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

«

Изобретение относится к устройствам автоматики, .а именно к позиционным регуляторам технологических параметров, и может быть использовано для трехпозиционного управления исполнительным механизмом, регулирующим подачу хладоносителя или теплоносителя к объекту регулирования.

Цель изобретения - повышение точности задания уставок температуры.

На чертеже изображена принципиальная схема терморегулятора.

Трехпозиционный регулятор температуры применяется для регулирования температуры в и содержит источник 1 питания переменного тока, два исполнит ел органа 2 и 3, в качестве которых использовашз соответственно катушка магнитного пускателя 2, включающая электродвигатель нагревателя (не показан) и катушка магнитнхзго пускателя 3, включающая электродвигатель вентилятора (не показан), два ключа 4 и 5, выполненных на тиристорах, два эл мента 6 и 7 сравнения, измерительную схему 8, два элемента 9 и 10 обратной связи.

Измерительная схема 8 содержит задатчики 11 и 12 температуры, за- датчики 13 и 14 зоны нечувствительности, термистор 15, помещенный в контролируемую среду, резисторы 16, 17 и 18. Причем равные по величине резисторы 17 и 18 образуют соответственно с термистором 15 и резистором 16 делители напряжения, диоды 19-22.

Элемент 9 обратной связи состоит из размыкающего контакта 23 и замыкающего контакта 24, связанных с манитным пускателем 2 электродвигател нагревателя.

Элемент 10 обратной связи состоит из размыкающего 25 и замыкающего 26 контактов, связанных с магнитным пускателем 3 электродвигателя вентилятора.

Причем одни из выводов размыкающих контактов 23 и 25 являются соответственно первыми входами элементов 9 и 10, а одни из выводов замыкающих контактов 24, 26 - вторыми входами элементов 9 и 10 обратной связи, а другие выводы контактов 23 и 24 и другие выводы контактов 25 и 26 образуют соответственно выходы элементов 9 и 10 обратной связи.

15

20

260927 2

В данном примере задатчик 11 состоит из резистора 27, 28 и 29, соединенных с соответствующими переключателями 30, 31 и 32, задатчик 12 5 из резисторов 33, 34 и 35 и переключателей 36, 37 и 38, задатчик 13 - из резисторов 39,40 и переключателей 41, 42, а задатчи:к 14 - из резисторов 43, 44 и переключателей 45

10 и 46.

Причем одни из выводов резисторов 27, 28 и 29 и 33, 34 и 35, а также 39, 40 и 43, 44 соединены между собой и заземлены, а другие выводы подключены соответственно к выходам переключателей 30, 31, 32 и 36, 37, 38, а также 41, 42 и 45, 46, первые входы которых соединены между собой и являются соответственно первыми входами задатчиков 11-14. Вторые входы переключателей 30, 31, 32, 36, 37, 38, 41, 42, 45 и 46 соединены Между собой и являются соответственно вторыми входами задатчиков 11-14.

Проводимость резисторов 27, 33, 49 и 43 одинакова и равна g, проводимость резисторов 28, 34, 40, 44 одинакова и равна 2 g, проводимость резисторов 29, 35 одинакова и равна 4 g. Следовательно соотношение проводимостей равно 1:2:2.

Каждый из элементов 6 и 7 сравнения состоит соответственно из диода 47 и 48, катод которого является

35 соответственно первым входом элемента 6 и 7 сравнения, диода 49 и 50, анод которого является соответственно вторым входом элемента 6 и 7 сравнения, диода 5 и 52 и конденсато40 ра 53, 54. Примем катод диода 51, 52 и один из выводов конденсатора 53, 54 являются соответственно первым выходом элемента 6 и 7 сравнения. Вторые выводы конденсаторов 53,

45 54 являются соответственно вторыми выходами элементов 6, 7 сравнения и подключены к первому выводу источника 1 питания и заземлены.

25

30

50 Источник 1 питания первым выводом соединен со входом ключей 4 и 5. Выходы ключей 4, 5 подсоединены соответственно через исполнительные ор- гань: 2, 3 ко второму выводу источ55 ника 1 питания, а управляющий вход ключей - соответственно с первыми выходами элементов 6 и 7 сравнения. Первый вход элемента 6 сравнения сое

динен с первым выходом измерительной схемы 8,

Один из выводов термистора 15 является первым выходом измерительной схемы 8, а второй вывод термистора 15 соединен с одним из выводов резистора 17, катодом диода 21 и анодом диода 22, Второй вывод резистора 17 является входом измерительной схемы 8, который подсоединен к второму выводу источника 1 питания и через последовательно соединенные резисторы 18, 16 - к второму выходу измерительной схемы 8.

