Устройство для регулирования температуры

 

Изобретение относится к автоматическому регулированию и может быть использовано в системах комфортного технологического кондиционирования воздуха и вентиляции помещений, отопления и горячего водоснабжения. Устройство содержит два канала астатического регулирования температуры, включающие последовательно соединенные термометр сопротивления, измерительную мостовую схему, усилитель напряжения, позиционное реле, ключевой элемент и исполнительный блок; импульсный прерыватель, выход которого подключен к входу ключевого элемента; канал двухпозиционного регулирования температуры, включающий последовательно соединенные термометр сопротивления, измерительную мостовую схему, усилитель напряжения, компаратор с заданным прямоугольным гистерезисом и ключевой элемент; источник опорных напряжений, выходы которого соединены с входами измерительных мостовых схем, позиционное реле и компаратор с заданным прямоугольным гистерезисом. 1 ил.

Изобретение относится к автоматическому регулированию и может быть использовано для работы в схеме автоматического регулирования температуры в системах комфортного технологического регулирования воздуха и вентиляции помещений, отопления и горячего водоснабжения помещений бытового и промышленного назначений, системах холодильной техники, а также других промышленных объектах и устройствах.

В качестве прототипа выбран регулятор температуры микроэлектронный ТМ, содержащий измерительную мостовую схему, подключенную к термометру сопротивления и связанную с усилителем напряжения, позиционное реле, соединенное с ключевым элементом, к которому подключены импульсный прерыватель и исполнительный блок (см. Техническое описание и инструкция по эксплуатации ЗУ2.574.171ТО).

Недостатками регуляторов ТМ являются ограниченные функциональные возможности (регулирование одного технологического параметра) при использовании их, в частности, в системах комфортного технологического кондиционирования воздуха и вентиляции помещений, где необходимо регулировать несколько технологических параметров: температуру "точки росы", температуру воздушной среды в объекте регулирования и температуру обратного теплоносителя первого подогрева при отключении электродвигателя. Применение в системе регулирования нескольких регуляторов температуры ведет к снижению надежности работы системы, увеличению потребления электроэнергии, капитальных и эксплуатационных затрат.

Задача, решаемая изобретением, - расширение функциональных возможностей регулятора, повышение надежности, снижение потребления электроэнергии, капитальных и эксплуатационных затрат.

Решение поставленной задачи обеспечивается тем, что в устройство, содержащее канал астатического регулирования температуры, включающий последовательно соединенные термометр сопротивления, измерительную мостовую схему, усилитель напряжения, позиционное реле, ключевой элемент и исполнительный блок, и импульсный прерыватель, выход которого подключен к входу ключевого элемента, дополнительно введен такой же канал астатического регулирования температуры и канал двухпозиционного регулирования температуры, содержащий последовательно соединенные термометр сопротивления, измерительную мостовую схему, усилитель напряжения, компаратор с заданным прямоугольным гистерезисом и ключевой элемент, и источник опорных напряжений, выходы которого соединены с входами измерительных мостовых схем, позиционных реле и компаратора каналов регулирования температуры.

Введение двух каналов регулирования температуры позволяет заявляемому устройству выполнять функции регулирования температуры "точки росы", воздушной среды в объекте регулирования и обратного теплоносителя на линии первого подогрева системы кондиционирования воздуха. Введение автоматического источника опорных напряжений позволяет для всех каналов регулирования температуры задавать уставки регулируемых параметров в единой шкале значений, что повышает точность регулирования.

На чертеже представлена структурная схема устройства.

