Устройство для регулированияТЕМпЕРАТуРы Советский патент 1981 года по МПК G05D23/19 

I

Изобретение относится к регулированию неэлёктрических величин и может быть использовано для автоматического регулирования температуры в электро-радиоаппаратуре.

Известно терморегулирующее устройство, обеспечивающее автоматическое двухпозиционное регулирование температуры, содержащее термочувствительные элементы, задатчики ,режима работы, усилитель сигналов, релейный коммутатор и синхронно связанный с ним посредством кулачкового механизма релейный распределитель, выходные реле, осуществляющие управление исполнительными механизмами. Коммутация каналов осуществляется путем подключения соответствующих, пар контактов релейного комму татора и релейного распределителя пр помощи кулачкового механизма, приводимого во вращение синхронным электродвигателем fl,

Данное устройство не позволяет производить оперативный анализ температуры на контролируелшх каналах, так как каждый канал поочередно подключается к релейному коммутатор в циклической последовательности

один вслед за другим и спустя лишь время, равное времени цикла, вновь подключается, что при быстро меняющихся процессах уменьшает точность регулирования, а так же может привести к возникновению автоколебаний в системе регулирования.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является терморегулятор, содержащий последовательно соединенные термочувствительный элемент (мост) на резисторах, усилитель постоянного тока, пороговый элемент, усилитель мсяаности, исполнительный элемент, рабочий орган (нагреватель) и цепь обратной связи, состоящую из последовательно соединенного стабилитрона и ключа Устройство обеспечивает регулирование температуры, позволяя производить настройку на заданные температурные уровни {21.

Однако, так как термочувствитепьныЛ элемент (терморезистор) обладает нелинейной вольт-амперной характеристикой в зависимости от температуры, то при перенастройке терморегулятора на другие значения )егулируемых температур точность

регулирования изменяется в зависимости от крутизны вольт-амперной характеристики, а также одновременно изменяется как момент включения, так и отключения терморегулятора. Кроме того, в процессе работы терморегулятора цепь обратной связи в зависимости от температуры коммутирует один из резисторов, включенный в плечо измерительного моста, цепи которого являются слаботочными. Такого рода слаботочные цепи критичны к наводкам и помехам, так как в результате этого появляются паразитные токи, соизмеримые с рабочими токами. Во время коммутации могут возникать подобные паразитные токи, что вызывает искажение рабочих сигналов и приводит в конечном итоге к уменьшению точност регулирования.

Цель изобретения - повышение точности устройства.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство для регулирования температуры., содержащее первы последовательно соединенные/ датчик температуры, усилитель постоянного тока и блок сравнения, к другим входам которого подключены выходы первых задатчика температуры.и блок обратной связи, а также пороговый элемент, первый вход которого подключен к выходу первого блока срав нения и последовательно соединенные усилитель мощности, исполнительный элемент и регулирующий орган, введе ны элемент ИЛИ и вторые последовав- тельно соединенные датчик температу ры, усилитель постоянного тока и блок сравнения, к другим входам которого подключены выходы вторых задат{ика температуры и блока обратной связи, причем выход второго блока сравнения подключен ко втором входу порогового элемента, первый выход которого соединен с первым входом элемента ИЛИ и входом второго блока обратной связи, второй выход - со входом первого блока обратной связи и вторым входом элемента ИЛИ, выходом подключенного ко входу усилителя мощности.

На чертеже представлена структурная схема устройства.

Устройство для регулирования температуры, содержащее первые последовательно соединенные датчик 1 температуры, усилитель 2 постоянного тока и блок 3 сравнения, к другим входам которого подключены выходы первых задатчика 4 температуры и блока 5 обратной связи, а также пороговый элемент 6, первый вход которого подключен к выходу первого блока 3 сравнения и последовательно соединенные усилитель 7 мощности, исполнительный элемент 8 и регулирующий орган 9, .элемент 10

или и вторые последовательно; соединенные датчик 11 температуры, усилитель 12 постоянного тока и блок 13 сравнения, к другим входам которого подключены выходы вторых задатчика 14 температуры и блока 15 обратной связи, причем выход второго блока 13 сравнения подключен ко второму входу порогового элемента 6, первый выход которого соединен с первым входом элемента 10 ИЛИ и входом второго блока 15 обратной связи, второй выход со входом первогр блока 5 обратной связи и вторым входом элемента 10 или, выходом подключенного ко входу усилителя 7 мощности, причем блоки 5 и 15 обратной связи состоят из последовательно соединенных стабилитрона 16 и ключа 17.

