Устройство для регулирования температуры тепловыделяющей аппаратуры

 

())) 922683

Союз Советскик

Социалистииескик

Республик

ЬП ИСАНИЕ

ИЗЬВРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву(22)Заявлено 01 09.80 (21) 2979370/18-24 с присоединение(к заявки М(5! )М. Кл.

G 05 D 23/19

Государственный коиитет

СССР (23) Приоритет

Опубликовано 23. 04 82. Бкмлетень %15

Дата опубликования описания 23 .04 .82 (53) УДК621.555. .6(088.8) по делам изобретений н открытнй .« »

«, (72) Автор. изобретения

Д.Д. Корнеев (7I) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕГУЛИРОВАНИЯ ТЕНПЕРАТУРЫ

ТЕПЛОВЫДЕЛЯЮЩЕЙ АППАРАТУРЫ

Изобретение от носится к регулиров анию неэлектрических величин и может быть использовано для автоматического регулирования температуры в электрорадиоаппаратуре.

Известно терморегулирующее уст5 ройство, обеспечивающее автоматическое двухпозиционное регулирование температуры, содержащее термочувствительные элементы, задатчики режима

1о работы, ус илител ь сигналов, релей ный коммутатор и синхронно связанный с ним посредством кулачковогo механизма релейный распределитель, выходные реле, осуществляюц)ие управление ис15 полнительными механизмами. Коммутация каналов осуществляется путем подключения соот ветст вующих пар конт актов релейного коммутатора и релейного распределителя при помощи кулачкового механизма, приводимого во врацении синхронным электродвигателем (1

Это устройство, решая задачу терморегулирования, не позволяет производить непрерывный и оперативный анализ температуры на контролируемых каналах, так как каждый канал поочередно подключается к релейному коммутатору в циклической последовательности один вслед за другим и, лишь спустя время, равное времени цикла, будет вновь подключен, что при быстро меняющихся процессах уменьшает точность регулирования и может привести к возникновению автоколебаний в системе регулирования, приводящих к снижению надежности устройства. Наличие трущихся частей, контактных пар в конечном счете также снижает надежность. Кроме того, данное устройство потребляет значительную мощность, так как приводной синхронный двигатель и реле находятся постоянно под напряжением.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту является устройство для регулирования температуры, содержащее последова922683 тельно соединенные температурные датчики, усилители постоянного тока, блоки сравнения с подключенными .к ним эадатчиками температуры, пороговый элемент,.логический элемент ИЛИ, усилитель мощности, исполнительный элемент, регулирующий (рабочий) ор ган и цепи обратной связи, состоящие из последовательно соединенных стабилитронов и ключей f2(. 1О

Устройство обеспечивает регулирова ние температуры, позволяя производить настройку на заданные температурные. уровни.

Однако устройство не обладает 15 возможностью производить автоматическое регулирование температурных уровней в зависимости от температу-

-ры охлаждающего воздушного потока, не позволяя тем самым более полно ис-2я пользовать тепловой режим элементов схемы. контролируемой аппаратуры, тем самым приводя к нерациональному использованию электроэнергии.

Кроме того, отсутствие автомати- 25 ческого регулирования снижает надежность терморегулирующего устройства за счет большого числа коммутации.

Цель изобретения - снижение энер30 гопотребления и повйшение надежности устрой ст ва.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство для регулирования температуры тепловыделяющей аппаратуры, содержащее датчики и эадатчики

55 минимальной и максимальной температуры, связанные с одними входами соответственно первого и второго элементов сравнения, выходами подключенных к входам порогового элемента, 40 к выходу которого подключены последовательно соединенные элемент ИЛИ„ усилитель мощности и исполнительный элемент, а <также блоки обратной связи через -которые соответствующие выходы

45 порогового элемента соединены с другими входами соответствующих элементов сравнения, .введены последовательно соединенные датчик температуры охлаждающего воздушного потока и третий элемент сравнения, входом соединенный с выходом задатчика минимальной температуры, причем выход датчика минимальной температуры связан с входом первого элемента сравнения че-55 рез третий элемент сравнения.

На чертеже представлена структурная схема устройства.

