SU842740A1 - Термостатирующее устройство - Google Patents

Description

(54) ТЕРМОСТАТИРУЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО

1

Изобретение относитс  к технике автоматического регулировани , а более конкретно - к системам управлени  термостатами , предназначенными дл  термостатировани  различных радиотехнических узлов (в частности кварцевых резонаторов, линий задержки) в услови х изменени  температуры окружающей среды в широких пределах, а также относитс  к оптимальным по быстродействию регул торам управлени , например объектам с распределен -, ными параметрами

Известны термостатирующие устройства, имеющие камеру, регул тор, нагреватель, датчик температуры, характеризующиес , важным эксплуатационным параметром-временем готовности (выхода в режим), который достигаетс  за счет наличи  форсирующего нагревател  1.

Однако наличие нагревател  формировани  и реле подключени  его к источнику питани  приводит к увеличению максимальной потребл емой мощности, снижению надежности и увеличению габаритов, а также регул торы имеют достаточно больщую динамическую ошибку в режиме перехода

ОТ форсированного разогрева к стабилиза: ции рабочей температуры.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому  вл етс  термостатирующее устройство , содержащее термочувствительный мост, подключенный к блоку управлени , к выходу которого через последовательно соединенные ключевой элемент и усилитель мощности подключен нагреватель, а также содержащее подключенные к выходу ключевого элемента последовательно соединенные генератор линейно возрастающего напр жени  и пороговый элемент, выход которого подключен к одному из плеч термочувствительного моста 2.

Недостатком известного устройства  вл етс  низкое быстродействие и узкий диаS пазон температур, в пределах которого устройство обеспечивает качество переходного процесса, а также то, что устройство работает только на подогрев, т. е. работает только в тех услови х, когда .температура статировани  выще температуры окружающей среды.

Цель изобретени  - повыщение быстродействи  устройства и уменьщение динамической ошибки в режиме перехода от форсированного разогрева к стабилизации рабочей температуры в Широком диапазоне изменени  начальных значений температуры объекта, внешней среды и заданной температуры статировани  объекта.

Цель достигаетс  тем, что термостатируюш ,ее устройство, содержит подключенные к первому выходу блока управлени  последовательно соединенные блок пам ти начальной температуры, дифференциальный усилитель, второй пороговый элемент,. смеситель видеоимпульсов и управл юш,ий триггер , а также инвертируюш,ий повторитель и коммутатор напр жений, первый и второй каналы которого соединены с выходами компаратора и блока управлени , а выход коммутатора напр жений св зан со входом основного усилител  мошности, причем второй вход дифференциального усилител  св зан с выходом задатчика температуры, а выход - со входом компаратора и со вторым входом первого порогового элемента , выходом св занного со вторым входом смесител  видеоимпульсов, вход инвертирующего повторител  св зан с выходом генератора монотонно возрастаюш,его напр жени , а выход - со вторым входом второго порогового элемента, выходы управл юш ,его триггера подключены к управл ющим входам коммутатора напр жений; на вторые входы блока пам ти начальной температуры и управл ющего триггера подаетс  установочный сигнал (сброс).

Кроме того, термостатирующее устройство дополнено последовательно соединенными форсажными усилителем мощности и исполнительным элементом, а коммутатор напр жений содержит независимый канал, вход которого св зан с выходом компаратора , аЪыход подключен ко входу форсажного усилител  мощности, причем управл ющий вход дополнительного канала коммутатора напр жений св зан с соответствующим выходом управл ющего триггера.

Причем, если известно, что начальна  температура объекта всегда равна температуре внещней среды, а последн   измен етс  незначительно за врем  выхода объекта в режим, то блок пам ти выполн ют в виде устройства дл  измерени  температуры внешней среды, которое не св зано с блоком управлени  и на которое не подаетс  установочный сигнал (сброс).

На фиг. 1 изображена блок-схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 - вариант термостатирующего устройства, дополненного каналом форсированного разгона объекта в режим.

Термостатирующее устройство содержит термочувствительный мост 1, блок 2 управлени , коммутатор 3 напр жений, основной усилитель 4 мощности, основной исполнительный элемент 5, блок 6 пам ти начальной температуры объекта, дифференциальный усилитель 7, компаратор 8, генератор 9 монотонно возрастающего напр жени  инвертирующий повторитель 10, первый пороговый элемент 11, второй пороговый элемент 12, смеситель 13 видеоимпульсов , управл ющий триггер 14, клеммы 15,

на которые подаетс  установочный сигнал (сброс), клеммы 16 напр жени  задани  температуры статировани  (задатчик температуры ) . В устройстве в качестве генератора 9 монотонно возрастающего напр жени  примен етс  обычный генератор линейно возрастающего напр жени  в тех случа х , когда объект термостатировани  линейный , а при нелинейном объекте примен етс  генератор монотонно возрастающего напр жени  специальной формы. В устройстве в качестве блока 6 пам ти начальной температуры в частном случае, когда начальна  температура объекта равна температуре внешней среды, примен етс  обычный термочувствительный мост дл  измерени  температуры внешней среды на границе с поверхностью термостата.

Термостатирующее устройство (фиг. 2), дополненное независимым каналом форсированного разгона, содержит последовательно соединенные форсажные усилитель 17 мощности и исполнительный элемент 18. В тиком устройстве в качестве исполнительных элементов (основного 5 и форсажного 18) в зависимости от знака разности между температурой статировани  и начальной температурой объекта примен ютс  обычные нагреватели или охлаждающие устройства, а в случае, когда в процессе эксплуатации термостатирующего устройства знак этой, разности может мен тьс  произвольно, и, с целью улучщени  показателей качества переходного процесса, примен ютс  управл емые реверсивные термобатареи.

