Устройство для регулирования температуры

 

Изобретение относится к технике автоматического регулирования температуры , и в частности к терморегулирукщим устройствам хроматографов, н может быть использовано в устройствах термостатирования хро матографических колонок, детекторов и устройств ввода проб. Целью изобретения является повышение точности. Устройство содержит термостат 1, нагреватель 2, датчик 3. температуры термостата , усилитель 4, сумматоры 5,8,10, управляемые делители 6,16 напряжения. задатчик 7, измеритель 9 теплового потока термостата, управляющий элемент 11, дифференцирующее звено 12, интегратор-щсфференциатор 13, интегрирующее звено 14, пропорциональное звено 15, преобразователь 17 амплитуды напряжения сети, преобразователь 18 напряжение-частота, синхронизатор 19, тиристор 20. Датчики 21-23, установленные в геометрических центрах стенок, на которых отсутствуют тепловыделяющие устройства (детектор, испаритель, двигатель), измеряют температуру стенок термостата 1J сигналы датчиков 21-23 суммируются сумматором 27, на выходе которого формируется сигнал, соответствующий величине теплового потока через стенки термостата 1, т.е. козффнциент деления (коэффициента передачи терморегулятора ) будет изменяться в соответствии с изменением величины теплового потока через стенки TepMoc-i-uTa, -следовательно , исключается влияние на точность задания и поддержания температуры окружающей среды и интенсивности теплообмена (обдуйа) наружных стенок термостата. 1 з.п. ф-лы, 1 ил. ,

СООЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (51) 4 G 05 0 23/19

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ Сн ИДЕТЕЛЬСТВУ

«гго

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И 0THPblTNA (21) 4169946/24-24 (22) 30.12.86 (46) 30.10.88. Бюл. № 40 (71) Опытно-конструкторское бюро приборов контроля и автоматики (72) В.А.Лапин и М.П.Чернов (53) 621.555.6(088.8) (56) Сакодынский К.И. Приборы для хроматографии. — М.: Машиностроение, 1973, с. 67-78, 185-190.

Аналитический газовый хроматограф

АСК " 91. Техническое описание АСК—

91 00.00,000ТО, СКБ АН ЭССР, ст. 46-47. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕГУЛИРОВАНИЯ

ТЕМПЕРАТУРЫ (57) Изобретение относится к технике автоматического регулирования температуры, и в частности к терморегулирующнм устройствам хроматографов, и может быть использовано в устройствах термостатирования хроматографических колонок, детекторов и устройств ввода проб. Целью изобретения является повьппение точности. Устройство содержит термостат 1, нагреватель 2, датчик 3. температуры термостата, усилитель 4, сумматоры 5,8,10, управляемые делители 6,16 напряжения, „„SU„„3434415 А 1 задатчик 7, измеритель 9 теплового потока термостата, управляющий элемент 11, дифференцирукзцее звено 12,интегратор-дифференциатор 13, интегрирующее звено 14, пропорциональное звено 15, преобразователь 17 амплитуды напряжения сети, преобразователь

18 напряжение-частота, синхронизатор 19, тиристор 20. Датчики 21-23, установленные в геометрических центрах стенок, на которых отсутствуют тепловыделякщие устройства (детектор, испаритель, двигатель), измеряют температуру стенок термостата 1, сигналы датчиков 21-23 суммируются сумматором 27, на выходе которого формируется сигнал, соответствующий величине теплового потока через стенки термостата 1, т.е. коэффициент деления (коэффициента передачи терморегулятора) будет изменяться в соответствии с изменением величины теплового потока через стенки термосФата, следовательно, исключается влияние на точность задания и поддержания температуры окружающей среды и интенсивности теплообмена (обдула) наружных стенок термостата. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

1434415

Изобретение относится к автоматическому регулированию температуры, в частности к терморегулирующим устройствам хроматографов, и может быть использовано s устройствах термостатирования хроматографических колонок, детекторов и устройств ввода проб.

Цель изобретения — повышение точ- ности

На чертеже представлена структурная схема устройства.

Устройство содержит термостат 1, в котором расположены нагреватель 2 и датчик температуры термостата 3, соединенный с входом усилителя 4.

Выход последнего подключен к бдному из входов первого сумматора 5, выход которого соединен с входом первого управляемого делителя 6 напряжения, а другой вход — с первым выходом программного эадатчика 7 температуры, на котором формируется сигнал, пропорциональный заданной температуре.

