Устройство для регулирования температуры Советский патент 1990 года по МПК G05D23/19 

Изобретение относится к автоматике, предназначено для регулирования и стабнлизахщи температуры различных физических объектов, в частности, при криогенных температурах в парах криогенной жидкости, например, жид к о го гелия, и является усовершенствованием устройства по авт.св. № 1315960.

Цель изобретения - упрощение эксплуатации устройства.

На фиг. 1 показана структурная схема устройства; на фиг. 2 - кла- панный регулятор расхода с тремя клапанами.

Устройство стабилизирует температуру объекта 1, например, температуру термокамеры, и содержит исполнительный орган 2, электродинамический клапан 3, датчик 4 температуры, элемент 5 сравнения, задатчик 6 температуры, усилитель 7, аналого-цифровой преобразователь 8, первый коммутатор 9, регистры 10 и 11, сумматор 12, ко-; до-импульсный преобразователь 13, мо- дулятары 14 и 15,-переключатели 16 и 17, второй коммутатор 18, реверсивный счетчик 19, регистр 20, кодо-им- пульсные преобразователи 21 и 22,

блок 23 синхронизации, источник 24 опорных сигналов, блок 25 компараторов и клапанный регулятор 26 расхода газа.

сд

4 сд

ю

Кл апанный регулятор 26 расхода газа конструктивно представляет собой герметизированный корпус 27, в котором расположены электромагниты 28, пружины 29, поджимающие запорные элементы 30 к торцу проходных каналов 31, сечение которых определяется положением игл 32. . Устройство работает следующим образом.

Задатчиком 6 температуры устанавливается напряжение, соответствующее требуемой температуре и постула- ющее иа один из входов элемента 5 сравнения, на второй вход которого с датчика 4 температуры поступает напряжение, соответствующее фактической реальной температуре объекта 1. Выходное напряжение элемента 5 через усилитель 7 Поступает на вход аналого-цифрового преобразователя 8, который преобразует напряжение ошибки в знакопеременньм код ошибки X пТ J. Формирование управляющего воздействия на нагреватель и ЭДК происходит за период, разделенньй на два цшсла - ошибки и производной.

В цикле ошибки блок 23 включает в работу цепочку из последовательно включенных коммутатора 9, преобразователя 13, модулятора 14, коммутатора 18, реверсивного счетчика 19. Из аналого-цифрового преобразователя 8 код ошибки X, ГпТ через ког-мутатор 9 поступает на вход преобразователя 13, который формирует временной интервал длительноетью5 пропорциональной значению кода. Код ошибки поступает также через регистр 10 в регист 11. В модуляторе 14 временной интервал заполняется импульсами с частотой, задаваемой переключателем 16. Регулирование этой частоты позволяет менять коэффициент передачи по каналу ошибки К.

Одновременно знаковый разряд кода ошибки поступает из аналого-цифрового преобразователя 8 на yпpaвляюшJ й вход коммутатора 18. В зависимости от значения этого разряда (О или 1) коммутатор 18 пропускает импульсы с модулятора 14 на суммирующий или на вычитающий вход реверсивного счетчика 19. Состояние счетчика изменяется на величину, пропорциональную коду ошибки.

В цикле производной блок 23 включает в работу цепочку последователь

5

0

5

0

5

0

45

0

5

но включенных регистров 10 и 11, сумматора 12, коммутатора 9, преобразователя 13, модулятора 15, коммутатора 18, реверсивного счетчика 19. На входы сумматора 12 поступает с регистра 10 код текущего значения ошибки X пТ , а с .регистра 11 - код предьщущего значения ошибки, X (п-1) TJ . Сумматор 12 вычисляет разность (производную) между текущим значением кода ошибки и предьщущим значением этого кода. Код производной X пТ - X (n-l)Tj через коммутатор 9-цоступает в преобразователь 13, где преобразуется во временной интервал, длительность которого пропорциональна значению кода производной. В модуляторе 15 временной интервал заполняется импульсами с частотой, задаваемой переключателем 17. Изменяя эту частоту, изменяют коэффициент передачи по каналу производной К.

Знаковый разряд кода производной из сумматора 12 поступает на управляющий вход коммутатора 18. В зависимости от значения этого разряда коммутатор 18 пропускает импульсы с модулятора 15 на суммирующий иливычитающий вход реверсивного счетчика.19. Состояние счетчика 19 изменяется иа величину, пропорциональную коду производной.

Таким образом, в счетчике 19 фор- IvIиpyeтcя код управляющего воздействия Y пТ Y (п-1) К X пТ + + -X (п-1) Т , котор ый переписывается в регистр 2,0.

Реверсивный счетчик 19 .которьй работает без обнуления, выполняет функцию цифрового интегратора,

В зависимости от величины и знака кода управляющего воздействия Y пТ3 преобразователь 21 или 22 вырабатывает импульсы управления нагревом или охлаждением, длительность которых пропорциональна величине кода управляющего воздействия. Эти импульсы включают один из исполнительных органов; электронагреватель 2 или электродинамический клапан 3.

Одновременно напряжение, соответствующее заданной темпе атуре, с за- датчика 6 поступает на блок 25 компараторов, на второй вход которого поступает опорное напряжение от источника 24 опорных сигналов. Величина разностного напряжения управляет изменением проходного сечения клапанного регулятора потока газа путем включения определенного набора клапанов, т.е. регулирует газовый поток по амплитуде.. Регулятор 26 потока газа последовательно соединен с электродинамическим клапаном 3, осуществляющим широтную модуляцию.

Как показывают экспериментальные исследования, для обеспечения работы в широком интервале криогенных температур, например, от 4,3 до 300 К в клапанном регуляторе потока газа оптимальное число клапанов с фиксированными проходными сечениями рав-т но трем. .

Таким образом, предлагаемое устройство обеспечивает сокращение времени выхода на заданный температурный режим термокамеры криостата при одинаковой величине стабильности температуры объекта исследования. При этом уменьшается расход криогента

благодаря автоматизации процессов управления температурой и ее стабилизации, а также сведению к минимуму явлений перерегулирования и колебаний температуры.

Формула изобретения

Устройство для регулирования температуры по авт. св. 1315960, от- л и чающееся тем, что, с целью упрощения эксплуатации устройства, в него введены клапанный ре гулятор расхода газа, блок компараторов и источник опорных сигналов, соединенный группой выходов с первым входом блока компараторов, второй вход которого соединен с выходом задатчика температуры, а группа выходов - с соответствующими входами клапанного регулятора расхода газа, подключенного выходом к входу по газовому потоку электродинамического клапана.

Изобретение относится к автоматике и предназначено для регулирования и стабилизации температуры различных физических объектов, в частности, при криогенных температурах в парах криогенной жидкости, например гелия. Цель изобретения - упрощение эксплуатации устройства путем автоматического перехода с одного значения расхода газового потока на другое. Для этого устройство для регулирования температуры дополнительно содержит клапанный регулятор 26 расхода газа, который в зависимости от состояния источника 24 опорных сигналов и блока 25 компараторов изменяет газовый поток электродинамического клапана 3. 2 ил.

19

Запись fPfZO К устройства. 8,iZ

/ k/ k

2J

0t/ff.f

Фие.г