Устройство содержит каналы 1 и 2 астатического регулирования температуры, канал 3 двухпозиционного регулирования температуры и источник 4 опорных напряжений. Канал 1 астатического регулирования температуры содержит последовательно соединенные термометр 5 сопротивления, измерительную мостовую схему 6, усилитель 7 напряжения, позиционное реле 8, ключевой элемент 9 и исполнительный блок 10 и импульсный прерыватель 11, выход которого подключен к входу ключевого элемента 9. Канал 2 астатического регулирования температуры содержит последовательно соединенные термометр 12 сопротивления, измерительную мостовую схему 13, усилитель 14 напряжения, позиционное реле 15, ключевой элемент 16 и исполнительный блок 17 и импульсный прерыватель 18, выход которого подключен к входу ключевого элемента 16. Канал 3 двухпозиционного регулирования температуры состоит из последовательно соединенных термометра 19 сопротивления, измерительной мостовой схемы 20, усилителя 21 напряжений, компаратора 22 с заданным прямоугольным гистерезисом и ключевого элемента 23. Выход источника 4 опорных напряжений соединен с входами измерительных мостовых схем 6, 13, 20, позиционных реле 8, 15 и компаратора 22 с заданным прямоугольным гистерезисом.

Устройство работает следующим образом.

Каналы 1 и 2 регулирования температуры работают аналогично, поэтому достаточно рассмотреть работу устройства на примере работы канала 1.

При исправной цепи датчика 5 (температура сопротивления) сигнал с его выхода поступает на вход измерительной схемы 6, затем усиливается усилителем 7 напряжения и подается на позиционное реле 8, где сравнивается с сигналами граничных параметров, сформированных при помощи источника 4 опорных напряжений. С позиционного реле 8 и импульсного прерывателя 11 сигналы поступают на ключевой элемент 9, где формируются в управляющий сигнал заданной полярности, который подается на вход исполнительного блока 10, подключенного к регулирующему органу (на чертеже не показано). При изменении полярности сигнала рассогласования в позиционном реле 8 ключевым элементом 9 формируется сигнал противоположного знака и подается на вход исполнительного блока 10.

Канал 3 двухпозиционного регулирования температуры работает следующим образом. Сигнал с выхода термометра 19 сопротивления поступает на вход измерительной мостовой схемы 20, усиливается усилителем 21 напряжения и подается на компаратор 22 с заданным прямоугольным гистерезисом, где сравнивается с сигналом граничного параметра, сформированным при помощи источника 4 опорных напряжений. Сформированный компаратором 22 сигнал поступает на вход ключевого элемента 23 и далее в схему управления исполнительным механизмом.

Заявляемое устройство испытано в схемах автоматического регулирования и управления системами кондиционирования воздуха. В испытанном устройстве в качестве термометров 8, 12, 19 сопротивления использованы медные термопреобразователи сопротивления ТСМ с номинальной статической характеристикой преобразования 5 Ом. Усилители 7, 14 и 21 напряжения собраны на операционных усилителях КР14ОУД708, позиционное реле 8, 15 и компаратор 22 с заданным прямоугольным гистерезисом - на микросхемах КР554СА3, ключевой элемент 23 - на транзисторе КТ315Г, а источник 4 опорных напряжений - на операционном усилителе КР140УД708. Испытание показало, что заявленное устройство в отличие от известных выполняет дополнительно функцию регулирование двух параметров температур, повышает надежность работы устройства за счет минимизации схем и отказа от электромагнитных выходных реле, повышает точность регулирования параметров при использовании общего источника 4 опорных напряжений, снижает потребление электрической энергии, габариты и сокращает капительные и эксплуатационные затраты за счет расширения функциональных возможностей устройства.

Формула изобретения

Устройство для регулирования температуры, содержащее канал астатического регулирования температуры, включающий последовательно соединенные термометр сопротивления, измерительную мостовую схему, усилитель напряжения, позиционное реле, ключевой элемент и исполнительный блок, и импульсный прерыватель, выход которого подключен к входу ключевого элемента, отличающееся тем, что в него дополнительно введены такой же канал астатического регулирования температуры и канал двухпозиционного регулирования температуры, включающий последовательно соединенные термометр сопротивления, измерительную мостовую схему, усилитель напряжения, компаратор с заданным прямоугольным гистерезисом и ключевой элемент, и источник опорных напряжений, выход которого соединен с входами измерительных мостовых схем, позиционных реле и компаратора с заданным прямоугольным гистерезисом.

РИСУНКИ

Рисунок 1