SU796813A1 - Устройство дл регулировани температуры - Google Patents

Description

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕГУЛИРОВАНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ

1

Изобретение относитс  к измерительной технике и может быть исполь зёвано дл  контрол  и регулировани  физических величин с помощью датчиков ,. выходным параметром которых  вл етс  сопротивление, таких, например , кактерморезистор.

Известно устройство дл  контрол  и регулировани  температуры, содержащее мостовую схему из двух посто нных резисторов, переменного резистора и терморезистора, запитанную от источника напр жени , и регулирующего органа, включенного в измерительную диагональ мостовой схемы l

Однако известное устройство требует применени  стабильного источника напр жени  и чувствительного реагирующего органа, что ограничивает его применение при прецизионном контроле температуры.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности  вл етс  устройство дл  регулировани  температуры , содержащее термочувствительный элемент, например, терморезистор , источник опорного напр жени , эада гчики температуры верхнего и нижнего пределов и исполнительный орган 2 .

Однако такое устройство обладает низкой точностью измерени  и регулировани , так как на погрешность измерени  оказывают вли ние нестабильности элементов измерительной схемы и питающего ее источника напр жени . Повышение чувствительности в этом устройстве ограничено допустимой величиной протекак дего по термореэнс0 тору измерительного тока. В противном случае нагрев термометра измерительным током оказывает воздействие на объект измерени  за счет теплопроводности и излучени  терморезис5 тора, что приводит к искажению температурного пол  объекта, а в конечном счете к дополнительной погрешности контрол  температуры. Кроме того, при многоточечном контроле за0 труднена обработка информации, так как устройство не согласуетс  с ЦВМ.

Цель изобретени  - повыиение точности устройства.

Поставленна  цель достигаетс  тем,

5 что устройство содержит накопительный элемент, например конденсатор, подк.г1юченный параллельно терморезистору , электронные ключи, генератор импульсов, нуль-орган, триггеры и

0 элемент совпадени , а задатчики температуры верхнего и нижнего.пределов выполнены в виде формирователей импульсов , причем первый выход генератора импульсов соединен с управл ющим входом первого ключа, через который коаденсатор подключен к источнику опорного напр жени , и с управл ющим входом второго ключа, подключенного ко входу нуль-органа, а второй выход генератора импульсов св зан с управл ющим входом третьего ключа, через который конденсатор подключен ко входу нуль-органа, выход которого соединен со входами формирователей импульсов и информационными входами триггеров) тактовые входы которых соединены с выходами соответствующих формирователей импульсов , одни выходы триггеров соединены со входами исполнительного органа непосредственно, а -другие - через элемент совпадени .

На фиг, 1 представлена схема устройства дл  регулировани  температуры; на фиг. 2 - опоры напр жений, по сн ющие работу устройства.

Устройство содержит термочувствительнЕлй элемент, например терморезистор 1, накопительный элемент, например конденсатор 2, первый 3, второй 4 и третий 5 электронные ключи, выполненные соответственно, например, на полевых транзисторах, генератор импульсов б, источник 7 опорного напр жени , нуль-орган 8, триггеры 9 и 10, формирователи импульсов 11 и 12, элемент 13 совпадени , исполнительный орган 14. Формирователи 11 и 12 выполнены, например, на базе инверторов 15 и 16, элементов совпадени  17 и-18 и конденсаторов 19 и 20.

Конденсатор 2 .подключен параллельно терморезистору 1 и через электронный ключ 3 соединен с одной стороны с источником 7 напр жени , а с другой стороны через электронный ключ 5 соединен с потенциальным входом нульоргана . 8. Кроме того, потенциальный вход нуль-органа 8 соединен через электронный ключ 4 с точкой нулевого потенциала 21. С ней же соединены один из полюсов источника 7 опорного напр жени , непотенциальный вход нуль-органа 8 и один из выводов термореэистора 1. Работой ключей 3-5 управл ет генератор 6 импульсов, выполненный , например, в виде генератора пр моугольных импульсов с пр мым и инверсным выходами. В этом случае .пр мой выход генератора 6 подключен к затворам ключей 3 и 5, а инверсный - к затвору ключа 4 или наоборот. Выход нуль-органа 8 соединен с информационными входами триггеров 9 и 10, выполненных, например, в виде триггеров, и с вkoдaми инверторов 15 и 16 формирователей 11 и 12.

