Устройство для регулирования температуры

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИДЛИСТИцЕСКИРЕСПУБЛИК 680 19) 01) 151)5 С 05 Р 2319 ИСАНИЕ ИЗОБРЕТ ЕЛЬСТ 54) 57) НИ втом тиче мперату ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР К АВТОРСКОМУ СВ(56) Авторское свидетельство СССРУ 794620, кл. С 05 1) 23/24, 1979,Регулятор температуры РТ,ТУ 25-02, 341045, г, Камо, Арм.ССРКамприбор, паспорт. СТРОИСТВО ДЛЯ РЕГУЛИРАТУРЫзобретение относитсяому регулированию те в частности, больних инерционных объ ектов техники с электрическим подогревом, например, суиильных шкафов. Цель изобретения - увеличение точнос ти регулирования Устройство для рег лирования температуры содержит стабилизатор 1 тока, задатчик 3 температуры, датчик 4 температуры с резис торами 5, 6, 7, 8, усилитель 9 постоянного тока., Новым в устройстве является введение помимо основного р гулирующего канала 10 дополнительных регулируюцих каналов 10, присоединен ных параллельно к выходу усилителя 9 компараторы которых имеют разную зону гистерезиса, симметричную относительно уставки срабатывания. 2 ил.Изобретение относится к автоматическому регулированию температуры больших инерционных объектов техники с электрическим подогревом, в частности сушильных шкаФов, где температура сушки определяет время выдержки материала, в которых требуется перестройка регулируемой температуры в широком диапазоне. 10Цель изобретения - повышение точности устройства в случае применения его для инерционных объектов в широком диапазоне температур.На Фиг.1 изображена Функциональ ная схема устройства; па Фиг.2 - размещение и величины зон нечувствительности регулирующих каналов отно - сительно уставки срабатывания.Устройство содержит стабилизатор 20 1 тока, измерительный мост 2, содержащий задатчик 3 температуры, определяющий диапазон регулируемых температур, с подвижным контактом которого жестко связан указатель шкалы 25 устройства, датчик 4 температуры (термопреобразователь сопротивления),находящийся в регулируемой среде объекта, и резисторы 5 - 8, усилитель 9 постоянного тока, и регулирующих ка налов 10 (для сушильных шкаФов их практическое число 3 - 6), каждый из которых содержит компаратор 11 (нуль- орган),. имеющий опорное напряжение Б= 0 на операционном усилителе, ре гулирующий элемент 12, представляющий ключевую схему с усилением мощности сигнала и исполнительный элемент 13, представляющий электронагреватель сопротивления или группу электро.40 нагревателей, а также резистор 14 обратной связи усилителя 9 постоянного тока и резисторы 15 и 16 обратной связи компаратора 11.45Устройство работает следующим образом.Измерительный мост 2 (совместно с указателем шквалы) настраивается посредством подстроечных резисторов 5 и50 6, так, чтобы переключение компараторов из одного состояния в другое было симметричным относительно уставки, задаваемой задатчиком 3 по шкале устройства.Каждый из и-компартороВ имеет55 разную глубину положительной обратной связи, а отсюда разную зону нечувствительности, симметричную относительно 11 , т.е. компараторы имеют разные пороги срабатывания Би отпусРкания Боп, Компаратор и имеет наибольшую (может соответствовать нескольким градусам цельсия в рабочей зоне объекта) зону нечувствительности, т.е. наибольшие пороги срабатывания и отпускания, а первый компаратор - наименьшую зону нечувствительности, которая определяет зону нечувствительности, т.е. наибольшие пороги срабатывания и отпускания, а первый компаратор - наименьшую зону нечувствительности, которая определяет зону нечувствительности данного устройства. Интервалы между первым и последним порогами срабатывания и отпускания (Фиг.2) поделены на ипромежутков (ступеней), равномерно убывающих, начиная от первого порога, для более равномерного нарастания по абсолютной величине сигналаво времени при поочередном включении или отключении исполнительных элементов. Интервалы могут быть равными, если время нарастания сигнала не учитывать.При начальном включении объекта регулирования (Фиг.1), в котором находится датчик 4, измерительный мост 2 разбалансирован, так как температура объекта значительно ниже установленной на задатчике 3. Поэтому сигнал (напряжение) на выходе усилителя 9 значительно больше порога срабатывания П и-компаратора и тасЭ ким образом, срабатывают все компараторы, подключая через Регулирующие элементы 12 электронагреватели 13.По мере нагрева объекта температура в нем достигает значения, установленного на задатчике 3, и сигнал на выходе усилителя 9, поступающий с моста 2, меняет полярность на противоположную. С дальнейшим повышением температуры сигнал достигает порога отпускания первого компаратора, который, переключаясь, отключает через регулирующий элемент соответствующий электронагреватель. Процесс регулирования температуры в устройстве происходит по двухпозиционному закону и каналам, имеющим наименьшую зону нечувствительности,Остальные каналы служат для оптимизации работы большого инерционного объекта, т.е. для компенсации инер 1641)680ционности мощных нагревательных элементов.Функционирование этих каналов, ихвключение и отключение, происходиттолько в начале работы при подготовке объекта к поддержанию заданнойна задатчике температуры, т.