Устройство для регулирования температуры в термостате

 

Изобретение относится к автоматике и может быть использовано в различных термостатах при повышенных требованиях к малому времени вхождения в рабочий тепловой режим без перегрева объекта термостатирования. Цель изобретения - обеспечение удобства эксплуатации термостата и повышение динамической стабильности поддержания температуры в термостате. Устройство для регулирования температуры в термостате содержит датчик 1 температуры объекта, датчик 2 температуры нагревателя , блоки 3-6 дифференцирования, управляемый делитель 7 напряжения, переключатель 8, суммирующий усилитель 9, компаратор 10, исполнительный элемент 11, нагреватель 12, задатчик 13 температуры , пороговый элемент 14. масштабный усилитель 15. 1 з.п.ф-лы, 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)з G 05 D 23/19

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

se..i!

>" gp k .>

1, 1

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4476052/24 (22) 24.08.89 (46) 30,12,91 Бюл. ¹ 48 (71) Специальное конструкторско-технологическое бюро Морского гидрофизического института АН УССР (72) В.M,Ëþëüêî (53) 621.555.6 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

¹ 798758, кл, G 05 0 23/19, 1979.

Авторское свидетельство СССР № 1104480, кл. G 05 D 23/19, 1983. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕГУЛИРОВАНИЯ

ТЕМПЕРАТУРЫ В ТЕРМОСТАТЕ (57) Изобретение относится к автоматике и может быть использовано в различных тер„„Я „„1702347 А1 мостатах при повышенных требованиях к малому времени вхождения в рабочий тепловой режим без перегрева объекта термостатирования, Цель изобретения — обеспечение удобства эксплуатации термостата и повышение динамической стабильности поддержания температуры в термостате.

Устройство для регулирования температуры в термостате содержит датчик 1 температуры объекта, датчик 2 температуры нагревателя, блоки 3 — 6 дифференцирования, управляемый делитель 7 напряжения, переключатель 8, суммирующий усилитель 9, компаратор 10, исполнительный элемент

11, нагреватель 12, задатчик 13 температуры, пороговый элемент 14, масштабный усилитель 15. 1 з.п.ф-лы, 2 ил.

1702347

20

Изобретение относится к автоматике и может быть использовано в различных термостатах при повышенных требованиях к малому времени вхождения в рабочий тепловой режим без перегрева объекта термостатирования.

Цель изобретения — обеспечение удобства эксплуатации термостата и повышение динамической стабильности поддержания температуры в термостате, На фиг, 1 представлена структурная схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 — одна из структурных схем выполнения блоков дифференцирования.

Устройство содержит датчик 1 температуры объекта, датчик 2 температуры нагревателя, блоки 3 — 6 дифференцирования, управляемый делитель 7 напряжения, переключатель 8, суммирующий усилитель 9, компаратор 10, исполнительный элемент

11, нагреватель 12, задатчик 13 температуры, пороговый элемент 14, масштабный усилитель 15.

Датчики 1 и 2 предназначены для образования напряжения на своих выходах, соответствующего температуре объекта и температуре нагревателя. Температура нагревателя практически равна температуре корпуса термостата, на котором нагрева тель расположен, Датчики 1 и 2 могут быть выполнены в виде резистивныx делителей, подключенных к источнику питания одним из двух резисторов, в качестве которых могут быть использованы, например, термисторы, Датчики должны иметь близкие температурные характеристики.

Блоки 3-6 служат для вырабатывания управляющих и информационных сигналов и сигналов переключения режимов управления делителя 7 и переключателя 8 по сигналам датчиков 1 и 2. Блоки дифференцирования соединены последовательно попарно, т,е. выход блока 3 с входом блока 4, а выход блока 5 — с входом блока 6, К входу блока 3 подключен выход датчика 1, а к входу блока 5 — выход датчика 2.

Блоки 3 и 5 могут быть выполнены в виде дифференцирующего узла. Блоки 4 и 6 содержат дифференцирующие узлы 16, масштабный усилитель 17, устройствс 18 запоминания, аналого-цифровой преобразователь (АЦП) 19, Дифференцирующие узлы 16, входящие в состав блоков 3-6, предназначены для получения на их выходах напряжений, пропорциональных производной напряжения, поступающих на их входы, Они могут быть выполнены в виде дифференцирующих RCцепей в случае небольших постоянных времени термостатов (например 10 с и менее).

В случае больших постоянных времени дифференцирующие узлы можно выполнять на элементах выборки-хранения с вычитанием текущего значения напряжения из предыдущего, Можно также выполнять схемы дифференцирования на основе цифровых вычислительных устройств с предварительной оцифровкой напряжения, поступающего от датчиков, Масштабный усилитель 17 предназначен для согласования узла 16 с устройством

18 запоминания по сопротивлению и уровню сигHBlloB, Устройство 18 запоминания предназначено для запоминания максимального значения сигналов, пропорциональных второй производной по времени сигналов, поступающих от датчиков 1 и 2, и может быть выполнено по принципу пикового детектора либо по схеме выборки-хранения.

АЦП 19 предназначен для преобразования сигналов в код, необходимый для работы управляемого делителя 7, если управляемый делитель построен по схеме с цифровым управлением, и может быть включен и в схему управляемого делителя 7. Вопрос о принадлежности функции оцифровки блокам 3 — 7 не является принципиальным.

