Программный регулятор температуры Советский патент 1979 года по МПК G05D23/19 

1

Предлагаемое изобретение относится к устройствам для программного регулирования температуры различных объектов, например, в хроматографии для регулирования температуры термостата.

Известны цифровые устройства для программного регулирования температуры. Указанное устройство не обладает возможностью регулирования температуры по какомулибо другому закону, кроме линейного.

Из известных регуляторов температуры наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является программный регулятор температуры, содержащий генератор импульсов и последовательно соединенные накопитель, измерительный мост с датчиком температуры в одном из плеч, усилитель Н исполнительный блок 2.

Известное устройство позволяет регулировать температуру или только по линейному закону, т.е. осуществлять подъем температуры с постоянными скоростями, или обеспечивать поддержание постоянной температуры.

Однако, при использовании указанного регулятора температуры для программирования температуры термостата хроматографа,-нередко необходимо такбе программное регулирование температуры, при котором бы скорость подъема температуры в течение цикла анализа могла бы автоматически возрастать по заданному нелинейному закону. . Такое нрограммирование температуры с возрастающими скоростями подъема необходимо для анализа газовых смесей, компоненты которых отличаются существенным диапазоном: от легких газов (низкокипящих), которые выходят быстро и дают высокие и острые пики до тяжелых фракций (высококипящих компонентов), которые выходят через продолжительное время, слищком щирокими, низкими и размазанными. Указанные формы пиков неудобны при количественных расчетах концентраций, так как в этом случае низкая точность определения концентраций и больщое время анализа.

Недостатком известного устройства является низкая точность.

Целью предложенного изобретения является повыщение точности.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство введены последовательно соединенные второй накопитель, второй генератор импу.чьсои и формирователь имгТульсоЕз, выход которого подключен к первому накопителю, а вход второго накопителя подключен к выходу первого генератора импульсов. На чертеже представлена схема предложенного программного регулятора температуры. Устройство содержит генератор импульсов I, подключенный через ключ 2 ко второму накопителю 3, в котором к затвору МОПтранзистора истокового повторителя 4 подключен конденсатор 5. Истоковый повторитель 4 с оптрона 6, светоизлучающий диод которого подключен к стоковой истокового повторителя 4, связан с генератором импульсов 7, в котором между времязадающим конденсатором 8 и базовым резистором 9 включен, фотоприемник оптрона 6. Выход генератора импульсов 7 соединен с формирователем импульсов 10, который подключен к первому НакоИителю 11 и к затвору МОП-транзистора одного из истоковых повторителей являющихся сменн.ыми плечами измерительного моста 12. Одна из вершин измерительного моста 12 через датчик температуры (термопару) 13 соединена с одним из входов усилителя 14, а с другим его входом соединена вторая вершина измерительного моста 12. Выход усилителя 14 соединен с исполнительным блоком 15. Кроме того программный регулятор температуры содержит электронное реле времени 16, предназначенное для осуществления изотермического режима работы, и ключ 17, подключенный между выходом генератора импульсов 1 и первым накопителем 11, служащий для переключения устройства на режим линейного программирования температуры (при этом ключ 2 в режиме линейного программирования должен быть разомкнут). Во избежание загромождения схемы некоторые элементы не показаны, например, сопротивление компенсации ЭДС холодных слоев термопары, цепи разряда накопительных конденсаторов для установки в исходное состояние, переключатели диапа.зоиов регулирования и другие элементы. Схема блокинг-генератора представлена одним из простейших вариантов. Программный регулятор температуры работает следующим образом. Генератор импульсов 1,который позволяет регулировать частоту повторения с каждым импульсом выдает равные порции энергни второму накопителю 3, что обеспечивает возрастание напряжения на конденсаторе 5 по закону близко к линейному. С возрастанием напряжения на конденсаторе 5 увеличивается проводимость канала МОП-транзистора истокового повторителя 4, что вызывает увеличение тока через светоизлучающий диод оптрона 6. При этом возрастающее излучение света посредством оптической связи у1нмичин; ет проводимость фотоприемника, который вместе с времязадающим конденсатором 8 является времязадающим элементом генератора импульсов 7, работающего в автоколебательном режиме. Базовый резистор 9 выполняет функцию подстроечного сопротивления. Таким образом по мере заряда конденсатора. 5 увеличивается проводимость фотоприемника оптрона 6, что вызывает уменьщение длительности паузы между импульсами, а следовательно, увеличение частоты повторения импульсов. Импульсы от генератора импульсов 7 поступают на формирователь импульсов 10, а от него иа первый накопитель И. Поскольку частота повторения импульсов от генератора импульсов 7 увеличивается, заряд на первом накопителе И растет с возрастающей скоростью. В соответствии с изменением напряжения на первом накопителе 11 меняется ситал в верщине измерительного моста 12, к которой подключена термопара 13, выдающая свой сигнал в зависимости от температуры в термостате (на чертеже не показан), и результирующий .сигнал сравнения поступает иа усилитель 14, усиленный сигнал подается на исполнительный блок 15, чем осуществляется регулирование мощнбсти, выделяемой на нагревателе термостата в соответствии р законом изменения напряжения на. первом накопителе П, т.е. выделяемая мощность на нагревателе термостата будет увеличиваться с возрастающей скоростью. В предложенном устройстве изменение скорости подъема температуры при линейном программировании с возрастающими скоростями осуществляется за счет изменения частоты повторения импульсов (изменения длительности пауз между импульсами), а также и за счет изменения постоянной времени заряда накопителя 11 (при линейном программировании) и накопителей 3 и II (при программировании с возрастающими скоростями). В предложенном устройстве за счет-заявляемого схемного рещения осуществляется программирование с возрастающими скоростями увеличения температуры, что позволяет по сравнению с программированием по линейному закону более гибко и оптимально управлять анализом: уменьщать время выхода компонентов и повысить чувствительность тяжелых фракций, так как эти компоненты теперь выходят, раньще, более высокими и иеразмытыми пиками. Предлагаемый программный регулятор температуры позволяет задавать законы автоматического изменения температуры с возрастающими скоростями в ижроком диапазоне, начиная от 0.25°С/мин и планно менять до 60 С/мин (иорхний предел ограничивается х.фактерисгиками нагревателя и термостата).

Таким образом, в преддоженном устройстве достигается сокращение времени хроматографического анализа и повышения его чувствительности и точности, что обеспечивает расширение области его применения.

Формула изобретения

Программный регулятор температуры, содержащий генератор импульсов и последовательно соединенные накопитель, измерительный мост с датчиком температуры в одном из плеч, усилитель и исполнительный

блок, отличающийся тем, что, с целью повышения точности;, в него введены последовательно соединенные второй накопитель, второй генератор импульсов и формирователь имггульсов, выход которого подключен к первому накопителю, а вход второго накопителя подключен к вь1ходу первого генератора импульсов.

Источники информации, принятые вй внимание при экспертизе

1.Авторское свидетельство СССР № 498608, кл. О 05 D 23/19, 1974.

2.Патент США № 3.301.482, кл. 236-46, 1967.