Устройство для регулирования температуры

 

Изобретение относится к автоматике и предназначено для регулирования и стабилизации температуры различных физических объектов, в частности, при криогенных температурах в парах криогенной жидкости, например гелия. Цель изобретения - упрощение эксплуатации устройства путем автоматического перехода с одного значения расхода газового потока на другое. Для этого устройство для регулирования температуры дополнительно содержит клапанный регулятор 26 расхода газа, который в зависимости от состояния источника 24 опорных сигналов и блока 25 компараторов изменяет газовый поток электродинамического клапана 3. 2 ил.

А2

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) SU (II) 1 594 .($1) 5 G 05 D 23 19

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н A BTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (61) 1315960 (21) 4491407/24-24 (22) 06.10.88 (46) 23.09.90; Бюп. Я 35 (71) Специальное конструкторско-технологическое бюро физического приборостроения с опытным производством Института физики АН УССР (72) К.А.Доценко, И.П.Жарков, В.А Маслов, В.С.Медведев, В.В.Сафронов и А.Г.Чмуль (53) .621.555.6 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

М 1315960, кл. G 05 D 23/19, 1985.

Изобретение относится к автоматике, предназначено для регулирования и стабилизации температуры различных физических объектов, в частности, при криогенных температурах в парах криогенной жидкости, например, жидкого гелия, и является усовершенствованием устройства по авт.св. Р 1315960.

Цель изобретения — упрощение эксплуатации устройства.

На фиг. 1 показана структурная схема устройства на фиг. 2 — клапанный регулятор расхода с тремя клапанами.

Устройство стабилизирует температуру объекта 1, например, температу2 (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕГУЛИРОВАНИЯ

ТЕМПЕРАТУРЫ (57) Изобретение относится к автоматике и предназначено для регулирования и стабилизации температуры различных физических объектов, в частности, при криогенных температурах в парах криогенной жидкости, например гелия. Цель изобретения — упрощение эксплуатации устройства путем автоматического перехода с одного значения расхода газового потока на другое.

Для этого устройство для регулирова- . ния температуры дополнительно содержит клапанный регулятор 26 расхода газа, который в зависимости от состояния источника 24 опорных сигналов

Ф и блока 25 компараторов изменяет газовый поток электродинамического клапана 3. 2 ил.

Ру термокамеры, и содержит исполнительный орган 2, электродинамический клапан 3, датчик 4 температуры, элеМент 5 сравнения, задатчик 6 темпеРатуры, усилитель .7, аналого-цифровой преобразователь 8, первый коммутатор ии

9, регистры 10 и 11, сумматор 12, ко-, до-импульсный преобразователь 13, модуляторы 14 и 15, переключатели 16 и 17, второй коммутатор 18, реверсив- Ф ный счетчик 19, регистр 20, кодо-им- р р пульсные преобразователи 21 и 22, блок 23 синхронизации, источник 24 опорных сигналов, блок 25 компараторов и клапанный регулятор 26 расхода газа.

1594504.

Клапанный регулятор 26 расхода газа конструктивно представляет собой герметизированныи корпус 27, в котором расположены электромагниты 28, пружины 29, поцжимающие запорные элементы 30 к торцу проходных каналов 3 1, сечение которых определяется положением игл 32.

Устройство работает следующим образом.

Задатчиком 6 температуры устанавливается напряжение, соответствующее требуемой температуре и поступающее на один из входов элемента 5 сравнения, на второй вход которого с датчика 4 температуры поступает напряжение, соответствующее фактической реальной температуре объекта 1.

Выходное напряжение элемента 5 через усилитель 7 поступает на вход аналого-цифрового преобразователя 8, который преобразует напряжение ошибки в знакопеременный код ошибки Х (пТ ).

Формирование управляющего воздей- 25 ствия на нагреватель и ЭДК происходит за период, разделенный на два цикла— ошибки и производной.

В цикле ошибки блок 23 включает в работу цепочку из последовательно включенных коммутатора 9, преобразователя 13, модулятора 14, коммутатора

18, реверсивного счетчика 19. Из аналого-цифрового преобразователя 8 код ошибки Х, lnT 1 через коммутатор 9 поступает на вход преобразователя

13, который формирует временной интервал длительностью, пропорциональной значению кода ° Код ошибки поступает также через регистр 10 в регистр

11. В модуляторе 14 временной интервал заполняется импульсами с частотой, задаваемой переключателем 16.

