Устройство для регулирования температуры Советский патент 1977 года по МПК G05D23/192 

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕГУЛИРОВАНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ

1

Изобретение относится к электронным регулирующим устройствам неэлектрических величин при помощи электрических импульсов и может быть применено для автоматического регулирования температуры воз- духа и почвь в экспериментальных камерах микроклимата.

Известно устройство автоматического регулирования температуры воздуха, содержащее датчик температуры, блок управления (электронный регулятор), шкаф управления, силовой шкаф и электромагнитные вентили l.

Электромагнитные клапаны отопитепьно- вентиляционного агрегата находятся во включенном состоянии в течении всего времени, которое необходимо для изменения теплового баланса объекта регулирования, что вызывает бесполезный расход мощности электрического тока (необходимой для удержания рабочего органа в открытом состоящий), рабочая обмотка клапана находится под напряжением, что ведет к ускоренному ее старению, возрастанию опасности электрического пробоя изоляции вследствие электрических потерь на нагрев проводов обмотки и

выходу из строя предохранительной аппаратуры, что значительно сокращает срок службы клапана и снижает надеяшость его работы.

Наиболее близким техническим рещением является устройство для регулирования темратуры, содержащее датчик и задатчик регулируемой величины, подключенные ко входам балансно-регенеративного комларатора с потенциальным выходом, дифферендирующий блок, подключенный к одновибратору, согласующие элементы, усилители,к выхода которых подключены управляющие обмотки электромагнитного разгруженного клапана 2. Однако известное устройство имеет низ10-ю надежность. Это объясняется тем, что при внешних механических воздействиях может измениться магнитная проницаемость сердечника трансформатора, что приводит к неустойчивости работы балансно- регенеративного компаратора, вырабатывающего единичные ложные импульсы возмущения.

