Устройство для автоматического регулирования процессов Советский патент 1936 года по МПК H03M1/50 G05D7/00 

В современных устройствах для автоматического регулирования тех или иных процессов весьма часто приходится разрешать задачу передвижения исполнительных механизмов регулирующих устройств в зависимости от показания различных измерительных приборов. При этом задача регулирования весьма осложняется вследствие того, что стрелки или другие указательные органы измерительных приборов приходится нагружать добавочными вращающими моментами для передачи регулирующих воздействий исполнительным прибором. В настоящее время уже существует целый ряд механических приспособлений, которые ставят себе целью по возможности разгрузить стрелки измерительных приборов. Таковы, например, контактные устройства с падающей дужкой и т. п. Однако всё эти механические устройства получаются довольно сложными.

Целью настоящего изобретения является дать такую конструкцию регулирующего приспособления, которое сделало бы возможным использование для целей регулирования фотоэлементов и электронных реле взамен сложных механических устройств.

В дальнейшем идея изобретения пояснена в применении к задаче автоматического регулирования котельных уста(217)

новок. Однако построенный по такому же принципу регулятор может быть применяем и для решения других задач.

На прилагаемом чертеже фиг. 1 и 2 изображают регулятор, задачей которого является изменять количество подаваемого в топку топлива в зависимости от нагрузки котла. Как видно из чертежа, устройство состоит из двух полудисков из непрозрачного материала, например, из листков черной бумаги, укрепленных на соответственном легком каркасе, расположенных таким образом, что оси их составляют продолжение одна другой. Полудиски эти соединяются той или другой передачей или оси их непосредственно скрепляются с осями измерительных приборов и располагаются в непосредственной близости один от другого и при этом таким образом, что когда оба прибора находятся на нуле, то они образуют полный диск, так как один из полудисков, заменяющих стрелку, например, на первом из сравниваемых приборов обращен вверх, а второй заменяющий стрелку другого прибора-вниз. Шкалы приборов подбираются таким образом, что полный размах стрелок одного прибора точно соответствует такому же полному отклонению стрелки другого прибора. Необходимым условием является также одинаковая пропорциональность изменения показаний в пределах шкалы. Направления вращения полудискЬв (стрелок) приборов выбираются одинаковыми, например, для обеих по часовой стрелке.

При соблюдении указанных условий, если показания приборов изменяются на одну и ту же величину, оба полудиска передвигаются одновременно на один и тот же угол в одну и ту же сторону и таким образом полный дуск остается замкнутым и нигде не пропускает света. Еслк же в показаниях приборов обнаруживается расхождение, то с одной стороны один полудиск заходит за другой, а с противоположной стороны образуется разрыв между ними на угол, соответствующий разнице показаний.

Это обстоятельство используется для регулирования следующим образом. Как видно из чертежа, непосредственно к полудискам примыкает цилиндрический футляр, диаметр которого подобран соответственно диаметру дисков. Этот цилиндрический футляр разделен по диаметру сплощной непроницаемой перегородкой /7 на два отделения, в каждом из которых помещается по фотоэлементу 01 и Фа. С противоположной стороны измерительных полудисков распрлагается на общей оси такой же точно цилиндрический футляр с переборкой, в котором заключены две электрических лампы с рефлекторами. Переборка устанавливается по тому же диаметру, что и переборка футляра с фотоэлементами. В данном случае целесообразно установить ее по линии нулевого положения краев измерительных дисков. При такой установке сектор разрыва между измерительными полудисками, открывающий путь лучам света от какойлибо из ламп к соответствующему ей фотоэлементу, будет находиться, в случае необходимости изменения регулируемой величины в сторону увеличения, по одну :торону перегородки /7, а в случае необходимости регулирования в сторону уменьщения-по другую сторону, как это видно из чертежа. При освещении того или иного из фотоэлементов последний замыкает цепь соответствующего реле, которое в свою очередь производит включение требуемой исполнительной цепи. По пути от фотоэлемента

к реле может быть введена, в случае надобности, соответствующая усилительная схема. В целом ряде случаев бывает целесообразно проводить регулирования отдельными импульсами и, кроме того, соразмерить величину этих импульсов с величиной расхождения взаимно связанных величин и со скоростью изменения этого расхождения.

Для рещения этой задачи устройство дополняется вращающимся диском Д приводимым в движение с равномерной скоростью электродвигателем М. Ось вращения этого диска совпадает с осями измерительных полудисков, а диаметр его выбирается несколько больщим диаметром цилиндрического футляра, в котором заключены лампы, освещающие фотоэлементы. В диске этом прорезано небольшое окошко О. Окружность, по которой движется это окошко, должна совпадать с осями расположения освещающих ламп и фотоэлементов. Очевидчо, что при добавлении вышеуказано диска с прорезанным в нем окошком свет будет падать на фотоэлемент при раскрытии сектора расхождения не беспрерывно, а отдельными импульсами, длительность которых будет соответствовать времени прохождения окошком угла, соответствующего сектору раскрытия, т. е. будет пропорционально разности между требуемой по условиям регулирования величиной и действительной. Длительность этих импульсов будет изменяться в зависимости от того, увеличивается или уменьшается сектор раскрытия, и таким образом изменение длительности импульсов будет соответствовать скорости нарастания или ниспадания расхождения между взаимно регулируемыми величинами.

Если желательно подавать вместо одного регулирующего импульса за один оборот несколько, то в диске может быть сделан не один, а несколько прорезов на равных расстояниях один от другого. Можно выбрать расстояние между прорезами таким образом, что при определенной величине сектора раскрытия подача импульсов заменяется непрерывным замыканием цепи, так как второе окошко будет начинать действовать еще в то время, когда первое не вышло из поля сектора.

