Регулятор температури

Реферат: UA 71146 U UA 71146 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Пропонована корисна модель належить до систем регулювання температури з використанням електричних засобів та призначена для стабілізації температури поверхні або рідини, що нагрівається і може бути застосована в пристроях з високими вимогами до якості регулювання інерційних процесів. Відомий регулятор температури, що містить термоперетворювач, мостову вимірювальну схему, підсилювач, фазовий детектор, формувач пилкоподібної напруги, вузол порівняння, підсилювач потужності і керовані вентилі [1]. Недоліком відомого пристрою є складність його схеми і недостатні ефективність і точність вимірювання параметрів. Відомий пристрій для регулювання температури, що містить термостат з розташованими в його камері датчиком температури і нагрівачами термостата, задатчик температури, регулятор, суматор, датчик температури навколишнього середовища, розташований на нижній стінці термостата [2]. Недоліком відомого пристрою є те, що він не має достатню точність, тому що при будь-якій заданій температурі стала температура трохи нижче заданої, причому величина різниці між заданою і сталою температурою росте з підвищенням температури. Крім того, його не можна використовувати в середовищі з великою тепловою інерційністю, тому що в цьому випадку виникають незатухаючі температурні коливання, що знижують точність регулювання. Найбільш близьким до пропонованої корисної моделі є технічне рішення, описане в патенті [3]. Пристрій, узятий як прототип, містить термоперетворювач, задатчик, підсумовуючий підсилювач, блок керованих вентилів, нагрівач, перетворювач напруга-частота, блок що погоджує, блок реверсивного рахунка імпульсів, блок перетворення коду в імпульс запуску, формувач синхроімпульсів і диференціатор. Робота цього пристрою відбувається в такий спосіб. Напруги з виходу термоперетворювача і з задатчика надходять на підсумовуючий підсилювач, звідкіля їхня різниця попадає на вхід перетворювача напруга-частота. У зазначеному перетворювачі формується імпульсний сигнал з частотою, пропорційною модулеві вхідного аналогового сигналу перетворювача. Пройшовши часову селекцію в блоці, що погоджує, імпульси надходять на рахунковий вхід блока реверсивного рахунка імпульсів. За допомогою блока перетворення коду в імпульс запуску кодове число блока реверсивного рахунка імпульсів перетвориться в інтервал часу, відлічуваний від моменту переходу напруги мережі живлення через нуль. Нульовому значенню кодового числа відповідає мінімальна величина зазначеного інтервалу. Момент початку відліку задається синхронізатором, у якості якого служить формувач синхроімпульсів. Сформований у блоці перетворення коду в імпульс запуску надходить на блок керованих вентилів та приводить їх у провідний стан, забезпечуючи тим самим відповідну потужність, виділювану на нагрівачі. При збільшенні задатчиком величини температури кодове число на виході блока реверсивного рахунка імпульсів зменшується, збільшується час провідного стану вентилів блока керованих вентилів, росте температура, забезпечувана нагрівачем. Пропорційно швидкості росту температури росте напруга на виході диференціатора. При досить великій швидкості росту температури ця напруга, в міру підходу температури до заданого номінального значення, стає щодо різниці напруги задатчика і термоперетворювача переважаючою, що приводить до збільшення кодового числа на виході блока реверсивного рахунка імпульсів і відповідному зниженню потужності розсіювання на нагрівачі. Тим самим забезпечуються умови для досягнення заданої температури без перерегулювання. Стале значення помилки відпрацьовування постійної температури незалежно від її заданої величини прагне до нуля через інтегруючу функцію накопиченого кодового числа блока реверсивного рахунка імпульсів. Недоліками відомого пристрою є надзвичайно велика кількість електронних блоків виконаних з використанням жорсткої апаратної логіки, що в значній мірі знижує вірогідність безвідмовної роботи і сфери його застосування, знижує точність регулювання температури в заданому діапазоні, а також велике енергоспоживання і високі апаратні витрати. В основу корисної моделі поставлена задача удосконалити регулятор. температури шляхом підтримки температури у встановленому діапазоні включенням або вимиканням виконавчого пристрою нагрівання або охолодження, що забезпечує більш високу вірогідність безвідмовної роботи, розширює сфери його застосування, підвищує точність регулювання температури в заданому діапазоні, а також мале енергоспоживання і мінімальні апаратні витрати. Поставлена задача вирішується тим, що в регулятор температури, що містить джерело струму, з'єднане своїми виходами з входом терморезистора і. першим