Устройство для управления микроклиматом Советский патент 1992 года по МПК G05D23/19 

Изобретение относится к автоматическому управлению микроклиматом в закрытых помещениях и может быть использовано в производствах электронной, приборостроительной и других отраслях промышленности.

Известно устройство для управления микроклиматом, содержащее последовательно соединенные задатчик, блок сравнения, регулятор температуры, исполнительный механизм и датчики температуры, соединенные с выходом сумматора, причем каждый датчик температуры подключен к катоду соответствующего диода, аноды которых через дополнительный переменный резистор подключены к источнику опорного напряжения и через дополнительно установленную схему типа зона нечувствительности - к одному из выходов схемы сравнения, другой вход которой через делитель напряжения подключен к выходу сумматора 1.

Недостаток данного устройства заключается в том, что для обеспечения комфорт- ности не учитывается взаимосвязь температуры воздуха в помещении, температуры поверхности стен, влажности, скорости воздуха и температуры окружающей среды вне помещения, чем снижается комфортность помещения.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту к предлагаемому является устройство для регулирования температуры в разных помещениях, содержащее датчики температуры воздуха в помещении, температуры поверхности стен, регулятор температуры, связанный с регулируемым источником тока 2.

Недостатком известного устройства является то, что при регулировании температуры в помещении не учитывается совокупное действие на микроклимат влажности и скорости движения воздуха, температуры окружающей среды и заданное для данного помещения значения показателя микроклимата, что снижает комфортность помещения.

Целью изобретения является повышение комфортности помещения.

Поставленная цель достигается тем, что устройство для управления микроклиматом, содержащее установленные внутри помещения датчики скорости движения воздуха, температуры воздуха, температуры поверхности стен, контактирующей с воздушной средой, и влажности воздуха, подключенные соответственно к входу блока извлечения квадратного корня, к объединенным первым входам первого блока сравнения и первого сумматора, к второму входу первого сумматора, входу функционального формирователя, первый блок умножения, второй и третий блоки умножения, подключенные первыми входами к выходам

соответственно блока извлечения квадратного корня, первого блока сравнения и первого сумматора, выходы первого и третьего блоков умножения и функционального формирователя подключены к входам второго

0 сумматора, выход второго блока умножения соединен с вторым входом первого блока умножения, а вторые входы второго и третьего блоков умножения связаны с выходами соответствующих задатчиков козффициен5 тов, а также регулятор температуры, выходом связанный с исполнительным органом нагревателя, содержит датчик и задатчик температуры окружающей среды, подключенные к входам второго блока сравнения,

0 и последовательно соединенные задатчик показателя микроклимата в помещении и третий блок сравнения, выходом соединенный с входом регулятора температуры, а вторым входом - с выходом второго сумма5 тора, при этом выход второго блока сравнения соединен с третьим входом первого сумматора и корректирующим входом первого блока сравнения.

На фиг. 1 представлена блок-схема уст0 ройства для управления микроклиматом; на фиг. 2 - блок-схема примера исполнения функционального формирования,используемого в устройстве.

Устройство содержит датчики скорости

5 движения воздуха 1, температуры 2 воздуха, температуры 3 поверхности стен, контактирующей с воздушным потоком, влажности 4 воздуха, установленные внутри помещения (на фиг, 1 технологический объем помеще0 ния обведен пунктиром), датчик 5 температуры окружающей среды, блок 6 извлечения квадратного корня, связанный с выходом датчика 1 первый 7, второй 8, третий 9 блоки умножения, первый блок 10 сравнения, вы5 ход которого подключен к входу второго блока 8 умножения, соединенного с входом первого блока 7 умножения, первый сумматор 11, входы которого соединены с выходами датчика 2 температуры воздуха, датчика

0 3 поверхности стен, контактирующего с воздушным потоком, второго блока 12 сравнения, один вход которого соединен с датчиком 5 температуры окружающей среды, а другой вход - с задатчиком 13 темпе5 ратуры окружающей среды, выход второго блока 12 сравнения подключен к второму входу первого блока 10 сравнения, функциональный формирователь 14, служающий для вычисления влагосодержания воздуха в помещении, вход которого подключен к выходу датчика 4 влажности воздуха в помещении, выход функционального формирователя 14 подключен к входу второго сумматора 15, два других входа которого подключены к выходам первого 7 и третьего 9 блоков умножения, выход второго сумматора 15 подключен к входу третьего блока

16сравнения, другой вход которого подключен к выходу задатчика 17 показателя микроклимата в помещении, регулятор 18 температуры, вход которого соединен с выходом третьего блока 16 сравнения, а выход подключен к входу исполнительного органа электронагревателя 19.

