Устройство для программного регулирования температуры инерционных объектов

(56) Авторское свиМ 1010606, кл. 6 0Авторское свиМ 1182495, кл. 6 0 и П.П.Татаев детельство СССР 5 О 23/19, 1980. детельство СССР 5 Р 23/19, 1981. НОГО НЕРСО С) ГосудАРственное пАтентноВедомство сссР(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПРОГРАММ РЕГУЛИРОВАНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ И ЦИОННЫХ ОБЬЕКТОВ(57) Изобретение относится к программному регулированию температуры при комбинированном нагреве под пайку двухоболочковых цилиндрических или квазицилиндрических конструкций. Цель изобретения - повышение точности регулирования температуры. Устройство для программного регулирования температуры инерционных объектов содержит быстродействующий контур регулирования температуры, состоящий из программного задатчика с релейным и аналоговым выходами, последний иэ которых подключен к одному из входов первого элемента сравнения, к другому входу которого подключен датчик температуры, а к выходу - первый измерительный усилитель, а также из последовательно соединенных первого исполнительного механизма и внутреннего нагревателя, инерционный контур регулирования, состоящий из первого датчики перепада температуры, выполненного в виде дифференциально включенных термодатчиков, один из которых установлен в той же точке конструкции объекта, что и датчик температуры быстродействующего контура, а другой - на инерционной части объекта, первого эадатчика перепада температуры,1817070 А 1 подключенных к входам второго элемента сравнения, и подключенного к его выходу второго измерительного усилителя, а также второго датчика перепада температуры, выполненного в виде дифференциально включенных термодатчиков, один из которых установлен на инерционной части объекта, а другой - на наружном нагревателе, второго задатчика перепада температуры, подключенных к входам третьего элемента сравнения, к выходу которого подключены последовательно соединенные третий измерительный усилитель, развязывающий диод, вычитатель, второй исполнительный механизм и наружный нагреватель, причем второй вход вычитателя соединен с выходом источника опорного сигнала. Новым в устройстве является введение в него генератора импульсного сигнала, выполненного на источнике постоянного сигнала и КС-контуре, порогового блока с зоной нечувствител ьности и релейным выходом в виде замыкающих на границах зоны нечувствительности контактов, и коммутатора иэ двух реле по числу замыкающих контактов порогового блока и четырех ключей, первый иэ которых состоит из параллельно включенных первых замыкающих контактов реле, второй и третий -иэ последовательно соединенных соответственно первых и вторых размыкающих контактов реле, четвертый - из последовательно соединенных четвертых и пятых замыкающих контактов тех же реле коммутатора, причем свободные концы четвертого и пятого замыкающих контактов первого реле соединены со свободными концами четвертого и пятого замыкающих контактов второго реле крест-накрест. а минусовый и плюсовой выводы источника постоянного сигнала генератора импульсного сигнала подключены к свободным концам четвертого и пятого замыкающих контактов1 817070 теля, 1 ил. 10 20 25 30 40 первого реле, в общий выводы четвертых и пятых контактов обоих реле подключены к ВС-цепочке, обмотка первого реле коммутатора подключена к сети через последовательно соединенные первый замыкающий контакт порогового блока и контакт релейного выхода программного задатчика, обмотка второго реле коммутатора - через последовательно соединенные второй замыкающий контакт порогового блока и контакт релейного выхода программного Изобретение относится к средствам автоматического регулирования и мажет быть использована для программного регулирования температуры при комбинированном нагреве пад пайку двухобалочковых цилиндрических или квазицилиндрических конструкций, внутри которых, например, расположен индукционный нагреватель, а снаружи - электронагреватель сопротивления, причем коэффициент линейного расширения материала внутренней оболочки, как правило, значительно больше, чем коэффициент линейного расширения материала наружной оболочки.Цель изобретения - повышение точности регулированич,На чертее изображена структурная схема устройства для программного регулирования температуры инерционных объектов.Быстродействующий контур регулирования включает в себя программный задатчик 1, состоящий из аналоговой части 2 с аналоговом выходам и части 3 с релейным выходом. Аналоговый выход программного эадатчика 1 подключен к одному из входов первого элемента 4 сравнения, к другому входу которого подключен датчик 5 температуры. К выходу же элемента 4 сравнения подключен первый измерительный усилитель 6, выход которого через первый ключ, состоящий из двух параллельно включен ных первых замыкающих контактов КЧ 1-2 и КЧ 2-2 реле КЧ 1 и КЧ 2 коммутатора 7, подсоединен непосредственно ко входу порогового блока 8, а через последовательна соединенный третий ключ. состоящий из двух последовательно соединенных размыкающих контактов КЧ 1-3 и КЧ 2-3 тех же реле КЧ 1 и КЧ 2 коммутатора 7, - на второй вход вычитателя 9, к этому же входу блока 9 подключены также выходы источника 10 опорного сигнала и ЯС-контура блока 11, а через второй клепач, состоящий иэ двух паследовазадатчика, информационный вход порогового блока связан с выходом второго измерительного усилителя, выход первого измерительного усилителя подключен через второй ключ к входу первого исполнительного механизма. к которому через первый ключ подключен выход второго измерительного усилителя, соединенный через третий ключ с выходом ВС-контура генератора импульсного сигнала и вторым входом вычитательно соединенных размыкающих контактов КЧ 1-2 и .