Реверсивный пропорциональный регулятор температуры

 

Изобретение относится к технике автоматического регулирования ,в частности, температуры в термостатах с полупроводниковой термобатарей. Реверсирование тока через термобатарею позволяет осуществлять режим нагрева и охлаждения. Цель изобретения - повышение надежности регулятора. Надежность повышается за счет того, что регулятор содержит задатчик 1 и датчик 2 температуры, последовательно соединенные дифференциальный усилитель 3, преобразователь 4 напряжение-частота (ПНЧ), реверсивный счетчик 5 и ЦАП 7, выпрямитель 20, выходы которого через ключевые элементы 15 и 16 подключены к полевому транзистору 13, параллельно которому последовательно подключены два первых диода 18 и 19

точка соединения диодов подключена к термобатарее 17, а второй вход термобатареи подключен к нулевому проводу выпрямителя

затвор транзистора подключен через два вторых диода 9 и 10 к выходам ЦАП 7, выполненного по четырехквадратной схеме, управляющие входы которого соединены с реверсивным счетчиком 5 и дополнительно введенным инвертирующим усилителем 8, старший разряд счетчика соединен с формирователем 14 запускающих сигналов, к реверсивному счетчику подключена схема ограничения 6 по переполнению. Схема не боится сквозных токов, т.к. положительный и отрицательный полюса связаны через транзистор, работающий в режиме управления током, и, кроме того, переключение ключевых элементов происходит эпизодически, при этом ток через транзистор в момент переключения близок к нулю. 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)4 G 05 D 23/19

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

Н АВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4219003/24-24 .(22) 31.03.87 (46) 30.04.89. Бюл. 9 16 (7 1) Специальное конструкторское бюро аналитического приборостроения

Научно-технического объединения

АН СССР (72) Ю.M. Ефис и M.Â. Родионов (53) 621.555.6 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

Ф 1200262, кл . G 05 D 23/19, 1985.

Авторское свидетельство СССР

Ф 11704389 кл. G 05 D 23/19, 1985. (54) РЕВЕРСИВНЫЙ ПРОПОРЦИОНАЛЬНЫЙ

РЕГУЛЯТОР ТЕМПЕРАТУРЫ (57) Изобретение относится к технике автоматического регулирования, в частности, температуры в термостатах с полупроводниковой термобатареей. Реверсирование .тока через термобатарею позволяет осуществлять режим нагрева и охлаждения. Цель изобретения — повышение надежности регулятора. Надежность повышается за счет того, что регулятор содержит задатчик 1 и датчик 2 температуры, последовательно соединенные дифференциальный усилитель 3, преобразователь 4 напряжение-частота (ПНЧ), ре.Я0 1476442 А 1 версивный счетчик 5 и ЦАП 7, выпрямитель 20, выходы которого через ключевые элементы 15 и 16 подключены к полевому транзистору 13, параллельно которому последовательно подключе" ны два первых диода 18 и 19, точка соединения диодов подключены к термобатарее 17, а второй вход термобатареи подключен к нулевому проводу выпрямителя 20, затвор транзистора 13 подключен через диоды 9 и 10 к выходам ЦАП 7, выполненного по че" .тырехквадрантной схеме, управляющие входы которого соединены с реверсивным счетчиком 5 и дополнительно введеным инвертирующим усилителем 8, Я ф старший разряд счетчика соединен с формирователем 14 запускающих сигналов, к реверсивному счетчику подключена схема 6 ограничения по перепол- C нению. Схема "не боится" сквозных токов, т.к. положительный и отрица тельный полюса связаны через тран- )ии4 зистор, работающий в режиме управ- >ф ления током, и, кроме того., переключение ключевых элементов происходит эпизодически, при этом ток через вРв транзистор в момент переключения

4а б 1

1476442

Изобретение относится к технике автоматического регулирования, в частности к устройствам регулирования температуры в термостатах с полу5 проводниковой термобатареей в котоР рых реверсирование тока через термоI батарею позволяет осуществлять режим нагрева или охлаждения.

Цель изобретения — повышение на- 10 дежности регулятора.

На чертеже изображена схема предлагаемого регулятора.

Регулятор содержит эадатчик I температуры, датчик 2 температуры, диф- 15 ференциальный усилитель 3 с ограничением, преобразователь 4 напряжение— частота (ПНЧ) реверсивный счетчик 5, схему 6 ограничения по переполнению, четырехквадрантный цифроаналоговый 20 преобразователь 7, инвертирующий усилитель 8, вторые диоды 9 и 10, резисторы 11 и 12, полевой транзистор

13, формирователь 14 запускающих сигналов, ключевые элементы 15 и 16, 25 термобатарею 17, первые диоды 18 и

19 и выпрямитель 20.

Регулятор работает следующим образомм.

После установки напряжения на за- 30 датчике 1 температуры (вручную или по коду от ЭВИ), соответствующего заданной температуре (например, такой температуре, при которой происходит наг,рев объекта), напряжение задатчика сравнивается с напряжением, поступаюпим с датчика 2 температуры на входах дифференциального усилителя 3.