Входы и выходы инверторов 15 и 16 соединены соответственно с входами

элементов совпадени  17 и 18 формирователей 11 и 12. Конденсаторы 19 и 2 формирователей 11 и 12 соединены одной обклсщкой с выходами инверторов 15 и 16, а другой обкладкой - с точкой нулевого потенциала 21.

Выходы элементов совпадени ,  вл ющиес  выходами формирователей 1 и 12 соединены с тактовыми входами триггеров 9 и .10 соответственно. Пр мой выход триггера 9 и инверторный выход триггера 10 подключены к входу исполнительного, органа 14, а инверсный выход триггера 9 и пр мой выход триггера 10 соединены со входами элемента 13 совпадени , выход которого подключен также ко входу исполнительного органа 14.

Работа устройства сводитс  к двум полуциклам: подготовительному и измерительному (см. фиг. 2 интервалы tg...t,f t...tg, соответственно).

В подготовительный полуцикл генератор 6 импульсов замыкает ключи 3 и 5 (см. фиг. 2 а интервала to-.-tj) и размыкает ключ 4 (см. фиг. 2 б интервала t . . . tj.)- На фиг. 2 а показывает напр жение пр мого выхода генератора 6 импульсов а б - напр жени инверсного выхода. При рассмотрении работы устройства прин то, что наличие положительного напр жени  на затворе ключа устанавливает его в положение замкнуто, отсутствие напр жени  - положение разомкнуто. В измерительный полуцикл генератор 6 импульсов размыкает ключи 3 и 5 (см. фиг. 2 а интервала 1....г):И заг икает ключ 4 (см. фиг. 2 б интервала tj...tj) т.е. логика работы генератора 6 импульсов сводитс  к следующему: когда замкнут ключ 4, ключи 3 и 5 разомкнуты, и наоборот.

В подготовительный полуцикл работ устройства конденсатор 2 через замкнутый ключ 3 зар жаетс  до напр жени  источника 7 (см. фиг. 2 в интервала tQ . , . t ) .

На выходе нуль-органа 8 устанавливаетс  нулевой потенциал (см. фиг. 2 г интервала to...t2), так как ключ 4 замкнут, на выходе формирователей 11 и 12 импульсов устанавливаетс  логическа  единица (см. фиг.2 д и е интервала tg . . . t) на пр мых выходах триггеров 9 и 10 устанавливаетс  логический ноль (см. фиг. 2 и и ж, интервала t . . . tj соответственно ), а на инверсных выходах триггеров 9 и 10 соответственно логическа  единица (см. фиг. 2 к и з интервал времени tQ...t2.), на выходе элемента 13 совпадени  устанавливаетс  логический ноль (см. фиг. 2 л интервала to-..t).

Claims (1)