Ч 2-2 реле КЧ 1 и КЧ 2 коммутатора 7, - к исполнительному блоку 12, к выходу которого подключен внутренний нагреватель 13,Инерционный контур регулирования состоит из первого датчика 14 перепада температуры, выполненного в виде дифференциально включенных термодатчиков 15 и 16, один из которых установлен в тай же точке конструкции объекта, что и датчик 5 температуры быстродействующего контура, а другой 16 на инерционной части объекта, первого задатчика 17 перепада температуры, подключенных ко входам второго элемента 18 сравнения, к выходу которого подсоединены последовательно соединенные второй измерительный усилитель 19, третий ключ, состоящий из последовательно соединенных размыкающих контактов КЧ 1-3 и КЧ 2-3, подключенный ко второму входу вычитателя 9.Контур компенсации инерционности состоит из второго датчика 20 перепада температуры, выполненного в виде дифференциально включенных термодатчиков 21 и 22, один из которых установлен на инерционной части объекта, а другой 22 на наружном нагревателе, второго задатчика 23 перепада температуры, подключенных ко входам третьего элемента 24 сравнения, к выходу которого подключены последовательно соединенные третий измерительный усилитель 25, развяэывающий диод Д 1, подключенный к первому входу вычитателя 9, к выходу которого подключены последовательно соединенные второй исполнительный механизм 26 и наружный нагреватель 27. К выходу измерительного усилителя 19 подключен, пороговый блок 8, с зоной аЬ нечувствительности и релейным выходом в виде замыкающих на границах зоны нечувствительности контактов ЗК 1 и ЯК 2, подключенных последовательно с катушками реле КЧ 1 и КЧ 2, расположенных в коммутаторек сетевому питанию А, й 220 В, 50 Гц).Генератор 11 импульсного сигнала состоит из источника 28 постоянного сигнала, подключенного к ЙС-контуру 29), состоящего и." резисторов Й 1, Й 2, емкости С 2 через четвертый ключ, состоящий из последовательно соединенных четвертых и пятых замыкающих контактов тех же реле КЧ 1 и КЧ 2 коммутатора, причем свободные концы четвертого и пятого замыкающих контактов первого реле соединены со свободными концами четвертого и пятого замыкающих контактов второго реле, а минусовцй и плюсовой выводы блока 28 подключены соответственно к свободным концам четвертого и пятого замыкающих контактов первого реле, а общие выводы четвертых и пятых контактов обоих реле подключены к ЙС-контуру, нагрузкой которого является переменный резистор ЙЗ.Устройство для программного регулирования температуры инерционных обьектов работает следующим образом,Пусть температуры Тан и Тн, соответственно внутренняя и наружная, возрастают линейно по программе, Перепад температур Т = Тан - Тн равен допустимому по технологии, Пус ь в какой-то момент времени произошло отклонение температуры Тн, она уменьшилась.В этот же момент при срабатывании ЯК 2 происходит отключение измерительной части быстродействующего контура - блоки 1 - 4 - 5 - б от исполнительной части 12 - 13 и образуется новый контур 14 - 17 - 18-19-12-13,Итак, ЧзадО 14, Где Озад - величина сигнала задания перепада температур и О 14 - величина сигнала, пропорциональная текущему перепаду температур на внутренней и наружной сторонах конструкции,Поскольку Ои - ОзадО, рассогласование положительное, то в результате функционирования комбинированной системы регулирования произойдет уменьшение внутренней Тан конструкции. Р то же время при.включении ЯК 2 замыкаются контакты КЧ 2-4 и КЧ 2-5, В генераторе импульсного сигнала 11 источник 28 подключается к ЙС-конауру, с выхода (ЙЗ) которого сигнал положительной полярности поступает на второй вход вцчитателя 9.На входе блока 26 увеличивается сигнал и напряжение на наружном нагревателе возрастает, Увеличивается температура на наружной оболочке. Таким образом, одновременно происходит уменьшение температуры внутренней оболочки и возрастаниенаружной, Перепад уменьшится.Таким образом, налицо воздействие наконструкцию двух тепловых потоков, наруж 5 ного - усиленного и внутреннего - ослабленного, Это регулирование перепадатемпературы происходит до тех пор, покаошибка регулирования не будет превышатьзаданной величины. В этом случае контакт10 ЯК 2 отключится. Структура устройства дляпрограммного регулирования температурыинерционных объектов восстанавливается впервоначальное состояние. Источник 38 отключается от ЙС-контура генератора им 15 пульсного сигнала. Тем не менее сигнал навыходе генератора импульсного сигнала какое-то время еще существует. Он уменьшается в процессе разряда емкости, образуязадний фронт импульса, Разряд емкости со 20 измерим по времени синерционностьюобьекта управления инерционного контура,Перепад восстанавливается за счет изменения температуры обеих оболочек с максимальным бцстродействием. При25 повторении подобных возмущений илииных, то вновь повторится такая схема отработки рассогласования. Отработка идет короткими импульсами, по скользящемурежиму, что обеспечивает высокое качество30 отработки возмущения.