Первый выход задатчика 7 соединен также с вторым входом второго сумматора 8, первый вход. которого соединен с измерителем теплового потока термостата 9, а выход — с первым входом третьего сумматора 10. Выход сумматора 10 соединен с управляющим входом первого управляемого делителя 6, а второй вход — с вторым выходом эадатчика 7, на котором формируется сигнал, пропорциональный скорости программирования температуры. Второй выход эадатчика 7 соединен также с управлянзцим элементом li, который регулирует коэффициент передачи дифференцирукицего звена 12 интеграторадифференциатора 13, в состав которого входят включенные параллельно дифференцируняцее звено 12, интегрирующее звено 14 и пропорциональное звено 15. Вход интегратора-дифференциатора 13 подключен к выходу первого управляемого делителя 6, а выход — к входу второго управляемого делителя напряжения 16, управляющий вход которого соединен с лреобраэователем амплитуды напряжения 17 сети, а выход— с входом преобразователя 18 напряжение-частота. Последний соединен с

BblxoQoM cHHxpoHHssTopG 19 H Входом тиристора 20, через который подключен к питающей сети нагреватель 2.

Измеритель теплового потока термостата 9 содержит установленные на наружных стенках термостате 1 датчики температуры 21, 22, 23, соединен ные через масштабные усилители 24, 25, 26 с входами четвертого сумматора 27.

Устройство работает следующим образом.

На первом выходе программного задатчика 7 формируется напряжение, пропорциональное заданной температуре. Зто напряжение подается на первый вход первого сумматора 5, на второй вход которого подается напряжение противоположной полярности, соответствующее фактической температуре термостата 1. Зто напряжение формируется усилителем 4, который преобразует сигнал с датчика температуры термостата 3 в напряжение, пропорцио20 нальное фактической температуре термостата 1, На выходе сумматора 5 формируется сигнал ошибки, пропорциональный разности фактической и заданной температур. Напряжение, пропор25 циональное заданной температуре, с первого выхода эадатчика 7 подается также на второй вход второго сумматора 8, на первый вход которого с измерителя 9 подается напряжение противо30 положной полярности, соответствующее тепловому потоку термостате в окружающую среду. На выходе сумматора 8 формируется сигнал, учитывающий тепловой поток термостата в окружающую среду. Сигнал с выхода сумматора 8 поступает на первый вход сумматора

10, на второй вход которого подается сигнал с второго выхода эадатчика 7, пропорциональный скорости изменения температуры. В изотермическом режиме величина сигнала на втором входе сумматора 1О равна нулю, поэтому сигнал на выходе сумматора 10 равен сигналу на его первом входе. С выхода сумматора 10 сигнал поступает на управляющий вход управляемого делителя 6, на сигнальный вход которого подается сигнал ошибки с выхода сумматора 5.

Изменение коэффициента деления делителя 6 равносильно изменению коэффициента передачи К терморегулирующего устройства.

Скорректированный сигнал ошибки с выхода управляемого делителя 6 посту55 пает на вход интегратора-дифференциатора 13, который реализует ПИД-закон регулирования, т.е. интегрирующее звено 14 повышает устойчивость системы регулирования (исключает пере14 34415 ход в автоколебательный режим), а дифференцирующее звено 12 частично компенсирует транспортные задержки в цепи обратной связи терморегулятора.

При работе в режиме программирования температуры (диапазон скоростей

1-24 С/мин) с увеличением скорости программирования увеличивается величина транспортных задержек в цепи обратной связи, приводящая к несоответствию фактического закона изменения температуры заданному. Для устранения этого несоответствия коэффициент передачи дифференцирующего звена 12 интегратора-дифференциатора 13 необходимо увеличивать пропорционально скорости программирования температуры. Эту функцию выполняет элемент ll, на вход которого подается сигнал задания скорости изменения температуры с второго выхода программного задатчика 7.

Скорректированный сигнал ошибки с выхода интегратора-дифференциатора

13 подается на вход второго управляемого делителя 16, управляющий вход которого соединен с выходом преобразователя 17 напряжения питающей .сети.

На выходе последнего формируется сигнал, величина которого соответствует величине напряжения питающей сети. С изменением питающего напряжения изменяется и коэффициент деления управляемого делителя 16 сигнала, что исключает влияние величины напряжения питающей сети на точность задания и подцержания температуры.

Сигнал с выхода управляемого делителя 16 поступает на вход преобразователя 18 напряжение-частота, на выходе которого формируется последовательность управляющих импульсов, ко" личество которых (частота) пропорционально величине сигнала на выходе делителя 16. Синхронизатор 19 обеспечивает включение тиристора 20 в начале полуволны питающего напряжения

220 В, 50 Гц и позволяет уменьшить величину коммутирующих токов при включении вентиля 20 и величину электромагнитных наводок.

