Устройство для позиционного регулирования температуры

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК З(51) С 05 Р 23 19 ИЯ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТ СВИДЕТЕЛЬСТВУ К АВТОРСК К в ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПОЗИЦИОНРЕГУЛИРОВАНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ, сошее датчик. температуры и поднные к нему входами первый ий компараторы, соединенные,ЯО 1059557 А последовательно первые элемент И и исполнительный элемент и соединенные последовательно вторые элемент И и исполнительный элемент, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности регулирования, оно содержит первый и второй инверторы, включенные между выходами второго компаратора и первым входом второго элемента И и между выходом первого компаратора и вторьм входом второго элемента И соответственно, причем выходы первого и т.-.орого компараторов подключены к первому и второму входам первого элемента И, а второй компаратор выполнен регенеративным.Ф еИзобретение относится к автоматическому регулированию температуры, например, температуры химикофотографических растворов в устройствах обработки кинофотоматериалови в других устройствах, в которыхинерционные свойства объективов регулирования позволяют применять позиционное регулирование с помощьюдвух регулирующих агентов, напримерхладоносителя и теплоносителя.Устройство может применяться, вчастности, при регулировании температуры,объектов,обладающих свойством самовыравнинания.Например,в устройстве автоматической стабилизации температуры, в котором имеетсяциркуляция раствора между баком итеплообменником, а датчик расположен после теплообменника (по направлению циркуляции) перед входомв бак при использовании позиционного регулятора колебания температуры раствора будут только на участке между теплообменником и датчиком, а н самом объекте регулирования, т.е. баке большой емкости(термостате), нследствие перемешивания раствора температура стабилизируется (самовыраннивается) и поддерживается постоянной с высокойточностью.Известны устройства для двухпозиционного регулирования температуры, содержащие последовательно включенные датчик, компаратори исполнительный элемент мгновенного действия 1 и 2 .Однако указанные устройствапригодны .только для управления одним агентом регулирования - хладоносителем или теплоносителем,Наиболее близким по техническойсущности является трехпозиционныйрегулятор температуры, содержащийодин датчик температуры, подключенный к входам компараторов верхнегои нижнего уровней, выходы которыхподключены к исполнительным элементам. При отклонении регулируемогопараметра от заданного на выходедатчика появляется сигнал разбалансаи в зависимости от знака рассогласования срабатывает компаратор верхнего или нижнего уровня, включаясоответствующий исполнительный элемент.3Между каждым компаратором и исполнительным элементом включен элемент совпадения, пропускающий сигнал с выхода компаратора на тиристорный исполнительный элемент только в начале полупериодов сетевогонапряжения (для запуска тиристоровбез излучения помехи в сеть) ГЗ,Такой трехпозиционнкй регуляторпредставляет по сути дела два двух-5 10 5 20 25 30 35 лируемый параметр поддерживается на заданном уровне.При изменении направления воздействия окружающей среды на регулируебО 40 45 50 55 позиционных устройства, регулирующих один объект, каждое своим исполнительным элементом, и управляемых от оцного датчика. А чтобы эти устройства не,мешали друг другу, между ними по уровню регулируемого параметра оставляют зону нечувствительности.Наличие эоны нечувствительности в трехпозиционных устройствах для регулирования является недостатком, который ограничинает точность регулирования. Цель изобретения - повышение точности регулирования температуры в широком диапазоне температур окружающей среды.Поставленная цель достигается тем, что устройстно для позиционного регулирования температуры, содержащее датчик температуры и подключенные к нему входами первый и второйкомпараторы, соединенные последовательно первые элемент И и исполнительный элемент и соединенные последовательно вторые элемент И и исполнительный элемент, содержит первыйи второй инверторы, включенные между выходами второго компаратора ипервым входом второго элемента Ии между выходом первого компаратора и вторым входом второго элемента И соответственно, причем выходыперного и второго компараторов подключены к первому и второму входампервого элемента И, а второй компаратор выполнен регенератинным.В изобретении используется физическое явление, заключающееся втом, что окружающая среда при воз-действии на объект регулирования вданный конкретный момент временизаставляет регулируемый параметруходить в одну вполне определеннуюсторону, т,е. у параметра появляется вполне определенная тенденция ухода от регулируемого уровня в данном направлении. Регенеративный компаратор имеет гистерезис передаточной характеристики. Он как бы регенерирует направление ухода сигнала, запоминая его. При этом он подключает к выходу обычного компаратора(нуль-орган) исполнительный элемент,компенсирующий воздействие окружающей среды так же, как при обычномдвухпозиционном регулировании, Регумый параметр в последующие моменты времени регенеративный компараторобнаружит это изменение направления и запомнит его, а к выходу обычногокомпаратора будет подключен другойисполнительный элемент, выбор которого обеспечат логические элементы.