Аналогично работает устройство в точкепереходного процесса, характеризующейсяотрицательным перерегулированием, т.е.перепад температуры между двумя оболоч 35 ками станет меньше заданной величины,Включается контакт ЯК 1. И все повторяетсяв той же последовательности, только функционирует группа контактов реле КЧ 1 порогового устройства 8. Внутренняя40 оболочка нагревается. Источник 28 подключается к ЙС-контуру через ключ КЧ 1-4и КЧ 1-5, Полярность импульса меняетсяна обратную, Сигнал на выходе вцчитателя 9 уменьшается,45 Напряжение на нагревателе 27 снижается. Наружная оболочка охлаждается. Таким образом, на обе оболочки оказываетсявоздействие противоположно направленными тепловыми потоками,50 Быстродействие воздействия контуроввозрастает и повышается точность регулирования. При получении заданной величиныперепада температур между оболочкамиконтакт ЯК 1 разомкнется. Структура устрой 55 ства восстанавливается,Зона нечувствительности аЬ пороговогоустройства 8 градуируется предварительнов температуре.Таким образом, с прецизионной точностью во всех режимах, в переходном, и в10 20 30 40 кратчайшее время, при возмущениях, поддерживается перепад температуры между двумя оболочками паяемой конструкции, надежно обеспечивая технологические условия пайки конструкций,Ф ор мул а изобретен ия Устройство для программного регулирования температуры инерционных объектов, содержащий быстродействующий контур регулирования, состоящий из программного эадатчика с релейным и аналоговым выходами, последний из которых подключен к одному иэ входов первого элемента сравнения, к другому входу которого подключен датчик температуры, а к выходу - первый измерительный усилитель, а также из последовательно соединенных первого исполнительного механизма и внутреннего нагревателя, инерционный контур регулирования, состоящий из первого датчика перепада температуры, выполненного в виде дифференциально включенных термодатчиков, один из которых установлен в той же точке конструкции объекта, что и датчик температуры, быстродействующего контура, а другой - на инерционной части объекта, первого задатчика перепада температуры, подключенных к входам второго элемента сравнения, и подключенного к его выходу второго измерительного усилителя, а также второго датчика перепада температуры, выполненного в виде дифференциально включенных термодатчиков, один из которых установлен на инерционной части объекта,а другой - на наружном нагревателе, второго задатчика перепада температуры, подключенных к входам третьего элемента сравнения, к выходу которого подключены последовательно соединенные третий иэмерительный усилитель, раэвязывающий диод, вычитатель, второй исполнительный механизм и наружный нагреватель, причем второй вход вычитателя соединен с выходом источника опорного сигнала, о т л и ч аю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности устройства, оно содержит генератор импульсного сигнала, выполненный на источнике постоянного сигнала и ВС-конту- . ре, пороговый блок с зоной нечувствительности и релейным выходом в виде замыкающих на границах зоны нечувствительности контактов, и коммутатор иэ двух реле по числу замыкающих контактов порогового блока и четырех ключей, первый из которых состоит из параллельно включенных первых замыкающих контактов реле, второй и третий - из последовательно соединенных соответственно первых и вторых размыкэющих контактов реле, четвертый - из последовательно соединенных вторых и третьих замыкающих контактов первого и второго реле, причем в нем неподвижный контакт третьего замыкающего контакта второго реле соединен с перекидным контактом второго замыкающего контакта первого реле, при этом обмотка первого реле коммутатора подключена к сети через последовательно соединенные первый замыкающий контакт порогового блока и контакт релейного выхода программного задатчика, обмотка второго реле коммутатора - через последовательно соединенные второй замыкающий контакт порогового блока и контакт релейного выхода программного задатчика, информационный вход порогового блока связан с выходом второго измерительного усилителя, выход первого измерительного усилителя подключен через второй ключ к входу первого исполнительного механизма, к которому через первый ключ подключен выход второго измерительного усилителя, соединенный через третий ключ с выходом ВС-контура генератора импульсного сигнала и вторым входом вычитателя, первый вывод источника постоянного сигнала соединен с первым входным выводом ВС-контура через третий замыкающий контакт первого реле коммутатора, а второй вывод- с вторым входным выводом ВС-кон-, тура через второй замыкающий контакт первого реле коммутатора,1817070 Составитель Г. МурашовТехред М,Моргентал Корректор Н, Коро Кулако едакт оизводственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 Заказ 1722 ТиражВНИИПИ Государственного комитета113035, Москва, Ж Подписноезобретениям и открытиям при ГКНТ СССРаушская наб., 4/5