Устройство для программногорегулирования температуры
Союз Соеетекна
Соцнапнетнчеекнк
Республик
ОЛ ИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕН ИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ
< ц840842 (6l ) Дополнительное к авт. свих-ву (22) ЗаЯвлено 25. 09. 79 (2т ) 2839340/18-24 с прнсоеииненнем заявки М(23) Приоритет—
Опубликовано. 23. 06. 81 . Бюллетень № 23
Дата опубликования описания 25. 06. 81 (51) М. Кл.
G 05 D 23/24
Гваударетввнный комитат
СССР ао делам изобретений н открытий (53) УДК 621.555, .. 6 (088. 8) (72) Авторы изобретения
Е.Б.Шмидель, О.Я.Раривкер, Л.И.Калабийа .и В.Н;Хохлов с
i . 1
Всесоюзный научно-исследовательски1 проектноконструкторский институт комплексной ав1ъматизации нефтяной и газовой (7I) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПРОГРНМНОГО РЕГУЛИРОВАНИЯ
ТЕМПЕРАТУРЫ
Изобретение относится к аналитической технике, к аналитическому приборостроению, в частности к хроматог-. рафической аппаратуре, и может быть использовано при проектировании хроматографов.
5 Известна система автоматического регулирования скорости изменения температуры, включающая регулируемый объект с пироэлектрическим- датчиком, входное устройство, измеритель малых токов, задатчик, сравнительное устройство, соединенное с измерителем малых токов *и задатчиком, и устройство, регулирующее нагрев 1 1.
Недостатками данной системы являIS ются отсутствие программного нагрева и измерения скорости нагрева, регулирование температуры в одной заданной точке.
Известен программатор температуры, включающий блок управления, блок задания скорости температуры, блок установки температуры, блок выдержки времени, причем блок управления подключен к входам блока задания скорости температуры, блока выдержки времени и блока установки температуры, другой вход которого связан с выходом блока, задания скорости изменения температуры, а выход подсоединен к другому входу блока выдержки времени, выход которого подключен к выходу блока задания скорости изменения температуры (21..
Недостатками известного устройства являются сложность монтажа, отсутствие индикации скорости программирования температуры.
Наиболее близким к предлагаемому является устройство программирования температуры, включающее пропорциональный регулятор температуры, электродвигатель переменного тока, управляемый электронным генератором, являющийся одновременно задатчйком скорости программирования температуры.
Программирование осуществляется элек840842 ф тродвигателем переменного тока, типа
ДСДР-60, работающим в импульсном режиме. Вращение вала электродвигателя передается через редуктор реохордузадатчику температуры. Редуктор рассчитан таким образом, что один оборот вала электродвигателя соответствует перемещению движка реохорда-задатчика на 1 по лимбу реохорда °
Количество оборотов вала электродви- 10 гателя в минуту определяет скорость увеличения температуры в термостате.
Задатчиком числа оборотов электродвигателя является релаксационный генератор пилообразного напряжения. Изме- 15 кение числа импульсов генератора в минуту изменяет скорость программиро- . вания температуры 31 .
Недостаками данного программатора температуры являются неустойчивая ра- 1о бота за счет частого нарушения,кон-, такта в реохорде, зависимость скорости программирования от стабильности питания, низкая воспроизводимость температурных программ, отсутствие индикации скорости программирования температуры. о
Цель изобретения — повьш еиие точности устройства.
Поставленная цель достигается тем, ЗО что в устройство для программного регулирования температуры, сОдержащее: термочувствительный мост, дифференциальный усилитель, последовательно соединенные задачик скорости изменения температуры, элемент сравнения, формирователь импульсов и тиристорный исполнительный элемент, через который нагреватель подключен к источнику питания, введены последовательно соеди- 40 ненные проебразователь ток — частота и интегратор, а также пироэлектрический датчик, охваченный омической обмоткой, выводы которой включены в выходную диагональ термочувствительного моста, а электроды пирозлектрического датчика подключены ко входу дифференциального усилителя, выходом связанного ао входом преобразователя ток " частота, причем второй вход ии- о тегратора связан со вторым выходом задатчика скорости изменения температуры, а выход - со вторым входом элемента сравнения. Кроме того, эадатчик скорости изменения температуры содер-. жит последовательно соединенные генератор тактовых импульсов и генератор пилообразного напряженйя, выходом связанный с первым выходом задатчика, второй выход которого связан с выходом генератора тактовых импульсов. В устройство также введен индикатор, подключенный к выходу дифференциального усилителя.
На чертеже приведена функциональная.схема устройства.
В термостатируемом объекте 1 размещен нагреватель .2 и термачувствительный элемент 3, являющийся элементом термочувствительного моста 4.
Мост 4 питается переменным напряжением от источника 5. В диагональ моста 4 включена омическая обмотка 6, охватывающая пироэлектрический датчик 7, один иэ электродов которого соединен с корпусом, второй с входом дифференциального усилителя 8. К входу усилителя 8 подключен индикатор 9 и преобразователь 10 ток — частота.