Интенсивность регулирования, т. е. число импульсов регулирования, посылаемых в единицу времени, очевидно, может быть также изменяемо посредством изменения скорости электродвигателя, вращающего диск с прорезами.

В случаях, когда задача регулирования сводится к поддержанию некоторого постоянного значения регулируемой величины, регулирующее.устройство может быть осуществлено несколько проще, а именно согласно фиг. 3 и 4 чертежа. В этом случае нужен только один измерительный прибор и колебания регулируемой величины должны происходить сравнительно в узких пределах. Указательный орган прибора изготовляется тогда не в виде полудиска, а в виде ПОЛНОГО) диска, в котором вырезается угловой сектор, примерно соответствующий размаху пределов регулирования. Этот диск К с вырезом В прилегает к цилиндрическому футляру, заключающему освещающие лампы таким образом, что середина вьтрезанного сектора приходится как раз против перегородки П, разделяющей футляр. Кроме того цилиндрический футляр, заключающий лампы, закрывается на стороне, обращенной к указательному диску измерительного прибора, крышкой с вырезами BI и В, примерная форма и расположение которых изображены на фиг. 3.

Эти вырезы расположены по обе стороны от диаметральной плоскости, в которой находится переборка, разделяющая лампы, таким образом, что между ними образуется непроницаемый сектор С, размер которого соответствует размеру выреза BQ в указательном диске измерительного прибора. Вышеупомянутые вырезы в крышке В и В по сторонам глухого сектора целесообразно сделать по размерам также соответствующими размеру выреза So диска.

Так как установка перегородки по отношению к измерительному прибору такова, что она находится как раз против того места шкалы, которое соответствует заданному нормальному значению регулируемой величины, то если показание прибора соответствует этой нормальной величине, вырез -B в указательном диске точно совпадает с глухим сектором С крышки цилиндрического

футляра освещающих ламп, а прорезыэтой крышки закрыты в то время находящимися против них непрозрачными частями диска. Вследствие этого свет от ламп не может проходить к фотоэлементам, расположенным по другую сторону от указательного диска прибора в таком же цилиндрическом футляре с перегородкой, как это было указано при описании предыдущей формы осуществления прибора. Как только показания прибора отклонятся от нормы в ту или другую сторону, тотчас же указательный диск прибора откроет на соответственную величину то или другое из око щек-вырезов В или В в крышке футляра освещающих ламп. Вследствие этого на соответственный фотоэлемент упадет луч света и он замкнет соответствующую исполнительную регулирующую цепь.

При желании и этот прибор может быть дополнен вращающимся диском для импульсного регулирования таким же образом, как это описано для предыдущего случая.

Описываемое устройство легко может быть приспособлено для тех случаев, когда требуется изменение заданной нормальной в§/1ичины, на которую производится регулирование. В этом случае достаточно будет повернуть на своей оси цилиндрические футляры освещающих ламп и фотоэлементов таким образом, чтобы разделяющая перегородка совпала с новым заданным делением шкалы измерительного прибора.

Для изменения чувствительности регулирования вырез в указательном диске прибора может быть несколько перекрыт глухим сектором в крышке футляра освещающих ламп, т. е. этот сектор делается по своим размерам несколько больше выреза в указательном диске. Тогда регулирование начинается не сразу, а лишь после того, как отступление от нормы произведет какую-то заранее заданную величину, определяемую размером начального перекрытия секторов. Таким образом может быть осуществлено регулирование требуемой величины в заданных пределах.

Такая задача может быть разрешена и для устройства с двумя движущимися экранами аналогичным образом.

Конструктивная форма осуществления регулирующих приборов согласно изобретению может быть при сохранении того же принципа выбрана различная. Так, вместо полудисков или диска с вырезами могут быть взяты полуцилиндры или цилиндры с вырезом в боковой поверхности. Получится прибор профильного типа. При этом фотоэлементы, разделенные перегородкой, могут быть помещены внутри цилиндра, а несколько освещающих ламп, разбитых на соответственные две группы,-снаружи. Также может быть движущимся элементам придана форма полушарий, шаров и т. п. Должен быть только соблюден принцип светового разделения двух зон регулирования.

Также и привод от измерительных приборов к осям экранам регулятора может быть осуществлен различным образом-механическим способом, непосредственной насадкой на ось или посредством рычажка с нитью, блочной передачи и т. п. или электрическим путем посредством повто|)ителей любого типа-электродинамических, типа Selsyn или иного вида приборов для передачи угла на расстояние.

Предмет изобретения.

1.Устройство для автоматического регулирования различных процессов с применением двух фотореле, отличающееся тем, что фотореле разделены светонепроницаемой переборкой для создания двух зон регулирования двумя экранами, дополняющими друг друга до полной закрытой поверхности, из которых один или оба соединены измерительными приборами таким образом что при передвижении одногр из экранов или обоих создается в светонепроницаемой поверхности просвет, размер которого соответствует величине отклонения регулируемой величины от требуемого значения, а положение в той или другой зоне регулирования соответствует знаку отклонения.

2.В устройстве по п. 1 применение обтюратора между источником света и фотоэлементами с целью получения времени воздействия регулирующих импульсов пропорционального величине расхождения регулируемой величины с величиной, определяющей, для получения плавного регулирования, интенсивность которого изменяется со скоростью изменения регулируемых величин.

Фиг.1

фигЗ

а-.