Устройство для программного регулирования температуры инерционных объектов Советский патент 1993 года по МПК G05D23/19 

первого реле, в общий выводы четвертых и пятых контактов обоих реле подключены к RC-цепочке, обмотка первого реле коммутатора подключена к сети через последовательно соединенные первый замыкающий контакт порогового блока и контакт релейного выхода программного задатчика, обмотка второго реле коммутатора - через последовательно соединенные второй замыкающий контакт порогового блока и контакт релейного выхода программного

задатчика, информационный вход порогового блока связан с выходом второго измерительного усилителя, выход первого измерительного усилителя подключен через второй ключ к входу первого исполнительного механизма, к которому через первый ключ подключен выход второго измерительного усилителя, соединенный через третий ключ с выходом RC-контура генератора импульсного сигнала и вторым входом вычита- теля. 1 ил.

Изобретение относится к программному регулированию температуры при комби- нированном нагреве под пайку двухоболочковых цилиндрических или квазицилиндрических конструкций. Цель изобретения - повышение точности регулирования температуры. Устройство для программного регулирования температуры инерционных объектов содержит быстродействующий контур регулирования температуры, состоящий из программного задатчика с релейным и аналоговым выходами, последний из которых подключен к одному из входов первого элемента сравнения, к другому входу которого подключен датчик температуры, а к выходу - первый измерительный усилитель, а также из последовательно соединенных первого исполнительного механизма и внутреннего нагревателя, инерционный контур регулирования, состоящий из первого датчики перепада температуры, выполненного в виде дифференциально вюшченных термодатчиков, один из которых установлен в той же точке конструкции объекта, чтп и датчик температуры быстродействующего контура, а другой - на инерционной части объекта, первого зэдатчика. перепада температуры, подключенных к входам второго элемента сравнения, и подключенного к его выходу второго измерительного усилителя, а также второго датчика перепада температуры, выполненного в виде дифференциально включенных термодатчиков, один из которых установлен на инерционной части объекта, а другой - на наружном нагревателе, второго задатчика перепада температуры, подключенных к входам третьего элемента сравнения, к выходу которого подключены последовательно соединенные третий измерительный усилитель, развязывающий диод, вычитатель, второй исполнительный механизм и наружный нагреватель, причем второй вход вычитателя соединен с выходом источника опорного сигнала. Новым в устройстве является введение в него генератора импульсного сигнала, выполненного на источнике постоянного сигнала и RC-конту- ре, порогового блока с зоной нечувствительности и релейным выходом в виде замыкающих на границах зоны нечувствительности контактов, и коммутатора из двух реле по числу замыкающих контактов порогового блока и четырех ключей, первый из которых состоит из параллельно включенных первых замыкающих контактов реле, второй и третий - из последовательно соединенных соответственно первых и вторых размыкающих контактов реле, четвертый - из последовательно соединенных четвертых и пятых замыкающих контактов тех же реле коммутатора, причем свободные концы четвертого и пятого замыкающих контактов первого реле соединены со свободными концами четвертого и пятого замыкающих контактов второго реле крест-накрест, а минусовый и плюсовой выводы источника постоянного сигнала генератора импульсного сигнала подключены к свободным концам четвертого и пятого замыкающих контактов Ё 00 ч о 4 О

Изобретение относится к средствам автоматического регулирования и может быть использовано для программного регулирования температуры при комбинированном нагреве под пайку двухоболочковых цилиндрических или квазицилиндрических конструкций, внутри которых, например, расположен индукционный нагреватель, а снаружи - электронагреватель сопротивления, причем коэффициент линейного расширения материала внутренней оболочки, как правило, значительно больше, чем коэффициент линейного расширения материала наружной оболочки.

Цель изобретения - повышение точности регулирования.

На чертеясе изображена структурная схема устройства для программного регулирования температуры инерционных объектов.

Быстродействующий контур регулирования включает в себя программный задат- чик 1, состоящий из аналоговой части 2 с аналоговым выходом и части 3 с релейным выходом. Аналоговый выход программного задатчика 1 подключен к одному из входов первого элемента 4 сравнения, к другому входу которого подключен датчик 5 температуры. К выходу же элемента 4 сравнения подключен первый измерительный усилитель 6, выход которого через первый ключ, состоящий из двух параллельно включен- ных первых замыкающих контактов KV1-2 и KV2-2 реле KV1 и KV2 коммутатора 7, подсоединен непосредственно ко входу порогового блока 8, а через последовательно соединенный третий ключ, состоящий из двух последовательно соединенных размыкающих контактов KV1-3 и KV2-3 тех же реле KV1 и KV2 коммутатора 7, - на второй вход вычитателя 9, к этому же входу блока 9 подключены также выходы источника 10 опорного сигнала и RC-контура блока 11, а через второй ключ, состоящий из двух последовательно соединенных размыкающих контактов KV1-2 и LV2-2 реле KV1 и KV2 коммутатора 7, - к исполнительному блоку 12, к выходу которого подключен внутренний нагреватель 13.