Таким образом величина регулируемого параметра поддерживается на заданном уровне. При этом зона нечувствительности исключается и точностьрегулирования обеспечивается болеевысокая, чем традиционными устройствами трехпозиционного регулирования.На фиг. 1 представлена функциональная схема устройства для пози-,ционного регулирования температурына фиг. 2 - временной график работыустройства.Устройство (фиг.1) содержит датчик 1 температуры, подключенный квходам первого компаратора 2 и второго регенеративного компаратора 3.Выход компаратора 2 соединен черезпервый элемент И 4 с первым исполнительным элементом 5. Регенеративный компаратор 3 подключен черезпервый инвертор б и второй элемент И7 к второму исполнительному элемен-ту 8. Выход компаратора 2 через второй инвертор 9 подключен к второмувходу второго элемента И 7, а выходрегенеративного компаратора 3 соединен с вторым входом первого элемента И 4. Циркуляционный насос 10обеспечивает непрерывную циркуляциюраствора через теплообменник 11 ибак 12, В качестве регенеративногокомпаратора можно использовать, например, операционный .усилитель сположительной обратной связью, т.е.пороговое устройство с положительной обратной связью, имеющее гистерезис передаточной характеристики.Устройство работает следующимобразом.Предположим, что необходимонагреть раствор до температуры,немного превышающей температуру окружающей среды, при которой тепловыделения циркуляционного насоса10 превышают теплоотдачу черезстенки системы в окружающую среду.При включении устройства на выходедатчика 1 появляется сигнал разбаланса отрицательной полярностибольшой амплитуды, в результате чего на выходах как компаратора 2,так и регенеративного компаратора3 появляются сигналы, соответствующие логической единице, которыезакроют элемент 7, а элемент 4 откроют, и сигнал раэбаланса поступит на первый исполнительный элемент 5, который откроет подачу теплоносителя,Температура регулируемого раство:ра начнет повышаться, и когда она достигнет заданной величины с в момент времени 21 (фиг.2), на выходе датчика 1 сигнал разбаланса перейдет через нуль, и компаратор 2 переключится, образовав на выходе сигнал, соответствующий логическому нулю. Последнее приведет кзакрыванию первого элемента И 4 ипервого исполнительного элемента5. Подача теплоносителя прекратится,однако вследствие тепловыделенийциркуляционного насоса температурабудет повышаться и достигнет верхнего уровня допустимого предела 10 1ь 1 С 1 Д, Поскольку регенеративный компаратор 3 настроен таким образом, что гистерезис его передаточной характеристики соответствуетили меньше поля допуска регулируемой 15 температурыь 1 од., то в момент временион переключится, и на еговыходе появится сигнал, соответствующий логическому нулю. Таким образом,на выходах компараторов 2 и 3 имеются сигналы, соответствующие логическому нулю. Оба этих сигнала посредством инверторов б и 9 инвертируютсяв сигналы, соответствующие логическим единицам на входах элемента 7, 25 в результате чего на его выходе появится сигнал, который включит второйисполнительный элемент 8, и хладоноситель начнет понижать температурураствора. В момент времени 1 температура достигнет заданной величины,на выходе датчика сигнал перейдетчерез нуль, компаратор 2 опять переключится, образовав на выходе логическую единицу, исполнительныйэлемент 8 выключится, и подача хладоносителя прекратится. В последующеевремя будет происходить двухпозиционное регулирование с помощью исполнительного элемента 8, посколькурегенеративный компаратор 3 уловил 40 тенденцию ухода температуры вверхи запомнил ее, закрыв при этом элемент И 4 и подав разрешающий сигнална включение элемента 7 и, соответственно, исполнительного элемента 8 45 и хладоносителя.Однако с течением времени, например при работе в вечернюю или ночнуюсмену, температура окружающей средыможет понизиться, тепловыделенийциркуляционного насоса окажется недостаточно для компенсации тепловыхпотерь, и температура раствора будетиметь тенденцию к понижению, В момент временитемпература дос тигнет нижнего допустимого пределаСзод - ь сзад, при этом регенерЫтивный компаратор 3 переключится, об-разовав логическую единицу ыа выходе. В результате этого разрешающий 60 сигнал на входе элемента 7 исчезнет,а на входе элемента И 4 появится, икомпаратор 2 начнет двухпоэиционноерегулирование с помощью исполнительного элемента 5, подавая в скстему теплоноситель й обеспечивая/нцова Коррект Составитель Л. Техред В,далеко едактор й Иускз е Заказ 9840/52ВНИ Тираж 874 осударственно аМ изобретений сква, Ж, Ра П сно ССР комитета открыти ская наб13035 д. 4/ лиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная,4 поддержание заданной температурыТаким образом, предлагаемое устройство для поэиционнбго регулирова.ния обеспечивает более точное регулирование, чем устройство трехпозиционного терморегулирования за счет исключения эоны нечувствительности. Кратковременные выбросы температул . лры в моментыи с 4 находятся в пределах допуска, но и они случаются только на малом промежутке между теплообменником и датчиком, но когда зта доза поступает в большой объем бака и перемешивается, то ее влияние будет ничтожным,