Двухпозиционный регулятор температуры Советский патент 1986 года по МПК G05D23/19 

Изобретение относится к автоматике и предназначено для двухпозицион- ного регулирования температуры преимущественно малоинерционных тепловых объектов.

Цель изобретения - повьшение точности при разных динамических характеристиках объекта на нагрев и остывание.

На фиг. 1 изобрзйсена схема предлагаемого регулятора; на фиг. 2 - кривые изменения температуры объекта регулирования (,„ и датчика температуры т для двухпозиционного регулятора с интегральной обратной связью и с зоной нечувствительности 28Т.

Двухпозиционньй регулятор содержит датчик 1 температуры, усилитель 2, элемент 3 сравнения, усилитель 4 мощности, интегратор 5, исполнительный элемент 6, релейный элемент 7, сумматор 8, датчик 9 температуры, интегратор содержит операционный усилитель (ОУ) 10, КС-цепь 11, содержащую пер- вьш и ВТОРОЙ переменные резисторы 12 и 13 и конденсатор 14, третий переменный резистор 15, резисторы 16 и 17. Управление КС-цепью индикатора производится при помощи замыкающего контакта релейного элемента 7-1 и размыкающего контакта 7-2. Объект регулирования обозначен позицией 18.

Регулятор работает следующим образом.

В начале процесса регулирования, когда температура объекта регулирования TOO (фиг.2) меньше заданной Tj, на выходе элемента 3 сравнения устанавливается положительное напря- жение, что приводит к включению исполнительного элемента 6 и релейного элемента 7. Контакт 7-1 релейного элемента 7 замыкается, а контакт 7-2 размыкается. С включением исполнительного элемента 6 температура объекта регулирования начинает расти. Начинает расти и температура датчика температуры Тп, но с некоторым опозданием, вызванным инерционностью последнего.

Одновременно начинается процесс интегрирования сигнала элемента 3 сравнения на интеграторе 5. Сигнал элемента 3 сравнения поступает на инвертирующий вход (ОУ) 10 через третий переменный резистор 15. Процесс интегрирования продолжается до установления на выходе интегратора 5 напряжения обратной связи, равног о

и -и --й° «15 R,

где

UR

1

- напряжение, снимаемое с

третьего переменного резистора 13; г 16 значения сопротивления

R« соответствующих резисторов; г-

16

коэффициент уисления ОУ на выключение.

Напряжение интегральной обратной связи . поступает на второй вход сумматора 8. На первьй вход сумматоpa 8 поступает сигнал датчика 1 температуры с выхода усилителя 2. Сигнал на выходе сумматора равен

20

Ug и.

ц

ос1 ,

где и - сигнал давления.

В данном случае сигнал интегральной обратной связи вызывает уменьшение задания Т. При переходе температуры датчика температуры Та через верхнюю границу зоны нечувствительности регулятора, на -выходе элемента 3 сравнения устанавливается отрицательное напряжение, что приводит

к отключению исполнительного элемента 6. и релейного элемента 7. Контакты 7-1 и 7-2 релейного элемента 7 возвращаются в исходное состояние. Температура объекта регулирования Т(, начинает падать, а температура датчика температуры т некоторое время будет продолжать возрастать. Нагрев его будет происходить за счет тепла объекта 18 регулирования, пока температура последнего вьше температуры датчика 1 температуры. После пересечения кривых температуры датчика объекта регулирования Тор и датчика температуры Тл температура последнего также начинает снижаться, но из-за запаздывания (, по прежнему будет отставать от т ор , т.е. температура датчика 1 температуры будет вьше температуры объекта 18 регулирования.

Включение исполнительного элемента 6 из-за уменьшения задания происходит раньше (точка о на фиг.2), чем это имело бы место в регуляторе

без интегральной обратной связи. В результате перерегулирование, вызванное инерционностью датчика 1 температуры уменьшается.

Одновременно с установлением на выходе элемента 3 сравнения отрицательного налряжения, начинается процесс обратного интегрирования на интеграторе 5, продолжающийся до установления на его выходе напряжения, равного

и и/.

ос к,,

R«

где р коэффициент усиления ОУ на включение.

В этом случае сигнал интегральной обратной связи вызывает увеличение задания. В результате включения исполнительного элемента 6 (точка Ь на фиг.2) происходит также раньше, чем в регуляторе без интегральной обратной связи.

При переходе температуры Т, датчика 1 температуры через нижнюю границу зоны нечувствительности регулятора на выходе элемента 3 сравнения устанавливается положительное напряжение. В дальнейшем процесс регулирования происходит аналогично описанному вьше.

В результате, благодаря действию интегральной обратной связи по состоянию элемента сравнения, уменьшается амплитуда колебаний температуры объекта регулирования А . Использование контактов релейного элемента 7 в схеме интегратора 5 позволяет осуществлять настройку уровня интегральной обратной связи на включение и )зыключение исполнительного элемента 6 раздельно. Настройка уровня интегральной обратной связи на включе- нне исполнительного элемента 6 с учетом времени включения вкд и выключения в установившемся режиме уменьшает установившееся отклонение среднего значения температуры объекта регулирования от заданной Т.

Уровень интегральной обратной связи на включение настраивается резистором 13, а на вьшлючение - резистором 12. Скорость интегрирования настраивается переменным резистором 15.

Предлагаемьй регулятор предназна- чен преимущественно для использования на тепловых объектах, инерционность которых соизмерима с инерционностью датчиков температуры. Использование изобретения для регулирова- ния температуры тепловых объектов промьшшенности строительных материалов, в частности печей обжига керамической плитки, повьшгает качество вьшускаемой продукции и увеличивает срок службы оборудования.

Формула изобретения

Двухпозиционный регулятор темпера- туры, содержащий последовательно соединенные датчик температуры, усилитель, элемент сравнения, усилитель мощности, исполнительный элемент, а также задатчик температуры, сумматор и интегратор, выполненньш на операционном усилителе, в цепи отрицательной обратной связи которого включена RC-цепь, состоящая из параллельно соединенных первого переменного ре- зистора и конденсатора, отличающийся тем, что, с целью повышения точности при разных динамических характеристиках объекта на нагрев и остывание, регулятор содержит релейный элемент, подключенный входом к выходу усилителя мощности, интегратор включен между выходом элемента сравнения и одним из входов сумматора, его RC-цепь содержит второй переменный транзистор, соединенный параллельно с первым переменным резистором, вход сумматора связан с выходом задатчика температуры, а выход - с другим входом элемента сравнения, при этом первый переменный резистор ЕС-цепи связан с конденсатором через замыкающий контакт релейного элемента, а второй переменный резистор - через его размыкающий контакт.

Изобретение относится к автоматике и может быть использовано для регулирования температуры инерцион- ньк объектов, имекщих разные динамические характеристики по нагреву и остыванию. Регулятор содержит двух- позиционный канал регулирования, охваченный переменной (двухпозицион- ной) интегральной обратной связью, включенной между выходом элемента сравнения и его входом (через сумматор) . Глубина обратной связи в зависимости от величины и знака сигнала рассогласования изменяется при помощи релейного элемента, размьжающие и замыка1ощие контакты которого при соответствующем сигнале на входе релейного элемента меняют значение резисторов в КС-цепи интегратора. Использование изобретения в технологических, процессах обеспечивает повышение качества продукции. 2 ил . с s (Л to to оо о 00 со

Составитель Л.Птенцова Редактор Ю.Середа Техред Г.Гербер Корректор А.Ференц

Заказ 2303/49 Тираж 836Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д.4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г.Ужгород, ул.Проектная,4