Инерционный контур регулирования состоит из первого датчика 14 перепада температуры, выполненного в виде дифференциально включенных термодэтчиков 15 и 16, один из которых установлен в той же точке конструкции объекта, что и датчик 5 температуры быстродействующего контура, а другой 16 на инерционной части объекта, первого задатчика 17 перепада

температуры, подключенных ко входам второго элемента 18 сравнения, к выходу которого подсоединены последовательно соединенные второй измерительный усилитель 19, третий ключ, состоящий из последовательно соединенных размыкающих контактов KV1-3 и KV2-3, подключенный ко второму входу вычитателя 9.

Контур компенсации инерционности состоит из второго датчика 20 перепада температуры, выполненного в виде дифференциально включенных термодатчи- крв 21 и 22, один из которых установлен на инерционной части объекта, а другой 22 на наружном нагревателе, второго задатчика

23 перепада температуры, подключенных ко входам третьего элемента 24 сравнения, к выходу которого подключены последовательно соединенные третий измерительный усилитель25, развязывающий диод Д1, подключенный к первому входу вычитателя 9, к выходу которого подключены последовательно соединенные второй исполнительный механизм 26 и наружный нагреватель 27.

К выходу измерительного усилителя 19

подключен пороговый блох 8, с зоной ab

нечувствительности и релейным выходом в

виде замыкающих на границах зоны нечув ствительности контактов SK1 и SK2, подключенных последовательно с катушками реле KV1 и KV2, расположенных в коммутаторе, к сетевому питанию А, N (220 В, 50 Гц).

Генератор 11 импульсного сигнала состоит из источника 28 постоянного сигнала, подключенного к RC-контуру (29), состоящего иг резисторов R1, R2, емкости С2 через четвертый ключ, состоящий из последовательно соединенных четвертых и пятых замыкающих контактов тех же реле KV1 и KV2 коммутатора, причем свободные концы четвертого и пятого замыкающих контактов первого реле соединены со свободными концами четвертого и пятого замыкающих контактов второго реле, а минусовый и плюсовой выводы блока 28 подключены соответственно к свободным концам четвертого и пятого замыкающих контактов первого реле, а общие выводы четвертых и пятых контактов обоих реле подключены к RC-контуру, нагрузкой которого является переменный резистор R3.

Устройство для программного регулирования температуры инерционных объектов работает следующим образом.

Пусть температуры ТВн и Тн, соответственно внутренняя и наружная, возрастают линейно по программе. Перепад температур Т Твн - Тн равен допустимому по технологии. Пусть в какой-то момент времени произошло отклонение температуры Тн, она уменьшилась.

В этот же момент при срабатывании SK2 происходит отключение измерительной части быстродействующего контура - блоки 1-4-5-6 от исполнительной части 12-13 и образуется новый контур 14-17- 18-19-12-13.

Итак, /3ад Ui4, где Узад - величина сигнала задания перепада температур и Ui4 - величина сигнала, пропорциональная текущему перепаду температур на- внутренней и наружной сторонах конструкции,

Поскольку Ui4 - Узад 0, рзссогласова- ние положительное, то в результате функционирования комбинированной системы регулирования произойдет уменьшение внутренней ТВн конструкции.

В то же время при-включении SK2 замыкаются контакты KV2-4 и KV2-5. В генераторе импульсного сигнала 11 источник 28 подключается к RC-Koi-nypy, с выхода (R3) которого сигнал положительной полярности поступает на второй вход вычитателя 9.

На входе блока 26 увеличивается сигнал и напряжение на. наружном нагревателе возрастает. Увеличивается температура на наружной оболочке. Таким образом, одновременно происходит уменьшение температуры внутренней оболочки и возрастание наружной. Перепад уменьшится.

Таким образом, налицо воздействие на конструкцию двух тепловых потоков, наруж- 5 ного - усиленного и внутреннего - ослабленного. Это регулирование перепада температуры происходит до тех пор, пока ошибка регулирования не будет превышать заданной величины. В этом случае контакт

0 SK2 отключится. Структура устройства для программного регулирования температуры инерционных объектов восстанавливается в первоначальное состояние. Источник 38 отключается от RC-контура генератора им5 пульсного сигнала. Тем не менее сигнал на выходе генератора импульсного сигнала какое-то время еще существует. Он уменьшается в процессе разряда емкости, образуя задний фронт импульса. Разряд емкости со0 измерим по времени с инерционностью объекта управления инерционного контура.

