Устройство для регулирования температуры

 

Изобретение относится к автоматическому регулированию температуры, в частности, больших инерционных объектов техники с электрическим подогревом , например, сушильных шкафов Цель изобретения - увеличение точности регулирования„ Устройство для регулирования температуры содержит стабилизатор 1 тока, задатчик 3 температуры , датчик 4 температуры с резисторами 5, 6, 7, 8, усилитель 9 постоянного тока., Новым в устройстве является введение помимо основного регулирующего канала 10 дополнительных регулирующих каналов 10, присоединенных параллельно к выходу усилителя 9, компараторы которых имеют разную зону гистерезиса, симметричную относительно уставки срабатывания о 2 ил„ 1C (Л

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„„Я0„„1640680 ццS G 05 D 23/19

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

1 !

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4454545/24 1 (22) 05. 07. 88 (46) 07.04.91. Бюп. М 13 (71) Орловский проектно-конструкторский и технологический институт (72) В.П.иаксимов (53) б21.555.6(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

9 794620, кл. G 05 1) 23/24, 1979.

Регулятор температуры РТ-049, ТУ 25-02, 341045, r. Камо, Арм.ССР, Камприбор, паспорт. (54) УстРОЙстВО ДлЯ РеГУлиРОВАниЯ

ТЕМПЕРАТУРЫ (57) Изобретение относится к автоматическому регулированию температуры, 2 в частности, больших инерционных объектов техники с электрическим подогревом, например, сушильных шкафов.

Цель изобретения — увеличение точности регулирования„ Устройство для регулирования температуры содержит стабилизатор 1 тока, задатчик 3 температуры, датчик 4 температуры с резисторами 5, 6, 7, 8, усилитель 9 постоянного тока., Новым в устройстве является введение помимо основного регулирующего канала 10 дополнительных регулируюцих каналов 10, присоединенных параллельно к выходу усилителя 9, компараторы которых имеют разную зону гистерезиса, симметричную относительно уставки срабатывания. 2 ил.

1640680

Изобретение относится к автома— тическому регулированию температуры больших инерционных объектов техники с электрическим подогревом, в частности сушильных шкафов, где температура сушки определяет время выдержки материала, в которых требуется перестройка регулируемой температуры в широком диапазоне. 10

Цель изобретения — повышение точности устройства в случае применения его для инерционных объектов в широком диапазоне температур.

На фиг.1 изображена функциональная схема устройства; па фиг.2 — размещение и величины зон нечувствительности регулирующих каналов отно— сительно уставки срабатывания.

Устройство содержит стабилизатор 20

1 тока, измерительный мост 2, содержащий задатчик 3 температуры, определяющий диапазон регулируемых температур, с подвижным контактом которого жестко связан указатель шкалы 25 устройства, датчик 4 температуры (термопреобразователь сопротивления),находящийся в регулируемой среде объекта, и резисторы 5 — 8, усилитель 9 постоянного тока, п регулирующих ка- 30 налов 10 (для сушильных шкафов их практическое число 3 — 6), каждый из которых содержит компаратор 11 (нульорган),. имеющий опорное напряжение

U д = 0 на операционном усилителе, ре- 35 гулирующий элемент 12, представляющий ключевую схему с усилением мощности сигнала и исполнительный элемент

13, представляющий электронагреватель сопротивления или группу электро-4о нагревателей, а также резистор 14 обратной связи усилителя 9 постоянного тока и резисторы 15 и 16 обратной связи компаратора 11.

I 45

Устройство работает следующим образом.

Измерительный мост 2 (совместно с указ ателем шкерты) настр аив ается по средством подстроечных резисторов 5 и

6, так, чтобы переключение компараторов из одного состояния в другое было симметричным относительно уставки, задаваемой задатчиком 3 по шкале устройства.

Каждый из и-компартороВ имеет

55 разную глубину положительной обратной связи, а отсюда разную зону нечувствительности, симметричную относительно U, т.е. компараторы имеют разные пороги срабатывания U и отпусP кания Upped o Компаратор и имеет наибольшую (может соответствовать нескольким градусам цельсия в рабочей зоне объекта) зону нечувствительности, т.е. наибольшие пороги срабатывания и отпускания, а первый компаратор — наименьшую зону нечувствительности, которая определяет зону нечувствительности, т.е. наибольшие пороги срабатывания и отпускания, а первый компаратор — наименьшую зону нечувствительности, которая определяет зону нечувствительности данного устройства. Интервалы между первым и последним порогами срабатывания и отпускания (фиг.2) поделены на и-1 промежутков (ступеней), равномерно убывающих, начиная от первого порога, для более равномерного нарастания по абсолютной величине сигнала во времени при поочередном включении или отключении исполнительных элементов. Интервалы могут быть равными, если время нарастания сигнала не учитывать.

При начальном включении объекта регулирования (фиг.1), в котором находится датчик 4, измерительный мост

2 разбалансирован, так как температура объекта значительно ниже установленной на задатчике 3. Поэтому сигнал (напряжение) на выходе усилителя 9 значительно больше порога срабатывания U n-компаратора и тас

Э ким образом, срабатывают. все компараторы, подключая через регулирующие элементы 12 электронагреватели 13.

