Устройство для регулирования температуры

СООЭ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 05 0 2330 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИН АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИВОБРЕТЕНИй И ОТКР(ТИЙ(56) 1. Заявка франции Р 2321813,кл. 6 05 Р 23/24, опублик. 1977,2. Авторское свидетельство СССРМ 486306 кл. 6 05 Р 23/30, 1975(54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕГУЛИРО-ВАНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ, содержаыее последовательно соединенные задатчик,измеритель рассогласования, релейный элемент, исполнительный элемент,подключенный к объекту с датчикомтемпературы, выходом соединеннымс входом измерителя рассогласования, о т л и ч а ю ы е е с я тем,что, с целью повышения точности регулйрования, в него введены интегпв ЯОи, д 12 ЫЙ ратор с регулируемой постоянной времени, блок определения знака, одно- вибратор, два элемента НЕ, четыре элемента И, причем выход измерителя рассогласования соединен с первым входом одновибратора и через блок определения знака - с входом первого элемента НЕ и с первыми входами пер вого и второго элементов И, выход релейного элемента соединен с вторым входом второго элемента И и через второй элемент НЕ - с первым входом третьего элемента И, второй вход которого соединен с выходом первого элемента НЕ и с первым:входом четвертого элемента И, а выход с вторым входом одновибратора, тре Я тий вход которого подключен к выходу второго элемейта И, а выход - к вторым входам первого и четвертого элементов И и к входу сброса интегратора, вход и выход которого подключены соответственно к выходу И измерителя рассогласования и к второму входу релейного элемента, третий и четвертый входы которого сое динены с выходами соответственно первого и четвертого элементов И, 1029154Изобретеиие относится к регулированию и может быть применено для поддержания заданной температуры в животноводческих помещения.Известно устройство для регулирования. температуры,. содержащее задатчик и датчик температуры, подключенные к входам дифференциального усилителя, выход которого соединен с управляющим входом симистора, включенного последовательно в цепи источника переменного тока 11).Недостатком известного устройства является низкая точность при применении их для объектов, имеющих значительную инерционность. 15Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство для регулирования температуры, содержащее задатчик и датчик температуры, усилитель 20 постоянного тока, первый вход которого соединен с задатчиком, второй вход с датчиком температуры, а выход с входом исполнительного элемента, в качестве которого может использоваться симистор, включенный последовательно с нагревательным элементом в цепь источника питания 23,Недостатком данного устройства является невысокая точность поддержания выходного параметра особенно в случае, если объект регулирования обладает существенной инерционностью. 10 25 Целью изобретения является повы шение точности регулирования.Поставленная цель достигается тем, что в устройство для регулирования температуры, содержащее последовательно соедийенные задатчик, 40 измеритель рассогласования, релейный элемент, исполнительный элемент, подключенный к объекту с датчиком температуры, выходом соединенным с входом измерителя рассогласования, 45 введены интегратор с регулируемой постоянной времени, блок определения знака, одновибратор, два Элемента НЕ, четыре элемента И, причем выход измерителя рассогласования соединен с первым входом од 5 новибратора и через блок определения знака - с входом первого элемента НЕ и с первыми входами первого и второго элементов И, выход релейного элемента соединен с вторым вхо, дом второго элемента И и через второй элемент НЕ - с первым входом , третьего элемента И, второй вход которого соединен с выходом первого элемента НЕ и с первым входом четвертого элемента И,а выход - с вторым входом одновибратора, третий вход которого подключен к выходу второго элемента И, а выход - к вторым входам первого и четвертого элемен. 65 тов И и к входу сброса интегратора вход и выход которого подключены соответственно к выходу измерителя рассогласования и к второму входу релейного элемента, третий и четвер-. тый. входы которого соединены с выходами соответственно первого и четвертого элементов И.На фиг. 1 представлена структурная схема предлагаемого устройетва; на фиг. 2 - кривые изменения входных и выходных сигналов зле ментов устройства во времени, поясняющие его работу.Устройство содержит задатчик регулируемой величины 1, измеритель рассогласования 2, релейный элемент 3,исполнительный элемент 4, объект регулирования 5 инерционный, датчик температуры 6, интегратор 7 с регулируемой постоянной времени, ключ 8 сброса интегратора, блок определения.знака 9, одновибратор 10, элементы НЕ 11 и 12, элементы И 13 - 16, нелинейный элемент 17 .На фиг, 2 обозначено: ОА задающее напряжение; О - сигнал ошибки; Оз - управляюшйй сигнал на выходе релейного элемента 3; щ - сигнал на выходе интегратора 7; О - сигнал знака ошибки регулирования; О 6 - сигнал на выходе од новибратора 101 Оу- напряжение на выходе элемента 11; Ор - сигнал на выходе элемента 12; О - сигнал на выходе исполнительного элемента 4; Од - сигнал внешних воздействий на объект регулирования.Сигнал интегратора 7 дан с обратным знаком (-О,) для того, чтобы нагляднее показать момент переключения релейного элемента 3, когда сигнал ошибки О 1 становится равен сигналу интегратора. Сущность устройства заключается в следующем.