Устройство для регулирования температуры содержит датчики 1 и 2 соответственно максимальной и минимальной температуры, последовательно ° соединенные с усилителями 3 и 4 постоянного тока, второй и первый элементы 5 и 6 сравнения, вход первого иэ которых соединен с выходом усилителя 3 постоянного тока, к другим входам которых подключены выходы эадатчиков 7 и 8 соответственно максимальной и минимальной температуры и блоков 9 и l0 обратной связи так, что выход первого блока 9 обратной связи подключен к третьему входу второго элемента 6 сравнения, а выход второго блока l0 обратной связи подключен к третьему входу первого элемента 5 сравнения,а их выходы под соединены к соответствующим входам порогового элемента 11, выходы кото:рого соединены с элементом ИЛИ„ 12, последовательно соединенного с усилителем 13 мощности, исполнительным элементом 14 и рабочим органом 15, последовательно соединенные датчик 16 температуры охлаждающего воздушного потока, третий усилитель 17 постоянного тока и третий элемент 18 сравнения, другой вход которого соединен с выходом второго усилителя 4 постоянного тока, а выход третьего элемента 18 сравнения подключен к первому входу второго элемента 6 сравнения, причем выход третьего усилителя 17 постоянного тока одновременно соединен с выходом второго задатчика 8 температуры и вторым входом второго элемента 6 сравнения.

Устройство работает следующим образом.

Терморегулирующее устройство включается одновременно с той электрорадиоаппаратурой, во внутреннем объеме которой оно должно поддерживать заданные уровни температуры. Причем датчик 1 настраивается на контроль верхнего значения температуры, датчик 2 - на контроль нижнего значения температуры, а датчик 16 - на контроль температуры воздушного потока, охлаждающего электрорадиоаппаратуру.

Выходные электрические сигналы температурных датчиков будут пропорционально изменяться вслед за изменяющей. ся температурой внутри контролируемого объема и.температурой охлаждающего воздушного потока.

5 9226

С помощью задатчика 7 можно регулировать верхний предельный уровень температурного диапазона, а задатчиком 8 - его нижний предельный уровень. В первоначальный момент вклю- S. чения аппаратура находится в "холодном" состоянии, а потому температура внутри контролируемого объема ни-же верхнего предельного уровня, на пороговый элемент 11 поступает сигнал только от элемента 6 сравнения.

По этому сигналу пороговый элемент 11 устанавливается в положение, при котором на его втором выходе появляется сигнал, подающий команду через элемент ИЛИ 12; усилитель 13 мощности и исполнительный элемент 14 на отключение рабочего органа 15.

Одновременно с этим через блок 10 обратной связи на третий вход эле- 2о мента 5 сравнения подается команда о снятии запрета, подготавливая его к работе, а через блок 9 обратной связи на третий вход элемента 6 сравнения подается команда, запрещаю-25 щая его закрытие после того, как температура в контролируемом объеме поднимается выше нижнего автоматически регулирующего уровня, а также выше нижнего предельного уровня, т..е. З@ обеспечивает прохождение сигнала на второй вход порогового. элемента 11 до того момента, пока на первый вход. не поступит сигнал от элемента 5 сравнения.

В процессе работы электрорадиоаппаратуры температура внутри контролируемого объема начнет увеличиваться, а вслед за ней - изменяться электрический сигнал на выходах дат- чиков 1 и 2 и незначительно на датчике 16, так как он установлен на выходе воздуховодного канала. Изменение си гнала на выходе дат чи ков 2 и 16 не отразится на работе устрой" ства в целом, так как элемент 6 сравнения стоит на блокировке по сигна" лу, поступающему на его третий вход.

