SU640278A1 - Устройство дл регулировани температуры - Google Patents

Description

1

Устройство дл  регулировани  температуры относитс  к области автоматического регулировани  температуры и может быть использовано в системах термостатировани  с малым временем установлени  рабочей температуры.

Известны устройства дл  регулировани  температуры, обеспечивающие малое врем  установлени  рабочей температуры путем подключени  дополнительного нагревател  1.

Из известных устройств наиболее близким по технической суш,ности к изобретению  вл етс  устройство, содержащее операционные усилители, к первым входам которых подключен датчик температуры, а ко вторым входам - источник опорных напр жений , блок формировани  управл ющего сигнала с входным зар дным диодом, нагреватель, подключенный через тиристориът исполнительный элемент, управл ющий электрод которого соединен с выходом блока формировани  управл ющего сигнала , к источнику переменного напр жени , и источник посто нного напр жени  2.

Источник посто нного напр жени  и включенный последовательно с ним источник опорных напр жений формируют стабильные посто нные напр жени  в течение обеих полуволн напр жени  сети.

Недостатком известного устройства  вл етс  значительный ток, потребл емый операционными усилител ми и источником опорных напр н ений от источника посто ниого напр жени , а также блоком формировани  управл ющего сигнала и источником посто нного напр жени  от сети, что снижает коэффициент полезного действи  устройства.

Цель изобретени  заключаетс  в повышении коэффициента полезного действи  устройства.

Эта цель достигаетс  тем, что анод входного зар дного диода блока формировани 

управл ющего сигнала соединен с анодом тиристорного исполнительного элемента, подключенного к источнику посто нного напр жени .

На фиг. 1 изобрал ена функциональна 

схема предложенного устройства дл  регулировани  температуры; на фиг. 2 - принципиальна  схема предложенного устройства дл  регулировани  температуры. Предложенное устройство дл  регулировани  температуры содержит датчик температуры 1, подключенный к входам операционных усилителей 2, 3, 4, источник опорных напр жений 5, блок формировани  управл ющего сигнала 6, тиристорный испол 1ительный элемент 7, включенный последователыю с нагревателем 8, и источник посто нного нанр женн  9. Выход операцнонного усилител  2 соединен с управл ющим электродом тнрнстора 10, выход операционного усилител  3 - с управл ющим электродом тиристора 11, а выход операционного усилител  4 - с управл ющим электродом тиристора 12. Катоды тиристоров 10 и 12 соединены с анодом тиристора И. Анод тиристора 12 через зар дный конденсатор 13 соединен с анодом тиристора 10, анод тиристорного исполнительного элемента 7 соединен с нагревателем 8. Другой конец нагревател  8 и катод тиристорного исполнительного элемента 7 подключены к источнику переменного напр жени . Анод тиристора 12 соединен с катодом входного зар дного диода 14, анод которого подключен к аноду тиристорного исполнительного элемента 7, управл ющий электрод которого через ограничительный резистор 15 подключен к аноду тиристора 10. Источник посто нного напр жени  9 (фиг. 2) содержит диод 16, анод которого подключен к аноду элемента 7, а катод через резистор 17 - к катоду стабилитрона 18. Анод стабилитрона 18 соединен с катодом стабилитрона 19 и выведен на общий конец схемы. Катод стабилитрона 18, анод стабилитрона 19 и общий конец схемы подключены к выводам питани  микросхем 20, 21, 22 операционных усилителей 2, 3, 4. Катод стабилитрона 18 подключен к входу источника опорных напр жений 5. Источник опорных напр жений 5 содерл ит резистор 23, включенный на входе источника опорных напр жений 5 и соединенный с катодом стабилитрона 24, анод которого подключен к общему концу схемы. К катоду стабилитрона 24 через резистор 25 подключены три потенциометра 26, 27, 28, средние выводы которых  вл ютс  выходами источника опорных напр жений 5. Выходы источника опорных напр жений 5 подключены к резисторам 29, 30, 31, включенных на входе операционных усилителей 2, 3, 4. Другие концы резисторов 29, 30, 31 соединены с неинвертирующими входами микросхем 20, 21, 22. Инвертирующие входы микросхем 20, 21, 22 через сопротивлени  32, 33, 34 подключены к резистору 35 и датчику температуры 1, другой конец которого соединен с катодом стабилитрона 24 источника опорных напр жений 5. Выходы микросхем 20, 21, 22 через резисторы 36, 37, 38 подключены к анодам диодов 39, 40, 41, катоды которых соединены с резисторами 42, 43 и 44 и  вл ютс  выходами операционных усилителей 2, 3, 4. Другие концы резисторов 42, 43, 44 соединены с общим концом схемы.

Устройство дл  регулировани  температуры работает следующим образом.

В начале каждой ноложительной полуволны тиристорный исполнительный элемент 7 закр1 1т (врем  включени  его не более 10 мксек) и на вход источника посто нного напр жени  9 подаетс  все напр жение источника переменного напр жени . 5 На выводы питани  операционных усилителей 2, 3, 4 нодаютс  посто нные напр жени  со стабилитронов 18, 19, а на неинвертирующие входы микросхем 20, 21, 22- опорные напр жени  с потенциометров 26,

10 27, 28, амплитуды которых выбираютс  таким образом, чтобы выходные сигналы операционных усилителей 2, 3, 4 закрывали тиристор 10 при температуре выше °ном, тиристор 12 при температуре выше if°mm,

15 тиристор 11 при температуре выше Гтах, причем

Ып 4ом-Д Сах ном +

где - Требуема  температура отслеживани ;

М° - точность отслел ивани  температуры .