Точка соединения резисторов 16, 18 соединена с анодом диода 19 и .катодом диода 20. Катод диода 19 соединен с первым входом задатчика 11 температуры, задатчика 13 зоны нечувствительности, элемента 9 обратной связи, выход которого подключен к второму входу задатчика 13 зоны нечувствительности. Выход задатчика 13 зоны нечувствительности совместно с .выходами задатчиков 11 и 12 температуры и задатчика 14 зоны нечувствительности подключены к первому выводу источника 1 питания.

Катод диода 22 соединен с первым входом элемента 10 обратной связи, выход которого подключен к второму входу задатчика 14 зоны нечувствительности. Второй вход элемента 10 обратной связи соединен с анодом дно да 20 и первым входом задатчика I2 температуры, вторым входом подключенного к катоду диода 22. Анод диода 21 соединен со вторыми входами задатчика 11 температуры и элемента 9 обратной связи. Второй выход изме- рительной схемы В соединен с вторым входом элемента 6 сравнения и первым входом элемента 7 сравнения, второй вход которого подключен к первому выходу измерительной схемы 8.

Перед работой устройство тарируется на соответствие между значениями регулируемой температуры и положением переключателей 30, 31, 32, 36, 37, 38, 41, 42, 45, 46.

Комбинацией состояния переключателей 30, 31, 32 и 41, 42 задатчика 11 температуры и задатчика 13 зоны нечувствительности задается температура, при которой происходит срабатывание магнитного пускателя 2 электродвигателя нагревателя.

to

20

152609274

Комбинацией состояния переклю- чателей 36, 37, 38 и 45, 46 задается температура, при которой происходит срабатывание магнитного пускателя 3 электродвигателя вентилятора.

Разность температур, при которых происходит срабатывание исполнительного органа 2 (3), определяет зону, нечувствительности задаваемых температур .

Задание уставок для каждого исполнительного органа осуществляется независимо.

Устройство работает следующим образом.

Допустим по технологическим условиям необходимо, чтобы:

-электродвигатель нагревателя включался при температуре Т, для которой проводимость резисторов, шунтирующих термистор 15, должна быть равна 3g, а проводимость резисторов, шунтирующих резистор 16, должна быть равна 7g;

-электродвигатель нагревателя

25 150

30

5

5

0

5

отключался при температуре Т, дпя которой проводимость резисторов, шунтирующих термистор 15, должна быть равна 2g, а проводимость ре- (Зисторов, шунтирующих резистор 16, должна быть равна 8g;

-электродвигатель вентилятора включался при температуре Т, для которой проводимость резисторов, шунтирующих термистор 15, должна быть

равной 9g, а проводимость резистора, шунтирующего резистор 16, должна быть равна Ig;

-электродвигатель вентилятора отключался при температуре Т , термистор 15 при этом должен быть зашунти- рован резисторами, суммарная проводимость которых составляет 6g, а резистор 16 зашунтирован резисторами

с суммарной проводимостью 4g.

Дпя того, чтобы в исходном состоянии получить суммарные проводимости указанной вьш1е величины, необходимо переключатели 32, 31, 41, 37, 38, 45, 46 и 42 установить в единичное положение.

В исходном состоянии температура контролируемой среды и термистора 15 мала, малы проводимость и ток термистора 15с На выходе элемента 6 сравнения - положительный потенциал, а на их выходе элемента 7 сравнения - отрицательный. Открывается

ключ 4, включает магнитный пускатель и переключает контакты 23 и 24. При отрицательной полуволне тока термистор 15 зашунтирован диодом 21, резистором 28, проводимость которого 2g, и резистором 39, проводимость которого составляет g, т.е. суммарной проводимостью 3g.

Резистор 39 подключается параллельно резистору 28 посредством за- мЫкающего контакта 24. При этом резистор 16 зашунтирован диодом 20, резисторами 33 и 35, проводимость которых (lg-4g) 5g, и резистором 44 с проводимостью 2g, .т.е. суммарной проводимостью 7g.

При положительной полуволне тока термистор 15 зашунтирован диодом 22 и резисторами 34 (2g) и 43 (g), т.е. суммарной проводимостью 3g.

При этом резистор 16 зашунтирован диодом 19 и проводимостью 7g, образованной резисторами 29, 27 (4g+g) и резистором 40 (2g). Температура термистора 15 вследствие того, что магнитный пускатель 2 двигателя нагревателя включен, будет расти до температуры Т . После достижения равенства отрицательного тока термистора 15 и положительного тока резне- тора 16 конденсатор 53 зарядится отрицательно, закроется ключ 4, который отключит катушку магнитного пускателя 2 злектроТ вигателя нагревателя. Магнитный пускатель 2 электродви гателя нагревателя установит, в исход ное состояние контакты 23 и 24. В результате этого проводимость g(39) задатчика 13 переключится с шунтирования термистора 15 на шунтирова- ние резистора 16, т.е. проводимость, шунтирующая термистор 15, станет равной 2g, а шунтирующая резистор 16 - равной 8g (7g+g) и температура срабатывания регулятора установится Т . При этом напряжение на тернисто- ре 15 возрастает, а на резисторе 16 уменьшаетсяJ что приводит к еще большему увеличению отрицательного тока термистора 15 по абсолютной ве- личине, увеличению отрицательного потенциала обкладки конденсатора 53 и еще более надежному запиранию ключа 4.