АЦП 19 и устройство 18 могут отсутствовать в случае аналогового управления управляемым делителем 7, например, при построении схемы последнего на основе аналоговых перемножителей, Устройство работает следующим образом, При чключении устройства (см. фиг. 1) на выходах датчиков 1 и 2 устанавливаются напряжения, соответствующие температурам объекта и нагревателя, которые ниже температуры термостатирования и близки друг к другу по значению. Из-за близости температурных характеристик датчиков 1 и

2 напряжения на них сраз: после включения также близки по величине. Напряжение, приходящее с выхода суммирующего усилителя 9 на вход компаратора 10, меньше напряжения эадатчика 13, поскольку на суммирующем усилителе S складываются напряжения датчика 1 объекта и напряжение, приходящее через переключатель 8 либо с выхода управляемого делителя 7, либо с выхода блока 5. Напряжение на выходе делителя 7 всегда меньше разности напряжений датчиков 1 и 2 и в сумме с напряжекием датчика 1 не может быть и больше напряжения задатчика 13, пока напряжение датчика 1 либо датчика 2 не превышает напряжения эадатчика 13. Напряжение, приходящее с выхода блока 5, также мало, так как дифференцированное напряжение не

1702347 усиливается в блоке и не може в сумме с нания появляются и сохраняются на время, напряжением датчика 1 превосходить на- необходимое для выхода на режим устройпряжение задатчика 13 сразу после включе- ства управления температурой, максимальния прибора. С выхода компаратора 10 на нь.е по абсолютной величине напряжения, вход исполнительного элемента 11 поступа- 5 поступающие с выходов масштабных усилиет напряжение, соответствующее включе- телей блоков 4 и 6, нию нагревателя 12. На нагреватель 12 При разогреве термостата температ ра ту подается напряжение питания и начинается обьекта и корпуса термостата изменяется разогрев термостата.. по определенному закону. соответственно

При увеличении напряжения датчика 1 10 изменяются сигналы на выходах блоков 3-6 на выходе блока 3 появляется сигнал, соот- и сигналы на выходе делителя 7. ветствующий первой производной сигнала Формула изобретения датчика 1, а на выходе порогового элемента 1. Устройство дпя регулирования темпе14

4 появляется напряжение, поступающее ратуры в термостате, содержащее датчик на управляющий вход переключателя 8, ко- 15 температуры объекта, датчик температ ры

У торый под воздействием этого напряжения нагревателя, делитель напряжения, соедиподключает к одному из входов суммирую- ненные последователь о переключатель, щего усилителя 9 выход управляемого дели- управляющий вход которого соединен с вытеля 7. На выходе делителя 7 появляется ходом порогового элемента, суммирующий соответствующее напряжение в едином 20 усилитель, второй вход которого соединен с масштабе с напряжениями датчиков 1 и 2. выходом датчика температуры объекта, комВ процессе работы нагревателя 12 зна- паратор, к второму входу которого подключение выходного напряжения делителя 7 в чен выход задатчика температуры, сумме с напряжением датчика 1 достигает исполнительный элемент и нагреватель, о твеличины, при которой соответствующая 25 л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью обеспеинтегральнаятемпературатермостата(Ти т) чения удобства эксплуатации термостата, становится равной температуре отключе- оно содержит попарно последовательно сония нагревателя (Т т). Суммарное напряже- единенные первый и второй блоки диффение,соответствующее Т», присутствует на ренцирования, третий и четвертый блоки выходе усилителя 9. При этом срабатывает 30 дифференцирования, а делитель напряжекомпаратор 10, получающий сравниваемые ния выполнен в виде соединенных последонапряжения от задатчика 13 (соответствую- вательно дифференциального каскада, щее Tc ) и усилителя 9, включается элемент блока умножения и блока деления, а та

11 и т, т я, также и снимает напряжение с нагревателя 12. сумматора, первый вход которого соединен

В дальнейшем происходит теплообмен 35 с вторым входом блока умножения и выховнутри термостата. При вырабатывании дом второго блока дифференцирования, а температур корпуса термостата и объекта выход подключен к второму входу блока дех д термостатированиянапряжение,соответст- ления, при этом первый сигнальный вхо вующее первой производной температуры дифференциального каскада соединен с выобьекта, уменьшается и срабатывает поро- 40 ходом датчика температуры объекта, второй говый элемент 14. С его выхода напряже- сигнальный вход дифференциального касние, поданное на управляющий вход када соединен с выходомдатчикатемперапереключателя 8, приводит к срабатыванию туры нагревателя, Bblxo, блока деления переключателя 8 и на суммирующий усили- подключен к первому сигнальному входу петель 9 подаются напряжения от датчика 1 и 45 реключателя, входпервогоблокадифференс выхода блока 5. Начинается процесс под- цирования соединен с выходом датчика держанйя температуры на объекте. температуры объекта, выход первого блока

Напряжения датчиков 1 и 2 дифферен- дифференцирования соединен с входом поцируются на блоках 3-6. Затем дважды про- рогового элемента, вход третьего блока дифференцированное напряжение датчика 50 дифференцирования подключен к выходу

1 через усилитель 17 поступает на устройст- датчика температуры нагревателя, выход во 18 и на выходе АЦП 19 устанавливается третьего блока дифференцирования соедисоответствующий код. Дважды продиффе- нен с вторым сигнальным входом переклюренцированноенапряжениедатчика2соот- чателя, а выход четверто б ч твертогр лока ветственно через масштабный усилитель 55 дифференцирования соединен с вторым блока 6 поступает на устройство запомина- входом сумматора, ния и на выходе АЦП блока 6 также устанавливается код, соответствующий напряже- с я тем, что, с целью повышения динамичест нию, поступающему с предыдущего выхода ской стабильности поддержания темпера у ройства. На выходах устройств запоми- ры в термостате, выход третьего блока

1702347

Составитель Л.Птенцова

Редактор Т.Горячева Техред M,Ìîðãåíòàë Корректор Н.Ревская

Заказ 4542 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб„4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 дифференцирования соединен с вторым сигнальным входом переключателя через дополнительно введенный масштабный усилитель,