Ложные срабатывания балансно-регене- ративного компаратора могут возникать также при нестабильнсх ти напряжения источника питания, сильных импульсных внеш них электромагнитных полей и т.п. Из ложных срабатываний балансно-регенератиБного компаратора могут быть выра- ботаны импульсы, подаваемые на управляющ обмотки электромагнитного разгруженного клапана. При равенстве длительностей управляющ имлульсов клапан может пе изменить свое- го положения. При разнице- клапан занимает положение того управляющего импульса, дл тельность которого больше. Это может при вести к процессу нерегулирования и к не обратимым процессам в системе. Цель изобретения является повышение надежности устройства. Это достигается тем, что предложенное устройство содержит ключевой элемент и инвертор, причем выход компаратора подключен ко входам согласующих элементов, выход одного из которых подключен ко вхо ду дифференцирующего блока, выход другого подключен к первым входам одного из усил телей непосредственно,другого - через инвертор, вторые входы усилителей подключены к выходу ключевого элемента, вход которого соединен с выходом одновибрато ра. Появление единичного возмущения на выходе балансно-регенеративного компара™ тора для предложенного устройства не опасно, так как не приводит к необратимым, процессам нерегулирования. Это объясняется тем, что при ложком срабатывании кем- ларатора в устройстве формируется только один управляющий импульс. Длительность этого импульса сек и одновкбратор не успевает перезалускаться при меньших длительностях,- Отрабатывает только та управл ющая обмотка клапана, которая находится под устойчивым потенциалом, балансно-ре генеративного компаратора. На чертелш изображено предложенное устройство. Око содержит датчик 1 и задатчик 2 ре гулируемой величины, подключенные ко входам, балансно-регенеративного компарато 3, потенциальный выход которого подклю чен ко входам согласующих элементов, выполненных на транзисторах 4, 5. Выход одного из согласующих элементов подклю чен ко входу дифференцирующего блока 6 с разнополярными диодами , подклю - ченными ко входам одновибратора 9. Выход другого согласующего элемента под-, ключен к первому входу усилителя 10 непосредственно, а к первому входу усилИ теля 11 через инвертор 12, Вторые входы усилителей 10 и 11 подключены к выходу ключевого элемента 13, Вход ключевого элемента 13 соединен с выходом одновиб- ратора 9. Выход усилитоля 10 подключен к обмотке управления 14 электромагнитного разгруженного клапана 15 самоблокировкой его положений. Выход усилителя 11 подключен к обмотке управления 16 электромагнитного клапана. Работает предложенное устройство следующим образом. Если температура регулируемого объекта с,низится до заданного порога срабатывания регулятора и напряжение Ц датчика 1 станет меньше входного напряжения Up задатчика 2, то балансно-регенеративный компаратор 3 возбуждается. На потенциальном выходе компаратора появляется скачок напряжения отрицательной полярности. Транзисторы согласующих элементов отпираются и потенциал на их выходе скачкообразно изменяется от Передний фронт положительной пс- лярности импульса дифференцируется блоком 6 и через диод 8 запускает одновибратор 9. На время длительности управляющего импуяьса (1-3 сек) одновибратора 13 ключевой элемент открывается, подключая вторые входы усилителей 10, 11 к потенциалу +Е. Кол-, лекторный переход проводящего транзистора 5 согласующего элемента бпо:кирует входы усилителей 10 и 11. Усилитель Ю и инвертор 12 запираются. Усилитель мощности 11 отпирается. На время длительности управляющего импульса по обмотке управления 16 протекает ток. Электромагнитный разгруженный клапан 15 отрабатывает на открытие магистрального трубопровода отопительно- вентиляционного агрегата и самоблокируется в открытом положении на все время изменения теплового баланса объекта регулирования. По окончании действия управляющего им. ,nyiibca од11овибратора ключевой элемент за- пиреется, прекращая протекание тока по обмотке управления 16. При повышении температуры объекта ре- гулирования до заданного порога отпускания устройства напряжение U датчика 1 становится больше напряжения Uo задатчика 2. Возбуждение балансно-регенеративного компаратора прекращается. На потенциальном выходе скачкообразно создается нулевой поте,Н1щаЛо Транзисторы согласующ,их элементов запираются. Задний фронт импульса балансно-регенеративного компаратора отрицательной полярности дифференцируется блоком 6 и через диод 7 запускает одновибратор. На время длительности управляю- щ,его импульса (1-3 сек) одловибратора ключевой элемент отпирается, подключая вторые входы усилителей 10 и 11 к потенциал +ЕК. Запертый транзистор 5 снимает блокировку с усилителя 1О и инвертора. Усилитель 10 и инвертор 12 открываются. Усилитель 11 блокируется открытым инвертором 12 и запирается. На время длительности управляющего импульса по обмотк управления 14 протекает ток. Электромагнитный клапан 15 отрабатывает на закрыти магистрального трубопровода и самоблокируeicH в закрытом положении па все время изменения теплового баланса объекта регулирования. По окончании действия управляющего импульса одновибратора ключевой элемент запира ется, прекращая протекание тока по обмотке управления 14. Под действием кратковременной помехи балансно-регенеративный компаратор 3 возбуждается и на потенциальном выходе формируется всплеск (импульс длительность 10-20 мсек, Как уже описано для процесса снижения температуры регулирования, передний фронт положительной полярности этого всплеска запускает одновибратор. Задний фронт всплеска отрицательной полярности не может изменить состояние одновибратора после его запуска, так как в одновибраторе происходит неуправляемый лавинообразный процесс формирования импульса длительностью 1-3 сек. Под действием иьдпульса одновибратора ключевой элемент отпирается, подключая вторые входы усилителей 10 и 11 к потенциалу +ЕК. Транзисторы согласующих элементов отпираются на время действия всплеска. Усилитель 11 отпирается и по обмотке управления 16 протекает ток в течение 1020 мсек. Усилитель 10 блокируется транзистором 5 на время 1О-2О мсек и не проводит ток. В остальное время действия им- льса (1-3 сек) транзистор 9 заперт, а уси литель 10 открыт, и по обмотке управления 14 протекает ток в течение 1-3 сек. Так как время срабатывания электромагнитного разгруженного клапана порядка 1-3 сеж то перебои в питании обмоток на время 10-20 мсек не изменяет положения клапана Таким образом под воздействием помехи устройство выдает дополнительный импупьс а ту же обмотку (в данном случае на оботку, закрывающую магистральныйтрубопрог вод). Второй и последующий импульсы, воздей ствующие на одну и ту же обмотку, не вызывают переброса электроклапана и не npHfводят к процессу перерегулирования. Этим повышается помехоустойчивость и, следовательно, надежность устройства. Использование устройства более чем в 6 раз уменьщает расход потребляемой мощности. Улучщение режима работы исполнительного механизма позволяет значительно повысить его долговечность и надежность, более четко соблюдать заданные технологические режимы и параметры. Формула изобретения Устройство для регулирования температуры, содержащее датчик и задатчик регулируемой величины, подключенные ко входам баланснорегенеративного компаратора с потенциальным выходом, согласующие элементы, дифференцирующий блок, подключенный к одновибратору, усилите пи, к выходам которых подключены управляющие обмотки электромагнитного разгруженного клапана, отличающееся тем, что, с целью повьпцения надежности устройства, оно содержит ключевой элемент и инвертор, причем выход ба- лансно-регенеративного компаратора подключен ко входам согласующих элементов, выход одного из которых подключен ко входу дифференцирующего блока, выход другого подключен к первым входам одного из усилителей непосредственно другого - через инвертор, вторые входы усилителей подключены к выходу ключевого элемента, вход которого соединен с выходом одновиб. ратора. Источники информации, принятые во вни-; мание при экспертизе: 1. Патент США № 2897631, кл. 23692, 1970 г. СССР Авторское свидетельство Q-05 В 11/14, 1970г. № 318908, М.кл