входом блока керованих вентилів, вихід якого з'єднаний з входом гріючого елемента, і схему управління, в нього 1 UA 71146 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 додатково введено мікроконтролер, перший вхід якого з'єднаний з виходом терморезистора, другий вхід мікроконтролера з'єднаний з виходом цифрового датчика температури, третій вхід мікроконтролера з'єднаний з виходом схеми управління, при цьому перший вихід мікроконтролера з'єднаний з другим входом блока керованих вентилів, другий вихід мікроконтролера з'єднаний з входом підсилювача струму, а його вихід з'єднаний з входом індикатора. Таким чином, додатково введені мікроконтролер, цифровий датчик температури, підсилювач струму і індикатор забезпечують більш високу вірогідність безвідмовної роботи, розширюють сфери застосування регулятора температури, підвищують точність регулювання температури в заданому діапазоні, а також мале енергоспоживання і мінімальні апаратні витрати. Суть корисної моделі пояснюється кресленням, на якому приведено структурну схему пропонованого пристрою. Вона складається з джерела струму 1, мікроконтролера 2, терморезистора 3, з'єднаного своїм входом з джерелом струму 1, а виходом з мікроконтролером 2, цифрового датчика температури 4, з'єднаного з мікроконтролером 2, індикатора 5, блока керованих вентилів 6, входи якого з'єднані з виходом джерела струму 1 і виходом мікроконтролером 2. Блок керованих вентилів 6 своїм виходом з'єднаний з входом гріючого елемента 7, схема управління 8 з'єднана з однім з входів мікроконтролера 2, а один з виходів мікроконтролера 2 з'єднаний з підсилювачем струму 9. Робота пропонованого пристрою відбувається в такий спосіб. У момент включення джерела струму 1 мікроконтролер 2 перевіряє наявність напруги з виходу терморезистора 3, яка забезпечується протіканням через нього стабільного струму, який виробляється джерелом струму 1. Якщо цей сигнал є, то вважається, що пристрій працює саме з цим датчиком. Якщо напруга з виходу терморезистора 3 відсутня, то мікроконтролер 2 переходить на роботу з цифровим датчиком температури 4. Після вибору типу датчика пристрій тестує індикатор 5 шляхом послідовного виводу цифр від 0 до 9 у трьох сегментах. При відсутності цифрового датчика температури 4 на індикаторі 5 0 відображається значення температури 0 С, а при замиканні цифрових ліній на індикаторі 5 відображається напис "Err". При обриві в ланцюзі терморезистора 3 на індикаторі 5 відображається напис "Out", а при короткому замиканні - напис "Sht". До складу пристрою введено блок керованих вентилів 6 для регулювання температури гріючого елемента 7, який по керуючих сигналах з мікроконтролера 2 змінює середню діючу напругу на гріючому елементі 7. Схема управління (задатчик) 8 забезпечує задания необхідних меж зміни температури на гріючого елемента 7. При наявності сигналу Set max кнопками "Вверх" або "Вниз" установлюється максимальне значення температури елемента 7. Аналогічно, при наявності сигналу Set min установлюється мінімальне значення температури елемента 6. Підсилювачі струму 9 забезпечують узгодження навантаження мікроконтролера 2 та індикатора 5. Пропонований пристрій може бути використано для виміру температури твердих тіл, рідин і газів, з наступним відображенням результату виміру на трирозрядному семисегментному світлодіодному індикаторі, а також підтримки температури у встановленому діапазоні шляхом включення або вимикання виконавчого пристрою нагрівання або охолодження. Прилад також здійснює постійний контроль ланцюга датчиків температури і може працювати як з терморезистором, так і з цифровим датчиком температури. Джерела інформації: 1. Патент № 2158. Регулятор температури. МПК G05D 23/19, Опубл. 26.12.93, Бюл. № 5. 2. Патент № 8475. Пристрій для регулювання температури. МПК G05D 23/19, Опубл. 16.10.206, Бюл. № 10. 3. Патент № 842. Регулятор температури. МПК G05D 23/19, Опубл. 15.12.93, Бюл. № 2. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 55 60 Регулятор температури, що містить джерело струму, з'єднане своїми виходами з входом терморезистора і першим входом блока керованих вентилів, вихід якого з'єднаний з входом гріючого елемента, і схему управління, який відрізняється тим, що в нього додатково введено мікроконтролер, перший вхід якого з'єднаний з виходом терморезистора, другий вхід мікроконтролера з'єднаний з виходом цифрового датчика температури, третій вхід мікроконтролера з'єднаний з виходом схеми управління, при цьому перший вихід мік 2 UA 71146 U роконтролера з'єднаний з другим входом блока керованих вентилів, другий вихід мікроконтролера з'єднаний з входом підсилювача струму, а його вихід з'єднаний з входом індикатора. Комп’ютерна верстка Д. Шеверун Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 3