Так как магнитный пускатель 2 электродвигателя нагревателя отключен, температура начнет понижаться, уменьшаться проводимость и ток термистора 15. Когда температура снизится до Т , отицательный ток термистора 15 уменьшится до величины положительного тока резистора 16. На вход ключа 4 поступит положительный потенциал, ключ 4 откроется, включив магнитньш пускатель 2 электродвигателя нагревателя. Сработают контакты 23 и 24 элемента обратной связи и вновь произойдет переключение проводимости gj резистора 39 с шунтирования резистора 16 на шунтирование термистора 15.

Это переключение увеличит уставку срабатывания регулятора снова до Тд. Ввиду того, что шунтирующая термистор 15 проводимость увеличится, а проводимость, шунтирующая резистор 16,. уменьшится, отрицательный ток термистора .станет по абсолютной величине еще меньше положительного тока резистора 16. Это приведет к еще большему увеличению положительного заряда конденсатора 53, и ключ 4 по-прежнему открыт.

Так как электродвигатель нагревателя включен, температура контролируемой среды и термистора будет расти до значения 1. В момент равенства токов термистора 15 и резистора 16 закроется ключ 4. Цикл работы регулятора повторится.

В том случае, когда температура термистора 15 снова достигнет температуры Т и магнитный пускатель 2 электродвигателя нагревателя отключится, а температура (несмотря на это) продолжает расти из-за действия других источников тепла (солнечной радиации, скопления людей и т.п) то на обкладку конденсатора 54 поступает положительный ток термистора 15 через диод 50 и отрицательный ток резистора 16 - через диод 48.

Ключ 5 закрыт и контакты 25, 26 находятся в исходном состоянии.

Термистор I5 при положительной полуволне тока зашунтирован диодом 22 резисторами 34, 35, суммарная проводимость которых 6g (2g+4g).

Кроме того, он зашунтирован резисторами 43, 44, подключенными через размыкающий контакт 25. Прово- димость этих резисторов 3§ (g+2g), Таким образом, общая проводимость, шунтирующая термистор 15, равна 9g.

Проводимость резистора 30, шунтирующего резистор 16, равна g.

11

При отрицательной полуволне тока термистор 15 зашунтирован диодом 21, резисторами 29, 28 (4g+2g). Кроме того, он зашунтирован резисторами 39 и 40, подключенными через замыкающий контакт 24.

Таким образом, общая проводимость, шунтирующая термистор 15, равна 9g,

Резистор 16 при отрицательной полуволне тока зашунтирован резистором 33, имеющим п1)оводимость g.

При таком состоянии задатчиков 12, 14 положительный ток термистора

до Tj - зону нечувст15 увеличится при увеличении темпера- 5 вительности магнитного пускателя 3

туры и станет равным по абсолютной величине отрицательному току резистора 16 при температуре Т,. В этот момент конденсатор 54 зарядится положительно и под действием положитель- него потенциала, поступающего с выхода элемента 7 сравнения, откроется ключ 5, включив вентилятор. Одновременно произойдет переключение контактов 25, 26, и резисторы 43, 44 пе реключатся- с шунтирования термистора 15 на шунтирование резистора 16 Положительный ток термистора 15 в этом случае увеличится, а отрицательный ток резистора 16 уменьшится, что приведет к еще большему возрастанию положительного заряда конденсатора 54, и ключ 5 по-прежнему открыт. Проводимость, шунтирующая резистор 16, станет равной 4g: образовано прово- димостью резисторов 33, 44, 43 (g+g+2g).

Проводимость, шунтирующая термистор 15, станет равной 6g. Температура срабатывания регулятора будет со- ответствовать Т . Когда температура среды в теплице и термистора 15 уменьшится под действием вентилятора до температуры т . произойдет отключение магнитного пускателя 3 электродвигателя вентилятора, контакты 25, 26 вернутся в исходное состояние. При этом резисторы 43, 44 переключатся снова на шунтирование термистора 15. Вновь, суммарная проводимость, шунтирующая термистор 15 станет равной 9g, т.е. температура срабатывания регулятора установится Tj.

В дальнейшем, если температура начнет лорышаться и достигнет значения Tj, вновь включится вентилятор, под действием которого температура

8

среды уменьшится до Т , и если будет уменьшаться (под действием внешних факторов) и достигнет значения Т , включится магнитный пускатель 2 электродвигателя нагревателя.