Интегратор 11 соединен с выходом пре образователя 10, со входом элемента
12 сравнения н с выходом генератора
13 тактовых импульсов,эадатчика 14 скорости изменения температуры. В задатчике 14 скорости выход генератора
13 тактовых импульсов соединен с входом генератора15 пилообразного напряжения. Выход регулируемого источника 15 соединен с элементом 12, выход которого соединен с формирователем импульсов 16, сигнал которого подается на управляемый электрод тиристорного исполнительного элемента 17, последовательно с которым нагреватель
2 подключен к электрической сети 18.
Устройство работает следующим образом.
Пироэлектрический датчик является преобразователем скорости изменения температуры в электрический сигнал (заряд q) на обкладках электродов, установленных перпендикулярно вектору поляризации. Поэтому, если скорость изменения температуры, т.е. производная,равна нулю, заряд на обкладках
dT отсутствует. Наоборот, при отличии от нуля производной, появляется заряд, величина которого определяется по уравнению где k — - коэффициент пропорционально-. сти, связанный с условиями измерения;
f — пирокоэффициент, зависящий от материала пироэлектрика.
5 84084
Чувствительность пироэлектрика к скорости изменения температуры составляет величину 5 ° 10 град/с.
Учитывая свойства пироэлектрика при равновесии моста 4,сигнал на.электроде пироэлектрика ? равен нулю. Это условие соответствует тому случаю, когда температура в термостатируемом объекте 1 постоянная и, соответственно, показания индикатора 9 равны О.
Выход преобразователя 10 соответствует определенному нулевому уровню, причем при сравнении сигнала интегратора 11, синхронизированного с сигналом регулируемого источника 15 пило-, образного напряжения с помощью генератора 13 тактовых импульсов, и источника 15 пилообразного наг1ряжения на дифференциальном усилителе, разностный сигнал таков что на входе формирователя импульсов 16 образуется импульс, открывающий тиристор 17.на угол, соответствующий мощности, необходимой для поддержания постоянной температуры в термостатируемом объек- 25 те 1. При необходимости задания определенной скорости с помощью регулируемого источника 15 пилообразного напряжения изменяют наклон пилы. Соответственно изменению величины угла 30 наклона изменяется величина угла открытия тиристора, что, в свою очередь, вызывает увеличение скорости нагрева.
Сходимость температурных программ о при использовании предлагаемого устройства не хуже +ЗЖ, что позволяет существенно улучшить качественный анализ, т.е. идентификацию различных веществ.
Внедрение предлагаемого устройства40 в аналитическую практику позволяет получить значительный экономический эффект за счет улучшения качественного анализа, что играет существенную роль при контроле и регулировании 4g технологических процессов, например, в нефтепереработке.
Кроме того, с помощью предлагаемого устройства можно в значительных пределах изменять коэффициент преоб- so разованиея сигнала измерительного моста за счет измеиенйя сопротивления его нагрузки. Это в конечном итоге приводит к изменению диапазона скоростей программирования, т.е. в M одном устройстве реализуется практически любой диапазон скоростей программирования температуры.
Формула изобретения
1. Устройство для программного ре-, гули11ования температуры, содержащее термочувствителыый мост, дифференциальный усилитель, последовательно соединенные задатчик скорости изменения температуры, элемент сравнения, формирователь импульсов и тиристорный исполнительный элемент, через который нагреватель подключен к источнику питания, о т л и.ч а ю щ ее с я тем, что, с целью повышения точности устройства, оно содержит последовательно соединенные преобразователь ток — частота и интегра» тор, а также пироэлектрический датчик, охваченный омической обмоткой, выводы которой включены в выходную диа1 он<1ль гермоч iBcò11ите11ьно1:о мос— та, а электроды инроэлектрического датчика подключены ко входу дифференциального усилителя, выходом связанного со входом преобразователя ток— частота, причем второй вход интегратора связан со вторым выходом задатчика скорости изменения температуры, а вьгход — со вторым входом элемента сравнения.
2. Устройство по п.1, о т л и ч аю щ е е с я тем, что задатчик скорости изменения температуры содержит последовательно соединенные генератор тактовых импульсов и генератор пилообразного напряжения, выходом связанный с первым выходом задатчика, второй выход которого связан с выходом генератора тактовых им-.. пульсов..
3. Устройство по п.1, о т л и ч аю щ е е с я 1тем, 1то оно содержит индикатор, подключенный к выходу дифференциального усилителя.
Источники информации, принятые во внимание при экспертизе
1. "Заводская лаборатория", 1972, У 6, с.701-704.
2. Авторское свидетельство СССР
Ф 498608, кл. G 05 0 23/19, 1970.
3 ° Хроматограф лабораторный
AXN-8ИД модели 1-5.7 550.017 ТО. Техническое описание и инструкция по эксплуатации ИПСАиСУ. Иосковский опытный завод "Хроматограф", 1977, с.3537. (прототип).