Дополнительно к сигналу ощибки, который переключает релейный элемент 3 при переходе ошибки через нуль, вырабатывают сигнал, пропорциональный интегралу: ошибки регулирования. Сравнивают его в течение всего времени регулирования с сигналом, пропорциональным ошибке регу" лирования и в момент равенства происходит внеочередное переключение релейного элемента 3. В переключенном состоянии релейный элемент 3 может находиться разный промежуток времени. При большой ошибке с возвращением интегратора 7 в .нулевое положение релейный элемеит тоже переключается в прежнее состояние, т,е, не удерживается в переключенном состояний. С уменьшением ошибки регулирования релейный.элемент в переключенном интегратором состоянии удер: 1029154 живается в течение времени, определяемого величиной ошибки регулирования.Постоянные времени интегрированйя и интервала устанавливают в соответствии с соотношениями5 10 интегрирования, который также кончается кратковременным срабатыванием:релейного элемента 3.Ошибка регулирования продолжаетуменьшаться. Лишь кдгда ошибка регулирования станевится достаточномалой, дополнительный сигнал, подаваемый на релейный элемент 3 сэлемента И 14, в состоянии удержатьпосле переключения релейного элемента 3 на время длительности импульса одновибратора 10. С этого момента скорость изменения температуры уменьшается и начинает приближаться к заданному состоянию болееплавно, чем обеспечивается уменьшение амплитуды колебаний ошибки. Чемближе сигнал ошибки к нулевому значе"нию, тем чаще переключается релейный элемент 3 и тем меньше отношениевремени, включенного к времени выключенного состояния релейного элемента, С изменением знака ошибкина положительный появляется сигналЕдиница на блоке определения 35 знака 9 (фиг. 1), напряжение Оу(фиг. 2) и Нульф на элементеНЕ 11 (фиг. 1), При этом исключаются из работы элементы И 14 и16 и начинают функционировать зле 40 менты И 13 и 15. Запуск одновибратора в этом .случае происходит припереключении релейного элемента 3с минусового сигнала на плюсовойи на релейный элемент 3 подается 4 удерживающий сигнал не на инверсный, как в предыдущем случае, ана прямой вход. Таким образом схема функционирует аналогично описан.ному случаю для отрицательного знака ошибки. Благодаря поданному на релейныйэлемент сигналу .интегратора 7 переключение релейного элемента происходит с упреждением до момента смены знака сшибки. Интегратор позволяет выполнить упреждение даже приочень медленных изменениях регулиру, емой величины, поскольку обнулениеинтегратора происходит многократно 60 в течение каждого цикла колебанийрегулируемой величины и при этоммногократнопрощупываетсяфф текущее значение ошибки.При приближении к заданному знау,чению плавность регулирования возгде К. - коэффициент, равный отношее.иию текущего значения ошибки к максимальной ошибкерегулирований (величинаменьшая или равная единице)Т - начальное значение постоянНОЧвой времени интегрирования,находится в пределах (0,10,2)Т, где Т-период автоко-.лебаний объекта, замкнутогочерез релейный элемент;- начальное значение интерночвала времени; в котором релейный элемент включен всостояние, противоположноеопределяемому знаком ошибкирегулирования, находится впределах (0,01-0,02)Т.Рассмотрим работу устройства при подаче на него питания.На выходе задачика 1 постоянный задающий сигнал, на выходе измерителя рассогласования 2 - сигнал, соответствующий максимальной ошибке, на выходе релейного элемента 3 положительный сигнал, сигнал исполнительного элемента 4 воздействует на объект регулирования 5 таким образом, чтобы ошибка регулирования уменьшилась. Датчик температуры 6 выдает сигнал, соответствующий начальному значению. Интегратор 7 имеет на выходе нулевой сигнал (Ц=О), ключ 8 разомкнут, блок определения знака 9 ошибки регули. рования выдает сигнал, равный:нулю (ошибка регулирования отрицательная -0=0), Элемент НЕ 11 имеет выходной сигнал, равный единице. Одновибратор 10, элементы НЕ 12 и 13 - 16 имеют нулевые сигналы на выходе. После подачи питания (фиг.2) интегратор 7 начинает интегрировать ошибку регулирования. Выходной сигнал интегратора (фиг. 2) дан с обратным знаком (-Цдля того, чтобы нагляднее показать момент переключения релейного элемента 3, когда сигнал сшибки О становится размен сигналу интегратора -Ц.Переключение релейного интегратора элемента. 3 прн большой ошибке регулирования (первое и второе переключение сигнала из фиг. 2) происходит лишь на короткое время, соответствующее собственному времени включения элемента НЕ 12 и одновиб ратора 10. При большой ошибке поданный при переключении релейныйэлемент, дополнительно удерживающийв новом положении сигнал со стороныэлемента 14 ),недостаточен дляудержания и релейный элемент призануливании ключом 8 интегратора 7возвращается в исходное состояние.Интегратор по прошествии выдержкивремени одновибратора 10, управляющего ключом 8, начинает второй цикл1029154 ЭНПИПИ Заказ 4978/46 Тираж 874 Подписно лиал ППП "Патент", г.ужгород,ул.Проектная,растает за счет увеличения частоты, переключений и изменения скважности управляющих импульсов,Применение предлагаемого устройства позволяет увеличить точность ре-, гулирования для различных процессов,улучаить качество выпускаемой прод ции,Экономический эффект от внедрения устройства рассчитан для одного вида применения - нагреватели животноводческф помещений.