Устройство для регулирования температуры Советский патент 1982 года по МПК G05D23/19 

(5) УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕГУЛИРОВАНИЯ ТЕМПЕРАТУР

Изобретение относится к автоматике, в частности к системам автоматического регулирования температуры объемов жидкости с высокой точностью в широком диапазоне заданной темпера туры объекта регулирования и температуры внешней среды. Известны трехпозиционные устройства регулирования температуры, осущест вляющие управление нагревом и охлаждением по сигналам от термодатчиков, помещенных в регулируемую среду ttl. Недостатками устройства являются наличие определенной зоны нечувствительности, что приводит к увеличению статической ошибки регулятора и снижению точности его работы, а также высокая сложность системы регулирования и наличие одного исполнительного механизма, управляющего как нагревом, так и охлаждением системы, что приводит X снижению точности работы. Наиболее близким к предлагаемому является термостатирующее устройствоJ содержащее термостат (термокамеру с теплоизоляционной оболочкой), в кото-, ром установлены нагреватель и термо.датчик, подк/йоченный к двухпозиционному терморегулятору, выход которого соединен с нагревателем, элемент орав нения соотношения времени включено/ выкж)чено, по сигналам которого произ водится коррекция напряжения питания нагревателя таким образом, что соотношение времени включено/выключено сохраняется постоянным 21Существенным недостатком этого устройства является ограниченный диапазон заданной температуры объекта регулирования и температуры внешней среды вследствие того, что устройство не обеспечивает полной температур ной компенсации знакопеременных воздействий, вносимых внешней средой. Цель изобретения - расширение эксплуатационных возможностей устройства и повышение его точности. Поставленная цель достигав с;я тем, что в устройство, содержащее установленные в термостате нагреватель и термодатчик, подключенный к двухпозиционному терморегулятору, вы ход которого соединен с нагревателем рведен компенсирующий канал охлаждения, включающий дискриминатор времен ных интервалов, вход которого соединен с выходом инвертора, входом подключенного к ВЫХОДУ двухпозиционного терморегулятора, а каждый из выходов диск|эиминатора через последовательно соединенные ждущий мультивибратор и реле подключен к двигателю, который механически связан с вентилем, установленным на линии подачи хладагента в термостат. Заданная точность регулирования температуры достигается работой двух позиционного канала. Компенсирующий канал охлаждения предназначен для компенсации тепла, поступающего из окружающей среды в случае, когда ее температура выше заданной температуры объекта регулирования. Ввиду того что температура внешней среды, а зна чит и приток тепла в термостат на практике изменяются медленно, работа компенсирующего канала может иметь значительную инерционность. Д ухпози ционный канал подогрева является относительно быстродействующим иосуще твляет точную термостабилизацию на заданном уровне температуры. Компенсирующий канал ввиду своей большой инерционности не влияет на точность и устойчивость системы, обеспечивая в то же время оптимальные условия ра боты точного канала подогрева - опре деленный отрицательный тепловой баланс объекта регулирования. На чертеже представлена функциональная схема предлагаемого устройст ва. Устройство для регулирования темпе ратуры содержит жидкостный термостат 1 , находящийся в тепловом контакте с термодатчиком 2. Последний соединен с входом двухпозиционного терморегуля тора 3, выход которого подключен к нагревателю А и инвертору 5- Инвертор 5 соединен с дискриминатором временных интервалов 6, один из двух выходов которого через ждущий мультивибратор 7 соединен с обмоткой реле 8, а другой выход через ждущий мультивиопаг-;р 9 соединен с обмоткой реSS4ле 10. Контакты реле 8 и 10 соединены с цепями управления двигателя 11, вал которого механически связан с вентилем 12, расположенном на магистрали-линии, подводящей хладагент к термостату. Устройство работает следующим образом. Сигнал с термодатчика 2 поступает в двухпозиционный терморегулятор 5 где происходит его усиление и сравнениес сигналом, соответствующим заданной температуре Т, объекта регулирования. При температуре в термоТ0 тстате ЭйА сигнал на выходе терморегулятора 3 и осуществляет включение нагревателя k. Когда температура в термостате 1 достигает заданного уровня, Т / Т зад сигнал на выходе iTepMope/улятора 3 U( О, нагреватель 4 выключается. Управление компенсирующим каналом основано на измерении времени выключенного состояния нагревателя tg, т.е. временного интервала, в течение которого Uv 0. Измерение и сравнение времени производится в дискриминаторе временных интервалов 6, сигнал на вход которого поступает через инвертор 5 с выхода двухпозиционного терморегулятора 3- В дискриминаторе 8 время tg сравнивается с временными уставками t и tQ, величина которых определяется индивидуально для конкретной системы терморегулирования, причем устанавливается t.t(j. Если t g t ft, с первого выхода дискриминатора 6 поступает импульс на вход ждущего мультивибратора 7 формирующего сигнал включения реле 8 управления двигателем 11 длительностью. достаточной для открытия вентиля 12 подачи хладагента в термостат 1 на угол, составляющий 1/10 часть угла его полного открытия. Если tg t, то со второго выхода дискриминатора 6 импульс поступает на ждущий мультивибратор 9, сигнал с выхода которого посредством реле 10 и двигателя 11 производит закрытие вентиля 12 на 1/10 часть угла его полного открытия. В случаях, когда при измерении последующих временных интервалов повторяется соотношение tn (или t g, t ), то соответственно производится дальнейшее ступенчатое открытие (или закрытие) вентиля подачи хладагента. Процесс регулирования в компенсирующем канале продолжается до тех пор, пока временной интервал tg не станет t tg, . t-.

Режим, когда t tg tf, является установившимся оптимальным режимом работы устройства для регулирования температуры. В этом случае интенсивность охлаждения термостата 1 сохраняется постоянной до тех пор, пока не произойдет существенного изменени температуры внешней среды или хладагента . Таким образом, предлагаемое устройство по сравнению-с известными обеспечивает эксплуатацию термостата в широком диапазоне заданных темпера тур объекта регулирования (+20 +50°С) и температур внешней среды (о ° - ) ; повышенную точность и устойчивость работы устройства ввиду того, что введение в систему канала охлаждения не только не увеличивает статическую ошибку (как в трехпозиционной системе), а напротив, значительно повышает точность работы основного канала подогрева, поддерживая соотношение времени включено/вык лючено в заданных пределах, снижая величину статической ошибки двухпози ционного регулятора в несколько раз. Точность поддержания заданной температуры в жидкостном термостате, обес печиваемая устройством,составляет ±0,1°С; устройство остается принци пиально позиционным, что предопределяет его простоту и надежность в работе ,

о

Формула изобретения

Устройство для регулирования температуры, содержащее установленные в термостате нагреватель и термодатчик. подключенный к двухпозиционному терморегулятору, выход которого соединен с нагревателем, отличаощеес я тем, что, t целью расширения эксплуатационных- возможностей и повышения точности устройства, в,него введен компенсирующий канал охлаждения , включающий дискриминатор временных интервалов, вход которого соединен с выходом инвертора, входом подключенного к выходу двухпозиционного терморегулятора, а каждый из выходов дискриминатора через соответствующую цепочку последовательно соединенных ждущего мультивибратора и реле подключен к двигателю, который механически связан с вентилем, установленным на линии подачи хладагента в термостат. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе i. Халамейзер М.Б. Автоматизация процессов обработки кинопленки. М., Искусство, 1970, с. 51,59. 2. Авторское свидетельство СССР ff , кл. G 05 D 23/19, 197 (прототип).

f ,

Ssi

Ча