25 При в начале положительной полуволны в течение времени, необходимого дл  включени  тиристорного исполнительного элемента 7, через его управл ющий электрод текут токи тиристоров 10, И и ток зар да конденсатора 13 через тиристоры 11, 12. После того как тиристорный исполнительный элемент 7 откроетс , на вход источника посто нного напр жени  9 переменное напр жение подаватьс  не будет.

5 Источник опорных напр жений 5 и операционные усилители 2, 3, 4 отключатс . Выключаютс  и тиристоры 10, 11, 12 блока формировани  управл ющего сигнала 6, так как потенциал анода стабилитрона 19

0 станет приблизительно равен потенциалу катода тиристорного иcпOv нитeльнoгo элемента 7.

В начале отрицательной полуволны напр жени  сети через управл ющий электрод тиристорного исполнительного элемента 7 течет ток перезар да конденсатора 13 через входной зар дный диод 14. Как только откроетс  тиристорный исполнительный элемент 7, ток перезар да прекратитс , так

0 как потенциал анода входного зар дного диода 14 станет приблизительно равен потенциалу катода тиристорного исполнительного элемента 7. Таким образом, при нагреватель

5 подключен к сети в течение обеих полуволн напр жени  сети, что обеспечивает форсированный нагрев до температуры отслеживани  устройства. При этом блок формировани  управл ющего сигнала 6

0 потребл ет мощность только в начале каждой полуволны, а операционные усилители 2, 3, 4, источник опорных напр жений 5 и источник посто нного напр жени  9 лишь в начале каждой положительной полуволны .

При t°min t° t°uou через заправл ющий электрод тиристорного исполнительного элемента 7 текут токи тиристоров 10, 11 только в начале положительной полуволны источника переменного напр л ени  до момента отпирани  тиристорного исполнительного элемента 7 (тиристор 12 закрыт).

8отрицательную полуволну через управл ющий электрод тиристорного исполнительного элемента 7 ток не течет (тиристоры 10, 12 закрыты). Через нагреватель 8 протекает незначительный ток стабилизации стабилитронов 18, 19. При этом мощность , рассеиваема  в нагревателе не менее чем на 3 пор дка меньше максимальной мощности нагрева. Нагреватель 8 практически отключен от источника переменного напр жени  до тех нор, пока температура в месте расположени  датчика температуры 1 не станет равной АюмТаким образом, отслеживание температуры ведетс  на половинной мощности нагревател . При этом операционные усилители 2, 3, 4, источник опорных напр жений 5, блок формировани  управл ющего сигнала 6 и источник посто нного напр жени 

9потребл ют мощность только в течение положительной полуволны при выключенном нагревателе и лищь в начале каждой положительной полуволны при включенном нагревателе.

Предлагаемое устройство позвол ет: повысить коэффициент полезного действи  устройства дл  регулировани  температуры по сравнению с прототипом (мощность , потребл ема  операционными усилител ми , источником опорных напр жений , блоком формировани  управл ющего сигнала и источником посто нного напр жени  снижаетс  не менее чем в 25 раз в режиме форсированного нагрева до температуры отслеживани  и не менее чем в 2 раза в режиме отслеживани  температуры) за счет отключени  питани  операционных усилителей, источника опорных напр жений блока формировани  управл ющего сигнала и источника посто нного напр жени  на часть полупериода после того, как нагреватель подключаетс  к сети;

повысить надежность работы устройства за счет снижени  не менее чем в 1,5 раза

коэффициента нагрузки элементов источника посто нного напр жени , источника опорных напр жений, операционных усилителей и блока формировани  управл ющего сигнала;

уменьшить габаритные размеры и вес устройства дл  регулировани  темнературы приблизительно на 25% за счет средней мощности, рассеиваемой элементами источника посто нного нанр л ени , источника онорных напр л ений, операционных усилителей и блока формировани  управл ющего сигнала.

Проведенные лабораторные испытани 

макета предложенного устройства дл  регулировани  температуры (с операц юнны .мн усилител ми на микросхемах 1УТ401Б, тиристорами 2У101Е и симметричным тиристором 2У208Б) показали, что предлагаемое устройство обеспечивает точность отслеживани  темнературы +0,02°С и способно коммутировать мощность до 1,2 кВт.

Формула н 3 о б р е т е н и  

Устройство дл  регулировани  температуры , содерл ащее операционные усилители , к первым входам которых подключен датчик температуры, а к вторым входам -

источник опорных напр жений, блок формировани  управл ющего сигнала с входным зар дным диодом, нагреватель, подключенный через тиристорный исполнительный элемент, управл ющий электрод

которого соединен с выходом блока формировани  управл ющего сигнала, к источнику переменного напр жени , и источник носто нного напр жени , отличающеес  тем, что, с целью повыщени  коэффициента нолезного действи , анод входного зар дного диода блока формировани  управл ющего сигнала соединен с анодом тирнсторного исполнительного элемента, подключенного к источнику посто нного

напр лсени .

Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР № 358691, кл. G 05D 23/19, 1971.

2. Авторское свидетельство СССР № 525934, кл. G 05D 25/19, 1975.

. i jfi 3s i

гЪ-:-с: « 1 „и, J

. ,

..j-Pht-j-H

,V4i ,g.

MTlT-T---Tb::nl|fbf- -ii

i П1.ЙН Y V - Й Mi I

L ±r :±:S t5eAt b5::::

jf

1 A4-v7

FT

J ,.-.jff I

I.

I I -b