Величина Т „; в режиме программирования температуры зависит от скорости программирования. Чем выше скорость программирования температуры, тем больше сигнал ошибки, несоответствие заданной и фактической темперагулятора) будет изменяться в соответствии с изменением величины теплового потока через стенки термостата, т.е. исключается влияние на точность задания и поддержания температуры величины температуры окружакщей среды и интенсивности теплообмена (обдува) наружных стенок термостата.

Преимуществом изобретения перед прототипом является значительное повышение точности задания и подцержа; ния температуры, воспроизводимости

| и точности температурных программ, 40, обусловленные исключением транспорт ных задержек между изменением величины напряжения питающей сети и реакцией терморегулирукщего устройства; исключением зависимости точности sa45 дания (воспроизводимости) температуры от величины напряжения питающей, сети, поддерживаемой температуры и температуры окружающей среды; исключением влияния на точность задания

50 и поддержания температуры интенсивности теплообмена .между термостатом и окружающей средой; подцержанием оптимальной величины коэффициента передачи терморегулирующего устройства во всем диапазоне поддерживаемых температур и скоростей программирования температуры; поддерживанием оптимальной величины постоянной времени интегратора-дифференциатора во всем

l5

25 турных программ. Указанное несоответствие устраняется путем изменения коэффициента передачи термордгулятора пропорционально скорости программирования температуры. С этой целью сигнал с второго выхода задатчика 7, соответствующий скорости программирования температуры, подается на вто" рой вход сумматора 10, сигнал с выхода которого поступает на управляющий вход управляемого делителя 6, с помощью которого изменяется коэффициент передачи устройства.

Датчики 21-23, установленные в ге оме триче с ких центр ах с тено к, на которых отсутствуют тепловыделяющие устройства (детектор, испаритель, двигатель), измеряют температуру стенок термостата 1, сигналы датчиков

21-23 суммируются третьим сумматором

27, на выходе которого формируется сигнал, соответствующий величине теплового потока через стенки термостата 1, т.е. величина коэффициента деления (коэффнциент передачи термореФормула изобретения

Составитель Г.Крейман

Техред Л.Сердюкова

Редактор И.Товтин

Корректор О.Кравцова

Заказ 5554/50 Тираж 86б Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Иосква, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, r. Ужгород, ул. Проектная, 4

5 14344 диапазоне скоростей программирования температуры; повышение величины коэффициента передачи терморегулирующего устройства.

1. Устройство для регулирования температуры, содержащее термастат с размещенными в нем нагревателем и датчиком температуры термостата, последовательно с которым включены усилитель и первый сумматор„ программньй задатчик температуры,. интегратор-диф- 1r ференциатор состоящий из параллель но соединенных пропорционального, интегрирующего и дифференцирующего звеньев, последовательно соединенные преобразователь напряжение — частота и тиристор, а также синхронизатор, подключенный входом к шинам сети переменного тока, а выходом — к управляющему входу преобразователя напряжение-частота, нагреватель связан с 25 сетью переменного тока через тиристор, а первый выход программного эадатчика температуры соединен с другим входом первого сумматора, о т— л и ч а þ ù е е с я тем, что, с целью повышения точности, устройство содержит второй и третий сумматоры, первый и второй управляемые делители напряжения, измеритель теплового по.тока термостата, управляющий элемент и преобразователь амплитуды напряжения сети а дифференцирующее звено ин" тегратора-дифференциатора выполнено управляемым, причем один из входов второго .сумматора соединен с первым выходом программного задатчика температуры, подключенного вторым выходом к одному из входов третьего сумматора и входу управляющего элемента, подключенного выходом к управляющему входу интегратора-дифференциатора, другой вход второго сумматора соединен с выходом измерителя теплового потока термостата, а выход второго сумматора подключен к другому входу третьего сумматора, выход которого соединен с управляющим входом первого управляемого делителя напряжения, через который выход первого сумматора связан с входом интегратора-дифференциатора, соединенного через второй управляемый делитель напряжения с входом преобразователя напряжениечастота, преобразователь амплитуды напряжения сети входом соединен с шинами сети переменного тока, а выходом — с управляющим входом второго управляемого делителя напряжения.

2. Устройство по п.1, о т л и— ч а ю щ е е с я тем, что в нем измеритель теплового потока термостате содержит датчики температуры, масштабные усилители по числу датчиков температуры и четвертый сумматор, причем датчики температуры установлены на наружных стенках термостата и через соответствующие масштабные усилители подключены к входам сумматора, выход которого соединен с выходом измерителя теплового потока термостата.