Перепад восстанавливается за счет изменения температуры обеих оболочек с мак- симальным быстродействием. При

5 повторении подобных возмущений или иных, то вновь повторится такая схема отработки рассогласования. Отработка идет короткими импульсами, по скользящему режиму, что обеспечивает высокое качество

0 отработки возмущения.

Аналогично работает устройство в точке переходного процесса, характеризующейся отрицательным перерегулированием, т.е. перепад температуры между двумя оболоч5 ками станет меньше заданной величины. Включается контакт SK1. И все повторяется в той же последовательности, только функционирует группа контактов реле KV1 поро- гового устройства 8. Внутренняя

0 оболочка нагревается. Источник 28 подключается к RC-контуру через ключ KV1-4 и KV1-5, Полярность импульса меняется на обратную. Сигнал на выходе вычитате- лл 9 уменьшается.

5 Напряжение на нагревателе 27 снижается. Наружная оболочка охлаждается. Таким образом, на обе оболочки оказывается воздействие противоположно направленными тепловыми потоками.

0 Быстродействие воздействия контуров возрастает и повышается точность регулирования. При получении заданной величины перепада температур между оболочками контакт SK1 разомкнется. Структура устрой5 ства восстанавливается.

Зона нечувствительности ab порогового устройства 8 градуируется предварительно в температуре.

Таким образом, с прецизионной точностью во всех режимах, в переходном, и в

кратчайшее время, при возмущениях, поддерживается перепад температуры между двумя оболочками паяемой конструкции, надежно обеспечивая технологические условия пайки конструкций.

Формула изобретения Устройство для программного регулирования температуры инерционных объектов, содержащий быстродействующий контур регулирования, состоящий из программного задатчика с релейным и аналоговым выходами, последний из которых подключен к одному из входов первого элемента сравнения, к другому входу которого подключен датчик температуры, а к выходу - первый измерительный усилитель, а также из последовательно соединенных первого исполнительного механизма и внутреннего нагревателя, инерционный контур регулирования, состоящий из первого датчика перепада температуры, выполненного в виде дифференциально включенных термодатчиков, один из которых установлен в той же точке конструкции объекта, что и датчик температуры, быстродействующего контура, а другой - на инерционной части объекта, первого задатчика перепада температуры, подключенных к входам второго элемента сравнения, и подключенного к его выходу второго измерительного усилителя, а также второго датчика перепада температуры, выполненного в виде дифференциально включенных термодатчиков, один из которых установлен на инерционной части объекта, а другой - на наружном нагревателе, второго задатчика перепада температуры, подключенных к входам третьего элемента сравнения, к выходу которого подключены последовательно соединенные третий измерительный усилитель, развязывающий диод, вычитатель, второй исполнительный механизм и наружный нагреватель, причем второй вход вычитателя соединен с выходом источника опорного сигнала, отличающееся тем, что, с целью повышения

точности устройства, оно содержит генератор импульсного сигнала, выполненный на источнике постоянного сигнала и RC-конту- ре, пороговый блок с зоной нечувствительности и релейным выходом в виде замыкающих на границах зоны нечувствительности контактов, и коммутатор из двух реле по числу замыкающих контактов порогового блока и четырех ключей, первый из

которых состоит из параллельно включенных первых замыкающих контактов реле, второй и третий - из последовательно соединенных соответственно первых и вторых размыкающих контактов реле, четвертый из последовательно соединенных вторых и третьих замыкающих контактов первого и второго реле, причем в нем неподвижный контакт третьего замыкающего контакта второго реле соединен с перекидным контактом второго замыкающего контакта первого реле, при этом обмотка первого реле коммутатора подключена к сети через последовательно соединенные первый замыкающий контакт порогового блока и контакт релейного выхода программного задатчика, обмотка второго реле коммутатора - через тследовательно соединенные второй замыкающий контакт порогового блока и контакт релейного выхода программного задатчика, информационный вход порогового блока связан с выходом второго измерительного усилителя, выход первого измерительного усилителя подключен через второй ключ к входу первого исполнительного механизма, к которому через первый ключ подключен выход второго измерительного усилителя, соединенный через третий ключ с выходом RC-контура генератора импульсного сигнала и вторым входом вычитателя, первый вывод источника постоянного сигнала соединен с первым входным выводом RC-контура через третий замыкающий контакт первого реле коммутатора, а второй вывод - с вторым входным выводом RC-кон-,

тура через второй замыкающий контакт первого реле коммутатора.