Регулирование этой частоты позвопяет менять коэффициент передачи по кана45 лу ошибки К„.

Одновременно знаковый разряд кода ошибки поступает из аналого-цифрового преобразователя 8 на управляющий вход коммутатора 18. В зависимости

50 от значения этого разряда (О или 1) коммутатор 18 пропускает импульсы с модулятора 14 на суммирующий или на вычитающий вход реверсивного счетчика 19. Состояние счетчика изменяется на величину, пропорциональную

55 коду ошибки.

В цикле производной блок 23 вклю-, чает в работу цепочку последовательно включенных регистров 10 и 1 t сумматора 12, коммутатора 9, преобразователя 13, модулятора 15, коммутатора 18, реверсивного счетчика 19

На входы сумматора 12 поступает с регистра 10 код текущего значения ошибки Х ГпТ 1, а с,регистра 11 код предыдущего значения ошибки

Х t(n-1 ) Т 1 . Сумматор 12 вычисляет разность (производную) между текущим значением кода ошибки и предыдущим значением этого кода. Код производной Х (пТ j — Х ((n-1) Т 1 через коммутатор 9 поступает в преобразователь

13, где преобразуется во временной интервал, длительность которого пропорциональна значению кода производной. В модуляторе 15 временной интервал заполняется импульсами с частотой, задаваемой переключателем 17.

Изменяя эту частоту, изменяют коэффициент передачи по каналу производнои К

Знаковый разряд кода производной из сумматора 12 поступает на управляющий вход коммутатора 18. В зависимости от значения этого разряда коммутатор 18 пропускает импульсы с модулятора 15 на суммирующий или вычитающий вход реверсивного счетчика. 19.

Состояние счетчика 19 изменяется на величину, пропорциональную коду производной.

Таким образом, в счетчике 19 формируется код управляющего воздействия 7 fnT )= Y ((и-1)Т)+ К„Х fnT)+

+ К 1Х pnT) — Х ((n-1)Т1), который переписывается в регистр 20.

Реверсивный счетчик 19, .который работает без обнуления, выполняет функцию цифрового интегратора.

В зависимости от величины и знака кода управляющего воздействия

Y AT) преобразователь 21 или 22 вырабатывает импульсы управления нагревом или охлаждением, длительность которых пропорциональна величине кода управляющего .воздействия.

Эти импульсы включают один из исполнительных органов: электронагреватель

2 или электродинамический клапан 3.

Одновременно напряжение, соответствующее заданной температуре, с задатчика 6 поступает на блок 25 компараторов, на второй вход которого поступает опорное напряжение от источника 24 опорных сигналов. Величина разностного напряжения управляет иэ5 15 менением проходного сечения клапанного регулятора потока газа путем включения определенного набора клапанов, т.е. регулирует газовый поток по амплитуде. Регулятор 26 потока газа последовательно соединен с электродинамическим клапаном 3, осуществляющим широтную модуляцию.

Как показывают экспериментальные исследования, для обеспечения работы в широком интервале криогенных температур, например, от 4,3 до 300 К в клапанном регуляторе потока газа оптимальное число клапанов с фиксированными проходными сечениями рав-. но трем.

Таким образом, предлагаемое устройство обеспечивает сокращение времени выхода на заданный температурный режим термокамеры криостата при одинаковой величине стабильности тем" пературы объекта исследования. При этом уменьшается расход криогента

94504 О благодаря автоматизации процессов управления температурой и ее стабилизации, а также сведению к минимуму

5 явлений перерегулирования и колебаний температуры.

Формула и з о б р е т е н и я

Устройство для регулирования температуры по авт. св. 1315960, о т — л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью упрощения эксплуатации устройства, в него введены клапанный ре гулятор расхода газа, блок компараторов и источник опорных сигналов, соединенный группой выходов с первым входом блока компараторов, второй вход которого соединен с выходом задатчи20 ка температуры, а группа выходов— с соответствующими входами клапанного регулятора расхода газа, подключенного выходом к входу по газовому потоку электродинамического клапана.

1594504

Составитель В.Прямицын

Техред Л.Олийнык

Редактор О.Головач

Корректор Л.Бескид

Заказ 2828 Тираж 660 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета пс изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул. Гагарина, 101