Дифференциальный усилитель 3 начинает работать в режиме ограничения и на 40 входе преобразователя 4 устанавливается максимальное, например, положительное напряжение. На выходе преобразователя, подключенного к входу сложения реверсивного счетчика 5 45 появляются импульсы напряжения постоянной частоты, определяемой выходным напряжением усилителя 3 в режиме ограничения и крутизной преобразования преобразователя 4. Если принять> что максимальное положительное напря= .жение на выходе четырехквадрантного цифроаналогового преобразователя 7 соответствует коду l1 .; 11 реверсивного счетчика нулевое напряжение со- 55 ответствует коду 10 " ОО, а максимальное отрицательное напряжение соответствует коду 00 " 00, то при коде счетчика больше 10 " 10 на выходе преобразователя 7 появляется положительное напряжение, одновременно единица старшего разряда счетчика поступает на формирователь 14, где вырабатывается сигнал включения ключевого элемента 15. При достижении максимального кода на счетчике 5 (объект не успел нагреться и с преобразователя

4 продолжает поступать импульсы по входу слежения) схема 6 ограничения по переполнению счетчика продолжа.— ет сохранять на выходе реверсивного счетчика код ii 11, в результате чего на выходе преобразователя 7устанавливается максимальное положительное напряжение, а на выходе инвертирующего усилителя — максимальное напряжение. Положительное напряжение через диод 9 и резисторы 11 и 12 поступаеч на вход транзистора

13, Резистор 12.служит для развязки общих проводов управляющей и силовой части регулятора. Таким образом, положительный ток от положительного полюса выпрямителя через ключевой элемент 1 5, через открытый управляющим напряжением транзистор 13 и через диод 19 поступает на термобатарею 17. При нагреве объекта до заданной температуры напряжение на датчике 2 температуры устанавливается равным напряжению задатчика температуры (а затем больше). При этом частота с выхода преобразователя 4 уменьшается, становится равной нулю и импульсы по входу вычитания начинают вычитаться из числа 11 .11 до тех пор пока не установится состояние термодинамического равновесия, т.е. подводимое тепло к объекту не будет равно теплу рассеиваемого объектом. После окончания переходного процесса выхода на заданную температуру напряжение датчика 2 температуры становится равным напряжению задатчика 1 температуры, частота на выходе преобразователя 4 устанавливается равной нулю, а в счетчике

5 устанавливается такой код, который обеспечивает с выхода преобразователя 7 такое напряжение, которое необходимо для управления транзистора 13, чтобы пропустить требуемый положительный ток через термобатарею

17. При установке на задатчике 1 температуры, требующей охлаждения объекта, с дифференциального усилителя 3, работающего в режиме ограни1476442 чения, поступает максимальное отрицательное напряжение, которое управляет преобразователь 4 таким образом, что с выхода вычитания поступает мак5 симальная частота на выход реверсивного счетчика 5.

Число, установленное на счетчике в режиме нагрева, уменьшается, и тем самым соответственно уменьшается напряжение на выходе преобразователя 7 до кода 10 00, когда напряжение на его выходе становится равным нулю. Далее напряжение на выходе преобразователя 7 становится отрицательным. При переходе через нуль код старшего разряда счетчика 5 становится равным нулю, который поступает в формирователь 14, закрывает ключевой элемент 15 и открывает ключевой 2О элемент 16.

При появлении отрицательного напряжения с выхода преобразователя 7 диод 9 закрывается, а управление тран-. зистором 13 осуществляется через ин" 25 вертирующий усилитель 8 и диод 10.

В этом случае ток с отрицательного полюса выпрямителя через ключевой элемент 16, транзистор 13 и диод 18 поступает на термобатарею 17, которая 30 вторым концом подсоединена к нулевому проводу выпрямителя. При достижении на реверсивном счетчике 5 кода, равного нулю (объект не успевает охладиться), схема 6 ограничения

35 по переполнению продолжает сохранять на счетчике код, равный ОО 00, в результате чего на выходе преобразователя 7 устанавливается максимальное отрицательное напряжение, которое 40 через инвертирующий усилитель 8 максимально открывает транзистор 13.

После переходного процесса выхода на заданную температуру в реверсивном счетчике 5 устанавливается код, который обеспечивает с выхода преобразователя 7 напряжение, которое необходимо для управления транзистором 13, т.е. чтобы пропустить требуемый отрицательный ток через термобатарею 17.

Так как положительный и отрицательный ток, проходящий через термобатарею 17 и транзистор 13, проходит в одном и том же направлении, то регулировочные характеристики управления пропорциональным регулятором в режиме подогрева и охлаждения идентичны, Повьппенная надежность регулятора объясняется тем, что схема регулятора "не боится" сквозных токов, так как во-первых, положительный и отрицательный полюс связаны через транзистор, работающий в режиме управления током (ток ограничен поданным на затвор напряжением), и, во-вторых

1 переключение ключевых элементов происходит эпизодический, при этом ток через транзистор в момент переключения близок к нулю. формула изобретения

Реверсивный пропорциональный регулятор температуры, содержащий датчик и задатчик температуры, подключенные к входам-дифференциального усилителя с ограничением, к выходу которого подключены последовательно соединенные преобразователь напряжение — частота, реверсивный счетчик и цифроаналоговый преобразователь, а также ключевые элементы, управляющие входы которых связаны с выходом форьа рователя запускающих сигналов, термобатарею, подключенную одним выводом к среднему выводу выпрямителя, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности регулятора., он содержит полевой транзистор, параллельно которому включены два согласно включенных первых диода, инвертирующий усилитель и два других диода, через один иэ которых затвор полевого транзистора соединен с выходом выполненного четырехквадрантным цифроаналогового преобразователя и входом инвертирующего усилителя, а. через другой — с выходом инвертирующего усилителя, второй вывод термобатареи связан с точкой соединения первых диодов, сток, связанный с катодом одного из первых диодов, и исток, связанный с анодом другого из первых диодов, полевого транзистора подключены к крайним выводам выпрямителя через ключевые элементы, вход формирователя запускающих сигналов связан со старшим разрядом реверсивного счетчика, снабженного схемой ограничения переполнения.