Устройство для регулирования температуры

) 6 05 0 23/19 Е 2 юл. У 29ич, А.И.Пелканов,В.Ф.Петрушенко88,8)видетельство СССР05 П 23/22, 1980.идетельство СССР05 В 23/19, 1984.ДЛЯ РЕГУЛИРОВАНИЯ оматиратурыля стае крио таново оп ос ем, что ач алъ- интегра 15, поль 17 мощелю, анао адат- ьный ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕ(57) Изобретение касается аческого регулирования темпеи может быть использовано д,и измерения их избыточной хизводительности. Повышениерегулирования достигается т Изобретение относится к автоматическому регулированию температуры и может быть использовано для стабилизации температуры в зоне кри статирования холодильных установок и измерения их избыточной холодопроизводительности.Цетью изобретения является повышение точности устройства.На чертеже представлена функциональная схема устройства.Схема содержит датчик 1 и з чик 2 температуры, дифференциал усилитель 3, первый 4 и второй 5 эле менты сравнения, первый 6 и второй 7 усилители, исполнительный. элемент 8 в регулятор температуры, содержащийдатчик, задатчик, соединенные свходами дифференциального усилителя,первый элемент сравнения, подклю-.ченный своим входом к выходу первогоусилителя, нагреватель, счетчик,соединенный своим счетным входом свыходом генератора, а выходом - свходом ЦАП, блок начальной установки,сумматор и интегратор, введены второй усилитель, запоминающий элемент,второй элемент сравнения, измерительмощности АЦП, пороговый блок, формирователь управляющих сигналов. с соответствующими связями, обеспечивающие вычисление среднего значения мощности, выделяемой на нагревателе, еепоследующую уставку и преобразованиеее текущего значения в цифровой код.1 з еп еф лы 1 1 иле(нагреватель), счетчик 9, генератор 10 импульсов, циФроаналоговыйпреобразователь 11, блок 12 нной установки, сумматор 1 3,тор 14, запоминающий элементроговый элемент 1 6, измеритености, подводимый к нагреватлого-цифровой преобразователь 18,выход 19 индикации, Формирователь20 управляющих сигналов, содержащийформирователь 21 импульсов, триггер22, элемент И-НЕ 23.Устройство для регулирования температуры работает следующим образомПосле подачи напряжения питаниятриггер 22 формирователя 20 управ 1583927ляющих сигналов устанавливается по входу К блоком 1 2 начальной установки в нулевое состояние. Запоминающий элемент 15, интегратор 14 и счетчик 9 обнулены. При.наличии разности вы 5 ходных сигналов датчика 1 и задатчика 2 температуры дифференциальный усилитель 3 находится в ограничении, его выходное напряжение поступает через сумматор 13 на второй вход первого ,элемента 4 сравнения. Усилителем 6 на нагревателе 8 устанавливается максимальная мощность, Происходит Форсированный разогрев терморегулируемо ,го объекта. Когда выходное напряжение дифференциального усилителя 3 достигнет величины срабатывания порогового элемента 1 6, равной, например, нулю, на выходе последнего Формируется пе" 20 ,репад уровня логической "1" в уровень логического "0". По этому перепаду в момент временина выходе формирователя 21 импульсов появляется сигнал уровня 0 , устанавливающий 15 триггер 22 в единичное состояние. На выходе элемента И-НЕ 23 устанавливаетф. ся уровень "0", снимающий запрет по выходу К счетчика 9. Заполнение счетчика 9 осуществляется импульсамй опорной частоты генератора О. В это же время нулевое напряжение диффе ренциального усилителя 3 проходит через сумматор 13 на вход элемента 4 сравнения и устанавливает на нагревателе 8 величину мощности, равную нулю. Происходит охлаждение объекта,В момент времени С при повторном достижении температурй объекта заданного значения на выходе дифферен" 40 циального усилителя 3 напряжение изменяет знак и на нагревателе 8 устанавливается мощность, определяемая величиной этого напряжения. Начиная . от момента времени й, счетчик 9 под считывает число импульсов генератора опорной частоты, определяющее величину периода 7 колебания разности температур относительно нулевого значения.50СЬ фгде С -.момент времени следующегопревышения темпеРатУРы объекта заданного значения.Интегратор 14 в течение периодаинтегрирует значение выходного напряжения измерителя 1 7 мощности, где Г - частота генератора 10.При этом в течение времениполученное нагревателем 8 количество энергии Ц соответствует теплоэнергетическому балансу системы,Элемент 5 сравнения, усилитель 7 образуют дифференциальное усилительное устройство с цифроаналоговым преобразователем 11, используемым в качестве управляемого кодом делителя напряжения, в цепи отрицательной обратной связи.Выходное напряжение Гусилителя 7 определяется 1 щ (11, -0)К, (2) где 11 - выходное напряжение ин 1тегратора 14;Б - выходное напряжение цифроаналогового преобразователя 1 1;К, - коэфФициент усиления, образованного элементомсравнения 5 и усилителем7 дифференциального усилителя,При этом выходное напряжение 11 цифроаналогового преобразователя 11 определяется значением Н кода счетчика 10 Ю- =ПИМ(4) Выходное напряжение интегратора 14 определяет количество энергии Я, переданной нагревателю 8 в течение времениТЭ - й, равного длительности периода затухающих колебаний разности температур. В момент времени Сэпо перипадупорогового элемента 16.из в "0" на выходе формирователя 21 импульсов появляется сигнал уровня "0".