Устройство работает следующим образом.

Устройство включается одновременно с той электро-радйоаппаратурой, Boi- внутреннем объеме которой должно поддерживать заданные уровни температуры. Причем датчик 1 настраивается на контроль верхнего значения температуры, а датчик 11 - на контроль нижнего значения температуры, и их выходные электрические сигналы пропорционально изменяются вслед за изменяющейся температурой внутри контролируемого объема.

С помощью задатчика 4 можно регулировать верхний предельный уровень температурного диапазона, а задатчиком 14 -.его нижний предельный уровень, В первоначальный момент включения аппаратура находится в холоднсэм состоянии, а потому температура внутри контролируемого объема ниже нижнего предельного уровня. На пороговый элемент 6 поступает сигнал только от блока 13 сравнения, по которому пороговый элемент 6 устанавливается в положение, когда на его втором выходе появляется сигнал, подающий команду через элемент 10 ИЛИ, усилитель 7 мощности и исполнительный элемент 8 на отключение рабочего органа 9. Одновременно с этим через блок 5 обратной связи на третий вход бло{ а 3 сравнения подается команда о снятии запре-га, подготавливая его к работе. Через блок 15 обратной связи на третий вход блока 13 подается команда, запрещающая его закрытие после того, как температ5фа в контролируемом объеме подклч)чает«г ся выше нижнего предельного уровня, т.е. обеспечивая прохождение сигнала на второй вход порогового элег мента б до того момента, пока на первый вход не поступит сигнал от блока 3 сравнения.

В процессе работы электро-радио аппаратуры температура внутри конт ролируемого объема начнет увеличиваться, а вслед за ней начнет изменяться электрический сигнал на выходах датчиков 1 и 11. Изменение сигнала на выходе датчика 11 не Отражается на работе устройства в Целом,так как блок 13 сравнения стоит на блокировке по сигналу, поступающему на его третий вход. Это состояние поддерживается вплоть до. достижения верхнего температурного уровня, заранее настроенного с помощью задатчика 4. ... Как только температура внутри,контролируемого объема и пропорциональный ей электрический сигнал на выходе датчика 1, усиленный усилителем 2 постоянного тока, достигли верхнего предельного значения, блок 3 сравнения открывается, а на его в-лходе появляется сигнал, который поступает на первый вход порогового элемента 6. Вслед за этим на первом выходе порогового элемента 6 появляется сигнал, который поступает на вход блока 15 обратной связи и первый вход элемента 10 ИЛИ. По этому сигналу через блок 15 обратной связи на третий вход блока 13 сравнения подается команда о снятии запрета и блок . 13 сравнения закрывается (тем самым он вновь подготовлен к последнему открытию), сигнал на его выходе пропадает, и в соответствии с этим пропадает сигнал на втором выходе порогового элемента 6. Одновременно с этим через блок 5 обратной связи на третий вход блока 3 сравнения подается команда, запрещающая его открытие после того, как температура опустится ниже верхнего предельного уровня, т.е. обеспечивая прохождение сигнала на первый вход порогового элемента 6 до того момента, пока на второй его вход вновь не поступит сигнал от блока 13 сравнения. После того, как только на первом выходе порогового элемента 6 появился сигнал, а на второмего выходе сигнал пропал, в соответствии с этим появился сигнал на первом входе элемента 10 ИЛИ, а на втором его входе сигнгш.пропал, то на выходе элемента 10 ИЛИ появляется команда, по которой через усилитель 7 мощности и исполнительный элемент 8 произойдет введение рабочего органа 9 в действие. Рабочий орган 9, начав функционировать, понижает температуру внутри контролируемого объема электро-радиоаппа.« ратуры, что вызывает одновременно с этим изменение выходных сигналов на датчиках 1 и 11.

