Устройство для двухпозиционного регулирования Советский патент 1959 года по МПК G05D23/22 G05B11/16 

Обычно применяемые устройства для двухпозиционного регулирования, содержащие чувствительный элемент и последовательно с ним соединенный корректирующий элемент на термоэлектрических источниках с различной тепловой инерцией, не обеспечивают изодромного регулирования высокой точности.

В предлагаемом устройстве корректирующий элемент выполняется на трех термоэлектрических источниках, нагреватели которых включаются одновременно с подачей мощности на объект регулирования, причем два из них - через делитель напряжения.

Такое выполнение обеспечивает возможность осуществления двухпозиционного изодромного регулирования повышенной точности.

Делители напряжения могут быть выполнены ступенчатыми с подбором секций, обеспечивающим требуемый закон настройки времени изодрома на отдельных участках.

На фиг. 1 изображена схема описываемого устройства; на фиг. 2 - кривые роста э.д.с. во времени; на фиг. 3 - диаграмма протекания процесса регулирования; на фиг. 4 - график изменения во времени суммарного напряжения, снимаемого с реостатов устройства; на фиг. 5 - описываемое устройство со ступенчатым делителем напряжения.

Устройство состоит из регулируемого объекта (например электрической печи сопротивления) с электронагревателем Н, регулирующего прибора двухпозиционного действия 2 с термопарой Т и корректирующего устройства 3.

Корректирующее устройство 3 состоит из трех термоэлектрических источников. Первый из них состоит из проводника fJi, выполненного из материала, отличного от материала соединительных проводов Я (например из константана). Его спай TI нагревается малоинерционным элек№ 115667- 2 -

трическим нагревателем Н, включаемым в сеть контактом /( одновременно с нагревателем Я. Быстрые возрастання и понижения термо-э.д.с. спая TI вызывают импульсный режим работы регулятора и одновременно придают ему свойства пропорционального (статического) регулирования, характеризуемого некоторой неравномерностью.

Два других термоэлектрических источника служат для устранения остаточной неравномерности и одновременно позволяют настраивать время изодрома в широких пределах. Они состоят из проводников Я2 и Яз, выполненных из того же материала, что и проводник П. Спаи Т и Тз этих проводников нагреваются нагревателями //а и //з, включаемыми в сеть одновременно с нагревателями Я и HI. Нагреватель HZ инерционен (например, благодаря заложенной в нем массе, показанной на фиг. 1 пунктиром). Часть суммарной термо-э.д.с. двух последних источников снимается посредством двойного движка Д с делителя напряжения А-Б-В и подается в измерительную день.

Таким образом, в измерительную цепь поданы э.д.с. всех трех источников, причем э.д.с. источника складывается с э.д.с. термопары Т, а э.д.с. источников и Яз-Гз-Яз - вычитаются.

Инерционности отдельных элементов схемы подбираются так, что кривые роста э.д.с. во времени изображаются, примерно, кривыми (фиг. 2), где EI - кривая роста э.д.с. спая TI, 2 - спая Т, з - спая Т. Как видим, i и 3 растут одинаково быстро, а 2 - гораздо медленнее. Движком Д с дел1ителя напряжения А-Б-В снимается разность потенциалов, пропорциональная некоторой части суммарной э.д.с. . Если движок находится в нижнем положении, то он снимает с реохорда А-Б разность потенциалов, пропорциональную EZ, то есть эта разность потенциалов будет нарастать во времени очень медленно. Если движок находится в верхнем положении, то он снимает с реохорда Б-В разность потенциалов, пропорциональную 3- Эта разность потенциалов будет возрастать быстро. Если же движок находится в среднем положении (показано на фиг. 1), то он будет снимать часть разности потенциалов с реохорда А-Б и часть - с реохорда Б-В. Эта разность потенциалов будет нарастать со скоростью, пропорциональной некоторой средней э.д.с., соответствующей одной из средних кривых, показанных на фиг. 2. Перемещая движок вверх или вниз, можно получить и другие промежуточные скорости нарастания |разности потенциалов. (Это изображено на фиг. 2 рядом промежуточных линий).

Кривые ь EZ, з и промежуточные линии (фиг. 2) могут приближенно рассматриваться как экспоненты, подкасательные же Гд Гд Тлд, Т д , ТА и ТА этих кривых (или постоянные времени) в данной схеме регулирования характеризуют собой время изодрома. Таким образом, описанная схема позволяет плавно изменять время изодрома практически, в пределах от нуля до больших значений.

Согласно изобретению, процесс регулирования иллюстрируется опытной диаграммой автоматической записи регулируемой температуры (фиг. 3). На этой диаграмме правый участок (до /i) соответствует двухпозиционному регулированию (без корректирующего устройства), а левый участок (после i) - двухпозиционно-изодромному регулированию (с корректирующим устройством). Вследствие больщого запаздывания амплитуды колебаний при двухпозициопном регулировании очень велики. Применение корректирующего устройства ведет к затуханию колебаний. Кривая а (фиг. 3) соответствует малому времени изодрома, а кривая б - большему времени изодрома. Во втором случае затухание происходит быстрее, то есть описываемое корректирующее устройство позволяет менять время изодрома.