Это состояние будет поддерживаться вплоть до достижения верхнего пре50 дельного температурного уровня, заранее настроенного с помощью задат. чика 7. Как только температура внутри контролируемого объема и пропорциональный ей электрический сигнал

55 на выходе датчика 1, усиленный .усилителем 3 постоянного тока, достигнет верхнего предельного значения, элемент 5 сравнения открывается, 83 а на его выходе появляется сигнал, который поступает на первый вход порогового элемента 11. Вслед за этим на первом выходе порогового элемента 11 появляется сигнал, который поступает на вход блока 9 обратной связи и первый вход элемента ИЛИ 12. По этому сигналу через блок 9 обратной связи на третий вход элемента 6 сравнения подается команда о снятии запрета и we"" мент 6 сравнения закрывается (тем самым он будет вновь подготовлен к последующему открытию), сигнал на его выходе пропадает, и в соответствии с этим пропадает сигнал на втором выходе порогового элемента 11. Одновременно с этим через блок 10 обратной связи на третий вход элемента 5 сравнения подается команда, запрещающая его закрытие после того, как температура опуститI ся ниже верхнего предельного уровня, т.е. обеспечивая прохождение сигнала на первый вход порогового элемента 11 до того момента, пока на второй его вход вновь не поступит сигнал от элемента 6 сравнения. После того как только на первом выходе порогового элемента 11 появляется сигнал, а на втором его выходе сигнал пропадает, в соответствии с этим появляется сигнал на первом входе элемента ИЛИ 12, à íà втором его входе сигнал пропадает, то на выходе элемента ИЛИ 12 появляется команда, по которой через усилитель 13 мощности исполнительный элемент 14 произойдет введение рабочего органа 15 в действие. Рабочий орган .15, начав функционировать, будет понижать температуры внутри контролируемого объема электрорадиоаппаратуры, что вызовет одновременно с этим изменение выходных сигналов на датчиках 1,2 и 16, причем скорость. изменения выходных сигналов датчиков 1 и 2 значительно ниже, чем датчика 16, так как датчики 1 и 2 с одной стороны подвержены тепловому воздействию греющейся электрорадиоаппаратуры, с другойохлаждающему воздушному потоку, а датчик 16 испытывает в основном воздействие только со стороны воздушного потока.

Таким образом, электрический сигнал от датчика !6, усиленный усилителем 17 постоянного тока, будет зада: вать нижнюю температурную границу, 7 9226 пропорциональную температуре охлаж= дающего воздушного потока, этот сиг. нал поступает на первый вход блока 18 сравнения и второй вход элемента 6 сравнения, соединенного с выходом задатчика 8. Причем блок 18, сравнения настраивается так, что он срабатывает тогда, когда разность сигналов, поступающих на его входы, достигнет Наперед заданной величины> 10 обусловленной тем необходимым перепадом температуры между температурой охлаждающего потока и температурой, охлаждаемой электрорадиоаппаратуры.

Этот перепад температур, а следа- 15 вательно и разность сигналов, выби: рается из расчета наиболее ойтимального теплообмена между охлаждающим потоком и охлаждаемой электрорадиоаппаратурой. Одновременно с этим zo сигнал .поступает на второй вход блока 6 сравнения и может изменяться по величине во времени в зависимости от температуры охлаждающего воздушного потока, складывается с сигналом,25 поступающимот задатчика 8. Этот суммарный сигнал задает нижний предельный температурный уровень, который настраивается, исходя из допустимых температурных условий эксплуатации 5О электрорадиоаппаратуры, В процессе охлаждения под действием функционирующего рабочего оргага 15 изменение сигнала на выходе датчика 1 не отразится на работе устройства в целом, так как элемент 5 сравнения стоит на блокировке по сигналу, поступившему на его третий вход. Этот состояние будет поддерживаться вплоть до достижения нижнего температурного уровня, обусловленного температурой охлаждающего воздушного потока и пропорционального ей электрического сигнала на входе датчика 16, усиленного усилителем 17 постоянного тока, либо нижнего предельного температурного уровня, заранее настроенного с помощью задатчика 8 до необходимой величины, чтобы обеспечить суммарный сигнал, задающий нижний предельный уровень.