Рассмотрим работу устройства на примере схемы, показанной на фиг. 2, в качестве исполнительных элементов возьмем управл емые термобатареи.

При включении питани  на блок 6 пам ти начальной температуры и на управл ющий триггер 14 через входные зажимы 15 подаетс  установочный сигнал (сброс), который устанавливает схему в исходное положение. После этого коммутатор напр жений 3 под действием управлени  с триггера 14 подключает выход компаратора 8 ко входам основного усилител  4 мощности и форсажного усилител  17, а выход блока управлени  2 при этом отключаетс . Компаратор 8 переводит основной 4 и форсажный 17 усилители мощности в режим насыщени , последние, в свою очередь, вывод т соответствующие блоки реверсивных термобатарей 5 и 18 на полную мощность,

Claims (1)

1. 5 определ   тем самым начало форсированного выхода объекта в режим. За Короткое врем  по сравнению с временем переходного процесса в термостатирующем устройстве блок 6 пам ти занимает начальное значение температуры объекта, и с выхода блока 6 пам ти на вход дифференциального усилител  7 неизменно, в течение переходного процесса поступает сигнал, пропррцио нальный начальной температуре объекта TofaS) На выходе дифференциального усилител  7 формируетс  сигнал, пропорциональный разности между заданной температурой стаТировани  TCT и начальной температурой объекта Tofogy т. е. Д fctn -TofcS) Знак этой разности определ ет пол рность сигнала на выходе компаратора 8 и в конечном счете определ ет режим работы термобатарей 5 и 18 - нагрев или охлаждение объекта термостатировани . В зависимости от пол рности (знака) напр жени  на выходе дифференциального усилител  7 оно сравниваетс  на одном из пороговых элементов (схем сравнени ) 11 или 12 с монотонно возрастающим напр жением той же пол рности, которое поступает с блоком 9 или 10. Смеситель 13 видеоимпульсов выдел ет момент срабатывани  одного из пороговых элементов 11 или 12 и перебрасывает управл ющий сигнал 14 в другое состо ние. Управл ющий триггер 14, в свою очередь, производит переключение каналов коммутатора 3 напр жений. При этом сигнал с выхода компаратора 8 отключаетс  от входов основного 4 и форсажного 1.7 усилителей мощности, а сигнал с выхода блока 2 управлени  начинает поступать на вход основного усилител  4 мощности . Таким образом, момент срабатывани  управл ющего триггера 14 свидетельствует об окончании разгона объекта в режим и соответствует вполне определенному времени дл  данного температурного перепада Д TCIT,-To/oj). Начина  с этого момента блок 2 управлени  отрабатывает ощибку рассогласовани , компенсиру  запасенную энергию объекту термостатировани . Температура объекта начинает выравниват с  по всему объему и это происходит быстрее, когда в качестве, исполнительного элемента служит управл ема  реверсивна  термобатаре , так как в системе по вл етс  возможность отбора лишнего тепла (холода ) за счет изменени  знака температуры нагревател  TH . При достижении равенства температуры Tj. процесс выхода в режим термостата заканчиваетс . Последующее регулирование осуществл етс  исключительно блоком 2 управлени  в соответствии с заложенным в него законом регулировани  (релейный, пропорциональный , пропорционально-интегральный и т.д.). Необходимость в блоке 6 пам ти начальной температуры объекта вызвана тем, что в термостатирующей системе возможны случаи, когда в момент включени  термостата температура объекта TO(oS) будет отличатьс  от температуры окружающей среды Тер, т. е. То(о) 4 . Настройка времени срабатывани  Тс управл ющего триггера в функции температурного перепада 1Ц, К Тси1-To(eS)J осуществл етс  изменением коэффициента К пропорциональности с помощью изменени  наклона «пыли гелератора линейно возрастающего напр жеПостроение схемы термостатирующего устройства предлагаемым образом значительно сокращает врем  выхода устройства в режим в широком диапазоне изменени  температуры внешней среды, температуры статировани  независимо от знака разнос™ А T.,-TofoS) и исключает перерегулирование . Предлагаема  схема термостатирующего устройства отличаетс  от известных своей, универсальностью и более широ областью применени , так как работает Отдельно с любым из видов исполнительных элементов (нагревателем, охлаждающим устройствам, реверсивными термобатаре ми ) ; работает как с каналом форсированного разгона, так и без него, сохран   при этом высокие показатели качества переходного процесса; термостатирует также нелинейные объекты с высоким качеством переходного процесса. Формула изобретени  1. Термостатирующее устройство, содержащее термочувствительный мост и задатчик температур, подключенные к блоку управлени , компаратор, последовательно соединенные генератор монотонно возрастающего напр жени  и первый пороговый элемент, последовательно соединенные основные усилитель мощности и исполнительный элемент, ог./гычаюг.4(еес  тем, что, с целью повышени  быстродействи  устройства и уменьщени  динамической ощибки в режиме перехода от форсированного разогрева к стабилизации рабочей температуры в широком диапазоне изменени  начальных значений температуры объекта, внешней среды и заданной температуры статировани  объекта, оно содержит подключенные к первому выходу блока управлени  последовательно соединенные блок пам ти начальной температуры, дифференциальный усилитель. . второй пороговый элемент, смеситель видеоимпульсов и управл ющий триггер, а так« инвертирующий повторитель и коммутатор напр жений, первый и второй каналы которого соединены с выходами компаратора и блока управлени , а выход коммутатора напр жений св зан со входом основного усилител  мощности, причем второй ВХОД дифференциального усилител  св зан с выходом задатчика температуры, а выход - со входом компаратора и со вторым входом первого порогового элемента, выходом св занного со вторым входом смесител  видеоимпульсов, вход инвертирующего повторител  св зан с выходом генератора монотонно возрастающего напр жени , а