Корректирующее устройство 3 имеет три миниатюрные электрические печки Я, /72 и Яз, нагреватели которых подключены к зажимам А и В и включаются одновременно с нагревателем Я. Они могут быть включены между собой и не параллельно, а последовательно, но обязательно одновременно с нагревателем 4. Внутри печек Я, Яа и Яз находятся спаи Г), Т и Гз двух разнородных проводников, например, медного (показанного тонкой линией) и константанового (показанного двойной линией). Проводники включены так, что термо-э.д.с. спая i, складываясь с термо-э.д.с. спая Т, вызывает быстрые срабатывания регулятора 2, вследствие малой инерционности печки Яь и приводит к его импульсному действию. Это резко уменьшает амплитуды колебания регулируемой температуры, но одновременно вызывает неравномерность регулирования, как это имеет место в пропорциональном (статическом) регуляторе.

Устранение остаточной неравномерности осуществляется за счет действия печек Я, и Яз, что приводит к изодромному действию корректирующего устройства. Посредством переключателя 4 двух связанных реостатов Р и Р можно менять ступенями время изодрома. Для этого проводники, имеющие спай Т, щунтированы реостатом PI, с которого снимается часть термо-э.д.с. спая Тч, подаваемая в измерительную цепь так, что она )вычитается из э.д.с. спаев Т и Т. Подобно этому, проводники, образующие спай Т, щунтированы реостатом PZ, с которого снимается часть э.д.с. спая Гз и подается в измерительную цепь так, что она складывается с термо-э.д.с. спая Гг. Печка П обладает больщой инерционностью, а печка Яз - малой. Поэтому нарастание э.д.с. спая Т происходит медленно. В связи с этим и снимаемое с реостата напряжение меняемся медленно, например -по кривой EZ с постоянной времени Гд (фиг. 4). Нарастание же э.д.с. опая Т происходит быстро, в связи с чем напряжение, снимаемое с реостата PI, нарастает по кривой Яз с постоянной времени Т я Реостаты PI и РЗ позволяют снимать суммарную разность потенциалов, которая меняется по кривым, лежащим между кривыми Яг и 3 и по своей форме близким к экспонентам; постоянные времени этих промежуточных кривых будут меняться ступенями между значениями 7 и Г. Постоянные времени промежуточных кривых определяют собой время изодрома описываемого регулятора. Таким образом, корректирующее устройство 5 (фиг. 5) .йдзволяет ступенями менять время изодрома и настраивать процесс регулирования на оптимальные условия.

Показанное на фиг. 4 изменение во времени суммарного напряжения EI, снимаемого с реостатов Р и РЗ, соответствует положению А-А движка реостата (фиг. 5). С реостата PI снимается 0,9 максимального напряжения. При этом оно меняется во -времени, как показано пунктирной кривой 2-1 . С реостата PZ снимается 0,1 максимального напряжения, которое меняется по пунктирной кривой з-1. Суммарное напряжение EI, снимаемое с реостатов PI и PZ, равно сумме 2-1 и меняется по Ькирной пунктирной кривой EI, по форме напоминающей экспоненту, :постоянная времени которой больще ТАЗ . но меньще Гд.,.

Предмет изобретения

1. Устройство для двухпозиционного регулирования, содержащее чувствительный элемент и последовательно с ним соединенный корректирующий элемент на термоэлектрических источниках с различной тепловой инерцией, отличающееся тем, что, с целью повыщения точности регулирования, указанный корректирующий элемент состоит из трех термоэлектрических источников, нагреватели которых включаются

- 3 -Д 118667

Afb 118667- 4 -,

в цепь питания через контакт регулятора одновременно с подачей мощности на объект регулирования и которые служат: один - для создания импульсного режима работы регулятора и два других, включенные дифференциально через делитель напряжения,- для компенсации остаточной неравномерности регулирования и настройки времени изодрома на требуемое значение.

2. Устройство по п. I, отличающее с я тем, что делитель напряжения выполнен ступенчатым, и отдельные секции его подобраны таким образом, чтобы был обеспечен требуемый закон настройки времени изодрома на отдельных участках.

Приоритет ПО п. 1 предмета изобретения-22 сентября 1957 г., по и. 2- 21 сентября 1957 г.

rv

Фиь. /

0,г 0, 0,6 0,В 1.0 1,2 f,t- 16 f,S 20 t2p t

0,2 0,ft- Of 0,8 i.O f,Z

/ Фиг.. 2

160 120 ЮО 80 60 0 2.0 О фи&.3

300

zso

200

250

200

Фиг..

Г I LTLTUrLn-t

IV-I

ro

ТО