Диапазон температур от Т до Т определяет дифференциал (разность уставок) трехпозиционного регулято7 ра температуры.

Т.

Диапазон температур от Т до

ч

определяет зону нечувствительности магнитного-пускателя 2 электродвигателя нагревателя, а диапазон температур от Т

до Tj - зону нечувст .

вительности магнитного пускателя 3

вентилятора. Величина зоны нечувствительности и ее верхняя и нижняя границы определяются комбинацией состояний переключателей задатчиков 11, 12 температуры и задатчиков 13, 14 зоны нечувствитапьности.

Формула изобретени

1 .Трехпозиционный регулятор температуры, содержащий два элемента обратной связи, источник питания переменного тока, первый вывод которого заземлен и соединен с входами двух ключей, выходы которых подключны соответственно через первый и втрой исполнительные органы к второму выводу источника питания, а управляющий вход каждого из ключей - соответственно к выходам двух элементов сравнения, вторые выходы которых заземлены, а выходы элементов сравнения соединены с выходами измерительной схемы, содержащей первый задатчик температуры и датчик температуры, выполненный в виде термистора, один из выводов которого является первым выходом измерительной схемы, при этом каждый элемент сравнения содержит конденсатор, один из выводов которого является вторьп-) выходом измерительной схемы, отличающийся тем, что, с целью повьшгения точности задания уставок температуры и снижения количества включений исполнительных органов, в измерительную схему введены второй задатчик температуры, два задатчика зонь нечувствительности, четыре диода и три резистора, причем первый вывод первого резистора соединен с вторым выводом термистора, а второй вывод этого резистора является входом измерительной схемы, который подключен к второму выводу источника питания и через последовательно соединенные второй и третий резистэры к второму выходу измерительной схемы, а точка соединения второго и третьего резисторов соединена с анодом первого диода и второго диода;, катод третьего диода и анод четвертого диода присоединены к второму выводу термистора, катод третьего диода и анод четвертого диода присоединены к второму выводу термис- тора, катод первого диода соединен с первыми входами первого задатчика температуры, первого задатчика зоны нечувствительности и первого элемента обратной связи, выход которого подключен к второму входу первого задатчика зоны нечувствительности, выход которого совместно с выходами двух задатчиков температуры и второго задатчика зонь нечувствительности заземлены, при этом катод четвертого диода соединен с первым входом второго элемента обратной связи, второй вход которого соединен с анодом второго и первыми входами второго задатчика зоны нечувствительности и второго задатчика температуры, к второму входу которого подключен катод четвертого диода, ,& выход второго элемента обратной связи подключен к второму входу второго задатчика зоны нечувствительности, при этом анод третьего диода соединен с вторыми входами первого задатчика температуры и первого элемента, об

S

0

5

0

5

ратной связи, причем второй выход измерительной схемы соединен с вторым входом первого элемента сравнения и первым входом второго элемента сравнения, к второ1му входу которого подключены первые выход измерительной схемы и вход первого элемента сравнения, при этом в каждый элемент сравнения введены три диода, аноды двух из которых и катод третьего диода совместно с другим выводим конденсатора являются первым выходом элемента сравнения, причем в каждом элементе сравнения катод второго диода подключен к первому выводу конденсатора, а анод третьего диода является вторым входом элемента сравнения,

2. Регулятор по п,1, отличающийся тем, что, каждый из задатчиков выполнен в виде п количества резисторов, одни из выводов которых соединены между собой и явля- ются выходом задатчика, а другие выводы подключены соответственно к выходам п переключателей, первые входы которых соединены между собой и являются первым входом задатчика, вторые входы - вторым входом задатчика, а каждый из элементов обратной связи, связанных с соответствующим исполнительным органом, выполнен в виде размыкающего и замыкающего контактов, один вывод калсдого из которых является соответственно первым и вторым входами элемента обратной связи, а другой вывод является выходом элемента обратной связи.

Изобретение относится к устройствам автоматики, а именно к позиционным регуляторам технологических параметров. Целью изобретения является повышение точности задания уставок температуры. Трехпозиционный регулятор температуры содержит источник питания переменного тока, исполнительные органы, ключи, элементы сравнения, измерительную схему и элементы обратной связи. Измерительная схема включает в себя задатчики температуры, выполненные в виде ре- зисторов и переключателей, задатчики зоны нечувствительности, тep fflcтoJ, резисторы и диоды. Задатчики зоны нечувствительности также выполнены в виде резисторов и переключателей действующих комбинаций состояний переключателей, задатчиков температуры и зоны нечувствительности. Задается сраба.тывание соответствующих исполнительных элементов. Регулятор позволяет осуществлять независимое задание уставок для каждого исполнительного органа. 1 з.п. ф-лы, I ил. с S (Л