По мере нагрева объекта температура в нем достигает значения, установленного на задатчике 3, и сигнал на выходе усилителя 9, поступающий с моста 2, меняет полярность на противоположную. С дальнейшим повышением температуры сигнал достигает порога отпускания первого компаратора:, который, переключаясь, отключает через регулирующий элемент соответствующий электронагреватель. Процесс регулирования температуры в устройстве происходит по двухпозиционному закону и каналам, имеющим наименьшую зону нечувствительности

Остальные каналы служат для оптимизации работы большого инерционного объекта, т.е. для компенсации инер1640680 ционности мощных нагревательных элементов.

Функционирование этих каналов, их включение и отключение, происходит только в начале работы при подготовке объекта к поддержанию заданной на задатчике температуры, т.е. при его разогреве.

Если оставшееся число электронагревателей достаточно для дальнейшего повышения температуры, то сигнал на выходе усилителя 9 продолжает расти, но его увеличение замедляется во времени, так как нагрев объекта происходит меньшим числом электронагревателей, и, соответственно, увеличение температуры замедляется.

Когда сигнал достигает порога отпускания вТорого компаратора, послед- ур ний, переключаясь, через регулирующий элемент отключает второй электронагреватель и, если количество подключенных электронагревателей продолжает оставаться достаточным для увеличения 25 температуры объекта, то температура с дальнейшим замедлением продолжает расти, увеличивая сигнал на выходе усилителя 9, пока не переключится третий компаратор.

Рост температуры продолжается до тех пор, пока количество подключенных электронагревателей достаточно для увеличения разогрева объекта.

После отключения очередного элек35 трвнагревателя, когда количество тепла, отдаваемого объектом регулирования во внешнюю среду, превысит количество тепла, поступающего от оставшихся подключенными электронагрева- 40 телей, температура начнет медленно понижаться. Когда температура объекта достигнет температуры, установленной по задатчику 3, ..сигнал на выходе усилителя 9 поменяет полярность и по до- 45 стижении порога срабатывания первый компаратор переключается, подключая, таким, образом, соответствуюц1ий ему

% электронагреватель.

После этого температура объекта 50 медленно начинает возрастать и через определенное время первый компаратор снова отключает электронагреватель.

Итак, для любой заданной во всем 55 диапазоне регулирования по задатчику

3 температуры устанавливается определенное число постоянно подключенных электронагревателей, а регулировка температуры происходит лишь одним—

I электронагревателем, который при своем подключении и отключении незначительно меняет температуру внутри объекта.

Таким образом, за счет очень медленного нарастания и уменьшения температуры компенсируется большая инерционность электронагревателей сопротивления, т.е. после включения и отключения стабилизатора температура объекта практически не уходит за рамки, определенные зоной нечувствительности первого компаратора, а следовательно, зоной нечувствительности всего устройства, которая в свою очередь является необходимой как для четкого переключения самих компараторов, так и для устойчивой работы устройства в условиях различного рода промышленных помех.

Применение в устройстве нескольких электронагревателей (групп электронагревателей) с раздельным их подключением в работу от одного датчика температуры с симметричными и равными порогами срабатывания и отпускания позволяет, наряду с достаточно простым схемным исполнением, подбирать оптимальный режим работы инерционного объекта с электрическим подогревом при различных уставках в широком диапазоне регулирования температуры„ При этом точность подцержания температуры во всем диапазоне зависит только от точности настройки измерительного моста (шкалы) устройства и установленной зоны нечувствительности и практически не зависит от инерционности электронагревателей, которая влияла бы на точность поддержания температуры, если регулирование производить полным включением и отключением всех электронагревателей во всем диапазоне регулирования.

Кроме того, если в качестве подключающей мощности электронагревательных элементов использовать магнитные пускатели, имевцие механические контакты, то увеличивается их срок службы за счет малого числа циклов срабатывания по сравнению с устройством, работающим с одним регулирующим элементом, в котором используется один или группа магнитных пускателей, и который подключает и отключает во время работы исполнительный эле1640680

Устройство для регулирования температуры, содержащее измерительный мост с датчиком и задатчиком температуры, подсоединенный одной диагонапью к стабилизатору тока и шине нулевого потенциала, а другой —: к усилителю постоянного тока, к выходу

Успп Яка сраБап ыВания,аз рм Ю «5Ф

1, 8, 3... n- зоны яислиреэы а

Составитель BoNGKcHMoB

Техред С,Мигунова Корректор То Малец

Редактор Н.Тупица

Заказ 1017 Тираж 474 Подписное (г °

ВНИИПИ Государстве нного камитета по изобретениям и открытиям прн ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101 мент (электронагреватель или группу электронагревателей), равный по мощности всем исполнительным элементам данного устройства так как при таЭ 5 ком включении происходит частое срабатывание регулирующего элемента,приводящее к быстрому износу механических контактов магнитных пускателей.

Формула изобретения которого подключен регулирующий канал, выполненный в виде последовательно сопряженных компаратора с зоной нечувствительности, регулирующего элемента и исполнительного элемента, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности устройства в случае применения его дпя инерционных объектов в широком диапазоне тем= ператур, в устройстве параллельно регулирующему каналу установлено и дополнительных регулирующих каналов, причем в каждом из последующих каналов зона нечувствительности компаратора превышает зону нечувствитель" ности компаратора предыдущего канала и все они симметричны относительно уставки срабатывания.