И как только температура внутри конт ролируемого объема и пропорциональный ей электрический сигнал на вы— ходе датчика 2, усиленный усилите 55 лем 4 постоянного тока, достигнут заданного перепада нижнего температурного уровня, блок .18 сравнения сработает и на его выходе появится

83 сигнал, которыи поступает на первыи . вход элемента 6 сравнения, который уже подготовлен к работе сигналом, присутствующим на его третьем входе и по поступившему сигналу,элемент 6 сравнения открывается и на его выходе появляется сигнал, который поступает на второй вход порогового элемента 11. Вслед за этим на втором выходе порогового элемента 11 появляется сигнал, который поступает на вход блока 10 обратной связи и на второй вход элемента ИЛИ 12. По этому сигналу через блок 10 обратной связи на третий вход элемента 5 сравнения подается команда о снятии запрета и элемент 5 сравнения закрывается, сигнал на его выходе пропадает, а в соответствии с этим пропадает сигнал на первом выходе порогового элемента 11. Одновременно с этим через блок 9 обратной связи на третий вход элемента 6 сравнения подается команда, запрещающая его закрытие, т.е. обеспечивая прохождение сигнала на второй вход порогового элемента 11 до того момента, пока на его первый вход вновь не поступит сигнал от эле1мента 5 сравнения.

После того, как на втором выходе порогового элемента 11 появляется сигнал, а на первом.его выходе сигнал пропадает, в соответствии с этим появляется сигнал на втором выходе элемента ИЛИ 12, а на первом его входе сигнал пропадает. При этом на выходе элемента ИЛИ 12 появляется команда, по которой через усилитель 13 мощности и исполнительный элемент 14 произойдет отключение рабочего органа 15.

В- процессе эксплуатации температура воздушного потока может опускаться ниже предельного температурного уровня, в соответствии с этим опускается и нижняя температурная граница по сигналу, поступающему на первый вход элемента 6 сравнения, однако, достигнув нижнего предельного температурного уровня и пропорционального. ему суммарного сигнала, поступающего на второй вход элемента 6 сравнения, по этому сигналу элемент 6 сравнения открывается и на его выходе появится сигнал, по котораму происходит отключение ра" бочего органа 15. в описанной последов ател ь ности.

9 4226

Описанные процессы переключения будут периодически повторят ься вслед за периодическими изменениями, температуры в заданных, пределах в контролируемом объеме, %

Предлагаемое устройство позволяет повысить надежность и снизить потребляемую мощность за счет того, что обеспечивается возможность автоматического регулирования величины 10 нижнего температурного уровня в зависимости от температуры охлаждающего воздушного потока, а также уменьшает количество коммутаций всех элементов терморегулирующего устройства,15 включая и рабочий орган, что ведет к увеличению срока службы этой anna" ратуры и в конечном результате также повышает надежйость устройства в целом. 20

При сравнении надежности потребляемой мощности предполагаемого терморегулятора с известным, обнаружено увеличение надежности и снижение потребляемой мощности у предлагаемого 25. устройства в среднем примерно на

304 при автоматическом регулировании величины нижнего температурного уровня.

Автоматическое регулирование вели- 30 . чины нижнего температурного уровня позволяет более полно использовать тепловой режим элементов схемы монт. ролируемого устройства. о

Формула изобретения

Устройство для регулирования температуры тепловыделяющей аппаратуры, 83 10 содержащее датчики и эадатчики минимальной и максимальной температуры, связанные с одними входами соответственно первого и второго элементов сравнения, выходами подключенных к входам порогового элемента, к выходу которого подключены последова" тельно соединенные элемент ИЛИ, усилитель мощности и исполнительный элемент, а также блоки обратной связи, через которые соответствующие выходы порогового элемента соедине ны с другими входами соответствующих элементов сравнения, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью повышения надежности и снижения энергопотребления устройства, оно содержит последовательно соединенные датчик температуры охлаждающего воздушного потока и третий элемент сравнения, входом соединенный с выходом задатчика минимальной температуры, причем выход датчика минимальной температуры связан с входом первого элемента сравнения через третий эле мент сравнения.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Халамейзер M .Б. Автоматические установки искусственного климата. М., "Машиностроение", 1969; с.24-28.

2. Авторское свидетельство. СССР по заявке Ф1 2752843, кл. G 05 D 29/19, 1979 (прот оти и) .

922683

С ос та вит ел ь И. П ет ку н

Редактор А.Козориз Техред N. Тепер Корректор С. Шекмар

Заказ 2578/б1 . Тираж 908, Подписное

8НИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий !!3035, Москва, W-35, Раушская наб., д. 4/5 филиал ППП "Патент", г.ужгород, ул.Проектная, 4