Функциональный формирователь 14 содержит последовательно соединенные четвертый 20, пятый 21 блоки умножения и блок 22 деления, второй вход которого соединен с выходом четвертого сумматора 23, на первый вход которого поступает в качестве уставки сигнал, соответствующий барометрическому давлению воздуха, а второй вход соединен с выходом четвертого блока 20 умножения, первый вход которого соединен с выходом датчика 4 относительной влажности и является входом функционального формирователя 14, на вторые входы четвертого 2Q и пятого 21 блоков умножения поступают в качестве постоянных множителей значение давления насыщения водяного пара и значение коэффициента, равное 62,2. Выход блока 22 деления является выходом функционального формирователя 14.

Устройство работает следующим образом.

Перед началом работы на задатчике 13 устанавливают суточное изменение температуры окружающей среды с учётом теплого либо холодного периода года. На задатчике

17устанавливают значение показателя микроклимата с учетом требований технологии и комфортных условий производственных помещений, С помощью датчиков 1-4 производится слежение за параметрами микроклимата в помещении. Текущее значение показателя микроклимата поступает на вход третьего блока 16 сравнения, где сравнивается с заданным значением. Сигнал рассогласования с выхода третьего блока 16 сравнения поступает на регулятор 18 температуры, который управляет нагревателем 19, включая его при минимальном значении заданного показателя микроклимата и выключая при максимальном, т.е. осуществляя автоматическое поддержание микроклимата в соответствии со значением задатчика 17. Одновременно с помощью датчика 5 производится слежение за температурой окружающей среды вне помещения. Выходной сигнал датчика 5 температуры поступает на вход второго блока 12 сравнения, где сравнивается с заданным значением температуры, поступающим с выхода задатчика

13 на второй вход блока 12 сравнения. В результате действия дестабилизирующих факторов возникающий сигнал рассогласования с выхода блока 12 сравнения поступает на один из входов первого блока 10

0 сравнения и первого сумматора 11, на другие входы которого поступают сигналы с выхода датчика 2 температуры воздуха и с выхода датчика 3 температуры поверхности стен, контактирующей с воздушной средой

5 Результирующий сигнал с выхода первого сумматора 11, пропорциональный сумме температуры воздуха, температуры поверхности и рассогласования между температурой окружающей среды и ее заданным

0 значением, поступает на вход третьего блока 9 умножения, где умножается на заданный постоянный коэффициент, равный 0,24, и с выхода этого блока поступает на один из входов второго сумматора 15. Сигнал с вы5 хода первого блока 10 сравнения, пропорциональный сумме из постоянной величины (37,) температуры воздуха и и рассогласования между температурой окружающей среды и ее заданным значением, поступает

0 на вход второго блока 8 умножения, где умножается на коэффициент, равный 0,09, и с выхода этого блока поступает на один из входов первого блока 7 умножения, где перемножается с выходным сигналом блока 6

5 извлечения квадратного корня. Выходной сигнал первого блока 7 умножения поступает на один из входов второго сумматора 15 На вход второго сумматора 15 поступает также сигнал, пропорциональный величине

0 влагосодержания, с выхода функционального формирователя 14, который с использованием измеряемой датчиком 4 относительной влажности воздуха в помещении вычисляет влагосодержание. Для

5 этого сигнал, соответствующий значению давления насыщения и поступающий на второй вход блока 20 умножения, перемножается с сигналом, соответствующим относительной влажности воздуха в помещении,

0 измеряемой датчиком 14. Выходной сигнал блока 20 умножения поступает на первый вход пятого блока 21 умножения, где умножается на постоянный коэффициент, равный 62,2, и с выхода блока 21 поступает на