Выходной код счетчика 9 поступает на вход цифроаналогового преобразова" теля 11 и соответствует времени , периода колебания разности температур датчикаи задатчика 2 относительно нуля. Значение кода Б счетчика 9 к моменту времени йз определяется какл, (1)Т 3л.15 азрядиость цифроаналогового преобразователя 11. 839240 45 50 55 Подставив выражение (4) в (2)получают Мгде -- сопз 1 апТа определяемая часГ1ь тотой опорного генератораи разрядностью цифроаналогового преобразователя 11.Выходное напряжение Ц интеграто . ра 14 к моменту времени с э определяется, какЦ, - К 2 3 Р,ас - К,Ц (7) где Р, - текущее значение мощности,выделяемой нагревателем 8;К 2 - коэффициент преобразованияизмерителя 17 мощности.В момент времени с выходное напря 3.жение усилителя 7 определяется как и соответствует значению средней мощности теплоэнергетического баланса терморегулируемой системы.По выходному сигналу элемента И-НЕ 23 в момент времени йосуществляется перезапись выходного напряжения ц 2 усилителя 7 в запоминающий элемент 15, последующий сброс интегратора 14 и счетчика 9 в исходное состояние.Ба первом входе сумматора 13 уста-. навливается с выхода запоминающего элемента 15 значение вычисленной средней мощности. Дальнейшее регулирование происходит, например, по про.порциональному закону, причем изме,нение выходного сигнала дифференцчального усилителя 3 определяет соот,ветствующее ему приращение подводи,мой к нагревателю мощности Р. При минимальных колебаниях температуры объекта, определяемых гистерезисом порогового элемента 16, производится периодическое измерение подводимой к, нагревателю мощности и перезапись ее значения в запоминающий элемент 15. При отсутствии экстремальных изменений теплопритоков значение мощности на нагревателе 8 является оптимальным и колебаний температуры объекта и задавемой мощности на нагревателе 8 не происходит, В этом случае наступает переполнение счетчика 9, формирование формирователем 20 сигналов 51очередной перезаписи для запоминающего элемента 15, сброса интегратораи счетчика 9.На выходе аналого-цифрового преобразователя 18, являющегося выходом 10 9 индикации, устройства, формируетсяцифровой код, соответствующий значению выделяющейся на нагревателемощностиТаким образом, повьппается точностьрегулирования температуры благодаряустанавливаемому значению выделяемойна нагревателе активной мощности, определяющей теплоэнергетический баланссистемы.20 Кроме того, уменьшено время выходасистемы регулирования на заданный уровень благодаря тому, что уже по окончании первого периода колебаний разности температур объекта и задатчика 25 определяется требуемая уставка активной мощности на нагревателе для обеспечения необходимого баланса системы,В течение периода колебаний и в установившемся режиме используется про порциональный закон регулирования,что в совокупности с уставкой на нагревателе вычисленного среднего значения мощности обеспечивает высокуюустойчивость устройства независимоот теллофизических свойств терморегулируемого объекта и их изменения. Формула изобретения 1. Устройство для регулирования температуры, содержащее датчик и за" датчик температуры, соединенные с . входами дифференциального усилителя, последовательно соединенные первый элемент сравнения, первый усилитель и нагреватель, а также счетчик, соединенный своим счетным входом с выходом генератора импульсов, а выходом - с входом цифроаналогового преобразователя, блок начальной установки, сумматор и интегратор, .о т л и - ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности устройства, в него введены последовательно соединенные вторые элемент сравнения и усилитель и запоминающий элемент, соеди ненный выходом с первым входом сумматора, а входом - с аналоговым входом цифроаналогового преобразователя,1583927 оставитель Л. Птенцов ктор И. Шулл ед Л, Олийнык рректо ул енко 58 Подписноета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССЖ, Раушская наб., д, 4/5 Тиражвенного коми113035, Моск ака ВНИИПИ Госуда 1 роиэводственно-издательский комбинат "Патент", г.Ужгород, ул. Гагарина формирователь управляющих сигналов,измеритель мощности, подводимой кнагревателю, аналого-цифровой преобразователь, выход которого являетсявыходом индикации, пороговый элемент,к выходу которого подключен информационный вход Фор.лрователя управляющих сигналов, а к входу - выход дифференциального усилителя и второйвход сумматора, к выходу которогоподключен первый вход первого элемента сравнения, вторым входом соединенного с выходом измерителя мощности, подводимой к нагревателю, с входом .аналого-цифрового преобразователяи входом интегратора, вход сбросакоторого соединен с входом управлениязапоминающего элемента, входом установки счетчика с выходом формирователя управляющих сигналов, установочным входом соединенного с выходом блок а нач аль ной ус тановки, входом соединенного с выходом переполнения счетчика, причем выход аналогоцифрового преобразователя соединен спервым входом второго элемента сравнения, второй вход которого связанс выходом интегратора,2. Устройство по и. 1, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что формирователь управляющих сигналов содержит формирователь импульсов, вход которого является входом Формирователя, триггер К-вход которого является установочным входом, элемент И-НЕ, выход которого является выходом формирователя управляющих сигналов, причем первый вход элемента И-НЕ соединен с выходом триггера, а его второй вход - с Я-входом триггера и выходом формирователя импульсов.