1. В измерительный полуцикл работы устройства (см. фиг. 2 интервал t2....tj) конденсатор начинает разр жатьс  через терморезистор 1 и входное сопротивление нуль-органа 8. Еели входное сопротивление нуль-органа 8 на несколько пор дков выше сопротивлени  терморезистора 1, то дли тельность разр да конденсатора 2 pjfip дел етс  посто нной времени цепи его разр да, равной произведению величин сопротивлени  терморезистора1 на se личину емкости конденсатора 2 (см. фиг. 2 в интервала .-t). В соответствии с длительностью разр да конденсатора 2 нуль-орган 8 формирует импульс длительностью t2...t (см. фиг. 2 г). Длительность полуциклов генератора импульсов 6 выбрана такой, чтобы конденсатор пол ностью .зар жалс  до величины напр же ни  источника 7 и разр жалс  полностью при заданных вариацийх сопротивлени  терморезистора 1. В момент времени t нуль-орган 8 передним фронтом запускает формирователи 11 и 12 импульсов, которые формируют импульсы различной длитель ности (см. фиг. 2 е и д интервалов t соответственно). t,,...t4 и Формирователи 11 и 12 в данном случае  вл ютс  задатчиком температу ры верхнего и нижнего пределов, причем длительность импульса t. . .t (см. фиг. 2 е) формировател  11 опре дел ет, например, верхний предел кон ролируемой температуры, а тогда длительность импульса t --t- (см. фиг. 2 д) - нижний предел контролируемой температуры. Кроме того, разность между длительност ми этих инвертированных импульсов определ ют необходимую зону нечувствительности устройства, котора  позвол ет повысить надежность его работы при нашичии дестабилизирующих факторов. Работа Д-триггера сводитс  к следующему. При наличии на его тактовом входе перепада единица-ноль пр мой выход сохран ет предыдущее состо ние, а при перепаде ноль-единица - принимает состо ние информационного входа. Поэтому на пр мом входе триггера 9 в момент вре мени t4 (см. фиг. 2 и) и на пр мом выходе триггера 10 в момент времени t-j (см. фиг. 2 ж) по вл ютс  логическа  единица. Напр жение инверсных выходов триг геров 9 и 10 показаны на фиг, 2 к и соответственно. Таким образом, при наличии логической единицы на неинвертирующем вы ходе триггера 9 свидетельствует о пе реходе температуры объекта верхнего предела задани  (см. фиг, 2 и), а наличие логической единицы на инверс ном выходе триггера 10 - о переходе температуры объекта нижнего предела задани  (см. фиг. 2 з). Наличие же логической единицы на выходе элемента 13 совпадени  свидетельствует о том, что контролируема  температура в зоне задани  температуры верхнего и нижнего пределов. В момент времени t-, цикл работы устройства повтор етс . Если в качестве терморезистора 1 рассматривать терморезистор с положительным температурным коэффициентом сопротивлени , то при увеличении температуры длительность импульса увеличиваетс  и наоборот. В таком случае в интерваше бремени t...t9, t,j. . . t (см. фиг. 2 г) показано понижение температуры контролируемого объекта и соответствующие изменени  в работе элементов устройства, причем в интервале t...t температура не выходит из зоны нечувствительности. В интервале времени t . . . 130 показано повышение температуры контролируемого объекта и изменение величины температуры верхнего и нижнего предела, которые осуществл ютс , например изменением номинальных величин емкостей 19 и 20 формирователей 11 и 12. Сигналы с пр мого выхода триггера 9, инверсного выхода триггера 10 и выхода элемента 13 совпадени  поступают на исполнительный орган 14, где производитс  необходима  обработка информации. Данное устройство может быть использовано как дл  контрол , так и дл  регулировани  температуры. В последнем случае исполнительна  часть по сигналам с выходов триггеров 9 и 10 воздействует на объект контроЛ , нагрева  или охлажда  его. Введение в устройство конденсатора , соединенного с терморезистором, электронных ключей с генератором импульсов , нуль-органа, триггеров и элемента совпадени , а также выполнение задатчиков температуры верхнего и нижнего пределов в виде формирователей импульсов позвол ет повысить точность контрол .температуры. Применение в устройстве высокочувствительного нуль-органа позвол ет снизить погрешность за счет нагрева измерительным током терморезистора, так как в этом случае можно использовать источник низкого напр жени . Формула изобретени  Устройство дл  регулировани  температуры , содержащее термочувствительный элемент, например, терморезистор , источник опорного напр жени , задатчики температуры верхнего и нижнего пределов и исполнительный орган, отличающеес  тем, что, с целью повышени  точности устройства , оно содержит накопительный элемент , например конденсатор, подключенный параллельно терморезистору, электронные ключи, генератор импульC .OS. нуль-орган, триггеры и элемент