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

(St) УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕГУЛИРОВАНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ

1

Изобретение относится к автоматическому регулированию температуры и может быть использовано в частности для регулирования температуры прессформ, в которых происходит вулканизация резины по автоматически измениемой программе нагрева.

Известно устройство для регулирования температуры, содержащее измерительный блок и последовательно соединенные широтно-импульсный модулятор, тиристорный исполнительный элемент, объект регулирования, дифференциальный преобразователь перемещений, управляемые делители, нуль-индикатор,., ключи, формирующие цепи tl .

Недостатком данного устройства являются сложность конструктивного исполнения и низкая надежность устройства ввиду наличия сложной механи-го ческой связи между измерительным блоком и дифференциальным преобразователем перемещений подвижной части магнитного усилителя.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство для регулирования температуры, содержащее последовательно включенные двухпозиционные тЛгрморегуляторы, включающие термочувствительный ключ (датчик, преобразователь, программный задатчик, компаратор), ограничивающий резистор, транзисторный ключ (усилитель), основной нагреватель, исполнительный тиристор, формирующий нагреватель, разрядный конденсатор, элемент задержки, вспомогательный управляющий каскад с тиристором и источник питания 2.

Недостатком известного устройства, является сложность конструктивного исполнения нагревательного блока, выполненного в виде двух раздельных нагревателей. Для обеспечения равномерного нагрева объекта nd всей поверхности (что является основным тре;бованием при вулканизации резины) необходимо разместить витки спирали одного нагревателя между витками другого нагревателя, что значительно усложняет конструкцию. Другим недостатком следует считать ограниченные функциональные возможности устройства за счет невозможности мнотоступенчатой перестройки нагреватель ной мощности. Возможно только два режима, когда форсированный нагреватель включен совместно с основным нагревателем или когда работает только основной нагреватель. Указанное устройство удовлетворительно работает практически только в узком диапазоне температур. Смена .диапазона регулируемых температур приведет либо к появлению больших колебаний регулируемой температуры (когда задание снижается), либо к неработоспособности устройства (когда задание повышается). Цель изобретения - расширение функ циональных возможностей устройства. Поставленная цель достигается тем. что устройство для регулирования тем-35 -пературы содержит последовательно соединенные датчик температуры, преобразователь , компаратор, а также программный задатчик, подключенный к второму входу компаратора, и усили тель мощности, связанный с нагревате лем, содержит последовательно соединенные дифференциатор, элемент И-НЕ, элемент И, а также генератор, выход которого связан с вторым входом элемента И-НЕ, вход дифференциатора свя зан с выходом программного задатчика второй вход элемента И подключен к выходу компаратора, а выход элемента И - к входу усилителя мощности. На фиг. 1 изображена функциональная схема предлагаемого устройства для регулирования температуры; на фиг. 2 - диаграммы напряжений в точках а ,Ъ, c,d,e, поясняющие его работу . Устройство для регулирования температуры состоит из программного задатчика 1, дифференциатора 2, компаратора 3, элемента И-НЕ k, элемента И- 5, усилителя 6 мощности, нагревателя 7, объекта (вулканизацмонной камеры ) 8, датчика 5 температуры, преобразователя 10, генератора 11. Устройство работает следующим образом. С программного задатчика 1 поступает задание в виде увеличивающегося напряжения (диаграмма а, время ОS( t). Это напряжение поступает на вход дифференциатора 2 и компаратора 3. Дифференциатор 2 работает в инвертирующем режиме, поэтому при воздействии на его вход увеличивающегося напряжения на его выходе будет присутствовать нулевой потенциал, который закрывает элемент И-НЕ . На выходе элемента И-НЕ на это время будет потенциал 1 (диаграмма Ь). Этот потенциал держит элемент 5 И открытым (диаграммам). Увеличивающееся напряжение задания заставляет работать компаратор 3. Скачок напряжения на его выходе через открытый элемент 5 и усилитель 6 мощности воздействует на нагреватель 7, повышая температуру объекта 8 (вулканизационной камеры) . С помощью датчика 9 и преобразователя 10 осуществляется измерение температуры объекта 8. Напряжение с выхода преобразователя 10 поступает на второй вход компаратора 3 замыкая тем самым обратную отрицательную связь контура регулирования температуры. До тех пор пока задание на нагрев увеличивается, на нагреватель поступает максимально возможная мощность, что позволяет получить максимальное быстродействие устройства в переходный период (период ра:зогрева). В точке перегиба кривой задания (диаграмма с , время t) напряжение На входе дифференциатора становится постоянным, что вызывает его обратное срабатывание. На выходе дифференциатора 2 возникает скачок напряжения, открывается элемент И-НЕ 4. Импульсы с генератора 11 начинают поступать на элемент И 5. Частота импульсов генератора 11 значительно выше частоты импульсов компаратора, поэтому на усилитель 6 мощности поступают пачки импульсов (диаграмма е, время ). Модуляция широких импульсов компаратора частотой импульсов генератора 11 автоматически снижает мощность нагревателя. Регулируя скважность импульсов генератора 11 можно для каждого конкретного задания заранее установить оптимальное значение скважности импульсов генератора 11, при которой кривая изменения температуры объекта практически повторяет кривую задания с наименьшей погрешностью. На диаграммах-d е показана работа устройства (нагревателя 7) без применения узлов 2, « и 11. В этом

случае благодаря значительному превышению мощности нагревателя по сравнению с требуемым значением мощности для поддержания установившегося режима (время ) и наличию инерционности объекта возникают значительные колебания температуры, которые нарушают технологический режим вулканизации.

Устройство обеспечивает поддержание заданной температуры с общим размахом колебаний не более 1-1, для уровня 200°С, т. е. качество регулирования улучшено на порядок. Таким образом, устройство при одном нагревателе (упрощение конструкции) имеет более широкие функциональные возможности, так как позволяет осуществить высококачественное регулирование температуры при любом уровне задания (в известных устройствах хорошее качество регулирования можно получить только на одном уровне задания), формула изобретения

Устройство для регулирования темпе ратуры, содержащее последовательно

соединенные датчик температуры, преобразователь, компаратор, а также программный задатчик, подключенный к второму входу компаратора, и усилитель мощности, связанный с нагревателем, отличающееся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей, оно содержит последовательно соединенные дифференциатор, элемент И-НЕ, элемент И, а также генератор, выход которого связан с вторым входом элемента И-НЕ вход дифференциатора связан с выходом программного задатчика, второй вход элемента И подключен к выходу компаратора, а выход элемента И - к входу усилителя мощности.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

(ри&Л

|Г

фиг. г