного напр жени  запоминающего блока 8 соответствует изменению тока БУ 4 в пределах всего его диапазона . Следовательно, в конкретном случае его ток зависит от состо ни  запоминающего блока 8, и при изменении его выходного напр жени  мен етс  ток БУ 4, а значит , и мощность, подаваема  на печь. Таким образом, происходит определение уровн  мощности, на котором производитс  точное регулирование температуры или происходит груба  регулировка температуры. Технико-экономический эффект от использовани  такого регул тора в народном хоз й стве заключаетс  в дальнейшем усовершенствовании автоматизации технологических процессов за счет повышени  надежности его работы. Использование регул тора в различных технологических термических установ ках высокого качества (например, при производстве полупроводниковых приборов или в машиностроительной промышленности, где требуетс  высококачественный отжиг деталей ) позвол ет повысить качество выпускаемой продукции. Формула изобретени  Регул тор температуры, содержащий последовательно соединенные датчик температуры и задатчик программы, выходы которых соединены со входами фотоэлектрического . усилител , выход которого подключен к одному входу блока управлени  нагревателем, отличающийс  тем, что, с целью повышени  надежности работы регул тора, в нем установлены запоминающий блок, пороговое устройство, ключ и интегратор, вход которого подключен к выходу фотоэлектрического усилител , выход - ко входу порогового устройства, одни выходы которого подключены ко входу ключа, а другие - ко входу запоминающего блока, выход которого подключен к другому входу блока управлени . Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе: 1.Певзнер В. В. Прецизионные регул торы температуры Изд. 1973 г.
2. 2.Авторское свидетельство СССР № 238917, G 05 В 23/19 от 1969 г.