е. приего разогреве.Если оставшееся число электронагревателей достаточно для дальнейшего повышения температуры, то сигнал на выходе усилителя 9 продолжаетрасти, но его увеличение замедляется во времени, так как нагрев объекта происходит меньшим числом электронагревателей, и, соответственно, увеличение температуры замедляется,Когда сигнал достигает порога отпускания вТорого компаратора, послед- р 0ний, переключаясь, через регулирующийэлемент отключает второй электронагреватель и, если количество подключенных электронагревателей продолжаетоставаться достаточным для увеличения 25температуры объекта, то температурас дальнейшим замедлением продолжаетрасти, увеличивая сигнал на выходеусилителя 9, пока не переключитсятретий компаратор.Рост температуры продолжается дотех пор, пока количество подключенных электронагревателей достаточнодля увеличения разогрева объекта.После отключения очередного элек 35трвнагревателя, когда количество тепла, отдаваемого объектом регулирования во внешнюю среду, превысит количество тепла, поступающего от оставшихся подключенными эле 1 тронагревателей, температура начнет медленнопонижаться. Когда температура объектадостигнет температуры, установленнойпо задатчику 3,сигнал на выходе усилителя 9 поменяет полярность и по достижении порога срабатывания первыйкомпаратор переключается, подключая,таким, образом, соответствующий емуэлектронагреватель.После этого температура объекта 50медленно начинает возрастать и через определенное время первый компаратор снова отключает электронагреватель,Итак, для любой заданной во всем 55диапазоне регулирования по задатчику3 температуры устанавливается определенное число постоянно подключенныхэлектронагревателей, а регулировка температуры происходит лишь одним -1 электронагревателем, который при своем подключении и отключении незначительно меняет температуру внутри объекта.Таким образом, за счет очень медленного нарастания и уменьшения температуры компенсируется большая инерционность электронагревателей сопротивления, т.е. после включения и отключения стабилизатора 1 температураобъекта практически не уходит за рамки, определенные зоной нечувствительности первого компаратора, а следовательно, зоной нечувствительностивсего устройства, которая в свою очередь является необходимой как для четкого переключения самих компараторов,так и для устойчивой работы устройства в условиях различного рода промышленных помех.Применение в устройстве нескольких электронагревателей (групп электронагревателей) с раздельным их подключением в работу от одного датчикатемпературы с симметричными и равными порогами срабатывания и отпускания позволяет, наряду с достаточнопростым схемным исполнением, подбирать оптимальный режим работы инерционного объекта с электрическим подогревом при различных уставках вшироком диапазоне регулирования температуры При этом точность подцержания температуры во всем диапазонезависит только от точности настройки измерительного моста (шкалы)устройства и установленной зоны нечувствительности и практически не зависит от инерционности электронагревателей, которая влияла бы на точностьподдержания температуры, если регулирование производить полным включением и отключением всех электронагревателей во всем диапазоне регулирования,Кроме того, если в качестве подключающей мощности электронагревательных элементов использовать магнитные пускатели, имеющие механические контакты, то увеличивается их срок службы за счет малого числа циклов срабатывания по сравнению с устройством, работающим с одним регулирующим элементом, в котором используется один или группа магнитных пускателей, и который подключает и отключает во время работы исполнительный эле1640680 Устройство для регулирования температуры, содержащее измерительный мост с датчиком и задатчиком температуры, подсоединенный одной диагонапью к стабилизатору тока и шине нулевого потенциала, а другой в : к усилителю постоянного тока, к выходу УС 00 ПЮКацэ ОБащыВония кафф,Л-1 1ь ВоМаксимовгунова Корректор Т.Мале Со ставит ел Техред С,М Редактор Н.Туп Заказ 1017 Тир НИИПИ Государственного к 113035, Мос( гамитета по изобретениям и открытиям прн ГКНТ СССква, Ж, Раушская наб., д. 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101 мент (электронагреватель или группу электронагревателей), равный по мощности всем исполнительным элементам данного устройства так как при таЭ 5 ком включении происходит частое срабатывание регулирующего элемента,приводящее к быстрому износу механических контактов магнитных пускателей. 1 ОФормула изобретения которого подключен регулирующий кана, выполненный в виде последовательно сопряженных компаратора с зонойнечувствительности, регулирующего элемента и исполнительного элемента,о т л и ч а ю щ е е с я тем, что,с целью повышения точности устройствав случае применения его для инерционных объектов в широком диапазоне тем-.ператур, в устройстве параллельно регулирующему каналу установлено и дополнительных регулирующих каналов,причем в каждом из последующих каналов зона нечувствительности компаратора превышает зону нечувствитель"ности компаратора предыдущего каналаи все они симметричны относительноуставки срабатывания.