5 первый вход блока 22 деления. Одновременно сигнал, пропорциональный произведению относительной влажности и давления насыщения, поступает на один из входов четвертого сумматора 23, где вычитается из сигнала уставки, соответствующего барометрическому давлению воздуха. Сигнал, пропорциональный разности сигналов, поступающих на входы четвертого сумматора 23 с выхода четвертого сумматора 23, поступает на второй вход блока 22 деления. Результирующий сигнал на выходе блока 22 деления, пропорциональный влагосодержанию воздуха в помещении и являющийся выходом функционального формирователя 14, поступает на один из входов второго сумматора 15. С использованием поступивших сигналов на выходе второго сумматора 15 формируется сигнал, пропорциональный текущей регулируемой величине- показателю микроклимата, который поступает на вход третьего блока 16 сравнения, где сравнивается с заданным значением. Тепловыделения на рабочем месте внутри помещения и перераспределение потоков теплопередачи вследствие внешних возмущений приводят к отклонениям температуры воздуха в помещении, измеряемой датчиком 2, от оптимальной, а колебания температуры окружающей среды, измеряемой датчиком 5 температуры, приводят дополнительно к отклонениям температуры в помещении от заданной и появлению рассогласования на выходе блока 12 сравнения. Это рассогласование поступает на корректирующий вход первого блока 10 сравнения и на корректирующий вход первого сумматора 11 в виде добавочного сигнала к сигналам, поступающим на другие входы этих блоков с выхода датчика 2 температуры воздуха и датчика 3 температуры поверхности стен, контактирующей с воздушной средой. Наличие рассогласований в результирующих выходных сигналах первого блока 10 сравнения и первого сумматора 11 при соответствующих значениях скорости движения воздуха, температуры воздуха, температуры поверхности стен, относительной влажности, измеряемых соответственно датчиками 1-4, приводит к отклонению текущего значения показателя микроклимата, формируемого на выходе второго сумматора 15, от заданного значения. Возникающий на выходе второго блока

16 сравнения сигнал рассогласования поступает на вход регулятора 18, который с учетом знака рассогласования управляет исполнительным органом электронагревателя 19, обеспечивая тем самым приведение микроклимата в помещении к заданному значению.

Формула изобретения Устройство для управления микроклиматом, содержащее установленные внутри помещения датчики скорости движения воздуха, температуры воздуха, температуры поверхности стен, контактирующей с воздушной средой, и влажности воздуха, подключенные соответственно к входу блока извлечения квадратного корня, к объединенным первым входам первого блока сравнения и первого сумматора, к второму входу первого сумматора, входу функционального

формирователя, первый блок умножения, второй и третий блоки умножения, подключенные первыми входами к выходам соответственно блока извлечения квадратного корня, первого блока сравнения и первого

сумматора, выходы первого и третьего блоков умножения и функционального формирователя подключены к входам второго сумматора, выход второго блока умножения соединен с вторым входом первого блока

умножения, а вторые входы второго и третьего блоков умножения связаны с выходами соответствующих задатчиков коэффициентов, а также регулятор температуры, выходом связанный с исполнительным органом

нагревателя, отличающееся тем, что, с целью повышения комфортности помещения, устройство содержит датчик и задатчик температуры окружающей среды, подключенные к входам второго блока сравнения,

и последовательно соединенные задатчик показателя микроклимата в помещении и третий блок сравнения, выходом соединенный с входом регулятора температуры, а вторым входом - с выходом второго сумматора, при этом выход второго блока сравнения соединен с третьим входом первого сумматора и корректирующим входом первого блока сравнения.

Фиг. 2

Изобретение позволяет снизить брак изделий за счет повышения качества управления микроклиматом. Устройство содержит датчики скорости движения воздуха 1, температуры воздуха 2, температуры поверхности стен 3, контактирующей с воздушным потоком, относительной влажности воздуха 4, датчик температуры окружающей среды 5, блок извлечения квадратного корня 6, первый 7, второй 8, третий 9 блоки умножения, первый 11, второй 12, третий 16 блоки сравнения, первый 11, второй 15 сумматоры, задатчик температуры окружающей среды 13, функциональный блок 14, служащий для вычисления влагосодержа- ния воздуха в помещении, задатчик показателя микроклимата 17 в помещении, регулятор температуры 18, электронагреватель 19. Функциональный блок 14 содержит последовательно соединенные четвертый, пятый блоки умножения, блок деления и четвертый сумматор. 2 ил.