Изменение сигнала на выходе датчика 1 не отражается на работе устройства Е делом, так как блок .3 сравнения стоит на блокировке по

сигналу, поступающему на его третий вход. Это состояние -поддерживается вплоть до достижения нижнего температурного уровня, заранее настроенного с помощью задатчика 14. Как только температура внутри контролиС)уемого объема и пропорциональный ей электрический сигнал на выходе датчика 11,усиленный усилителем 18 постоянного тока, достигли нижнего предельного значения, блок 13 oсравнения открывается и на его выходе появляется сигнал, который поступает на второй вход порогового элемента 6. Вслед за этим на втором выходе порогового элемента 6 появля5ется сигнал, который поступает на вход блока 5 обратной связи и на второй вход элемента 10 ИЛИ. По этому сигналу через блок 5 обратной связи на третий вход блока 3 срав0нения подается команда о снятии запрета, и блок 3 сравнения закрывается, сигнал на его выходе пропадает, а в соответствии с этим пропадает сигнал на первом выходе порюгового элемента 6. Одновременно с

5 Этим через блок 15 обратной связи На третий вход блока 13 сравнения подается команда, запрещающая его Закрытие, т.е. обеспечивая прохождение сигнала на в±орой вход порого0вого элемента 6 до того момента, пока на его первый вход вновь не поступит сигнал от блока 3 сравнечия. После того, как на втором выходе порогового элемента 6 появляется

5 сигнал, а на первом его выходе . сигнал пропадает, в соответствии с этим появляется сигнал на втором- . входе элемента 10 ИЛИ, а на первом его входе сигнал пропадает. При

0 этом на выходе элемента 10 ИЛИ : появляется команда, по которой через усилитель 7 мощности и исполнительный элемент 8 произойдет отключение рабочего органа 9. Описанный процесс переключения периоди -.

5 чески повторяется вслед за периодическими изменениями температуры в заданных пределах в контролируемом объеме.

Изобретение позволяет повысить

0 точность регулирования за счет того, что введен дополнительный канал, который позволяет производить соответственно включение и отключение рабочего органа при достижении

5 температуры в контролируемом объеме ее верхнего или нижнего предельного уровня сигналами от независи1 алх между собой термочувствительных элементов, а также производить неОзависимые друг от друга задания величин этих .предельных уровней, причем погрешности, присущие каждому из каналов, не передаются из кансша в канал, кроме того

5 функциональное действие цепей обратных связей направлено на удержание блоков сравнения в открытом состоянии, а не на дрпблннтельную коммутацию, исключая тем самым внесениепаразитных наводок по цепям изменения и управления терморегулятора.

При сравнении точности регулирования предлагаемого терморегулятора с устройством, собранный в соответствии с известным, обнаружено увеличение точности регулирования у предлагаемого устройства примерно на 15% вКс1ждой из фиксированных точек наперед заданного температурного диапазона.

Повышение точности регулирования позволяет более полно использовать тепловой режим элементов схемы контролируемого устройства.

Формула изобретения

Устройство для регулирования температуры, содержащее первые пос ледовательно соединенные датчик температуры, усилитель постоянного тока и блок сравнения, к другим входам которого подключены выходы :первых задатчика температуры и бло Ла обратной связи, а также пороговый элемент, первый вход которого

подключен к выходу первого блока сравнения и последовательно соединенные усилитель мощности, исполнительный элемент и регулирующий орган, отличающееся тем, что, с целью повышения точности устройства, в него введены элемент ИЛИ и вторые последовательно соединенные датчик температуры, усилитель постоянного тока и блок сравнения, к другим входам которого подключены выходаа вторых задатчика. температуры и блока обратной связи, причем выход второго блока сЬавнения подключен ко второму., входу порогового элемента i первый выход которого соединен с первым входом элемента ИЛИ и входом второго блока обратной связи, второй выход - со входом первого блока обратной связи и вторым входом элемента ИЛИ, выходом подключенного ко входу усит лителя мощности.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

Г. Халамейзер M.F. Двтоматические установки ;искусствённого| климата. М., .МашинострЬёнйё , 1969, с. 24-28, 288.

2. Авторское свидетельство СССР 474797, кл. G 05 D 23/19, 1973 (прототип).-.-