Трехпозиционный регулятор температуры

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 0 2 19 59 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТ АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУкохозяйственьство СССР /19, 1974. тво СССР /19 1974. ЛЯТОР ТЕМя к устройо к позицигическихения являетания устационный реполнириле СУДАРСТВЕННЫЙ, НОМИТЕТ ССС ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЦТ(71) Оренбургский сельсный институт(54) ТРЕХПОЗИЦИОННЫИ РЕГУ ПЕРАТУРЫ(57) Изобретение относит ствам автоматики, а имен онным регуляторам технол параметров. Целью изобре ся повьппение точности за вок температуры. Трехпоз гулятор температуры содержит источник питания переменного тока, исполнительные органы, ключи, элементы сравнения, измерительную схему иэлементы обратной связи. Измерительная схема включает в себя задатчикитемпературы, выполненные в виде резисторов и переключателей, задатчикизоны нечувствительности, термистор,резисторы и диоды. Задатчики зонынечувствительности также выполнены ввиде резисторов и переключателейдействующих комбинаций состояний переключателей, задатчиков температурыи зоны нечувствительности. Задаетсясрабатывание соответствующих исполнительных элементов. Регулятор позволяет осуществлять независимое за"дание уставок для каждого истельного органа. 1 з.п, ф-лы50 55 Изобретение относится к устройствам автоматики, .а именно к позиционным регуляторам технологическихпараметров, и может быть использовано для трехпозиционного управленияисполнительным механизмом, регулирующим подачу хладоносителя или теплоносителя к объекту регулирования.Цель изобретения - повышение точности задания уставок температуры.На чертеже изображена принципиальная схема терморегулятора,Трехпозиционный регулятор температуры применяется для регулирования температуры в тегпице и содержит источник 1 питания переменноготока, два исполнительных органа 2 и3, в качестве которых использованысоответственно катушка магнитногопускателя 2, включающая электродвигатель нагревателя (не показан) икатушка магнитного пускателя Э, включающая электродвигатель вентилятора(не показан), два ключа 4 и 5, выполненных на тиристорах, два элемента 6 и 7 сравнения, измерительнуюсхему 8, два элемента 9 и 10 обратной связи.Измерительная схема 8 содержитзадатчики 11 и 12 температуры, задатчики 13 и 14 эоны нечувствительности, термистор 15, помещенный вконтролируемую среду, резисторы 16,17 и 18, Причем равные по величинерезисторы 17 и 18 образуют соответственно с термистором 15 и резистором 6 делители напряжения, диоды19-22.Элемент 9 обратной связи состоитиз размыкающего контакта 23 и замыкающего контакта 24, связанных с магнитным пускателем 2 электродвигателянагревателя,Элемент 10 обратной связи состоит из размыкающего 25 и замыкающего26 контактов, связанных с магнитнымпускателем Э электродвигателя вентилятора.Причем одни иэ выводов размыкающих контактов 23 и 25 являются соответственно первыми входами элементов 9 и 10, а одни иэ выводов замыкающих контактов 24, 26 - вторымивходами элементов 9 и 10 обратнойсвязи, а другие выводы контактов 23и 24 и другие выводы контактов 25 и26 образуют соответственно выходыэлементов 9 и 10 обратной связи. 5 10 15 го 25 30 35 40 45 В данном примере задатчик 11 состоит из резистора 27, 28 и 29, соединенных с соответствующими переключателями 30, 31 и 32, задатчик 12 - из резисторов 33, 34 и 35 и переключателей 36, 37 и 38, задатчик 13 - из резисторов 39,40 и переключателей 41, 42, а задатчик 14 - из резисторов 43, 44 и переключателей 45 и 46.Причем одни из выводов резисторов 27, 28 и 29 и ЭЭ, 34 и 35, а также 39, 40 и 43, 44 соединены между собой и заземпены, а другие выводы подключены соответственно к выходам переключателей 30, 31, 32 и 36, 37, 38, а также 41, 42 и 45, 46, первые входы которых соединены между собой и являются соответственно первыми входами задатчиков 11-14. Вторые входы переключателей 30, 31, 32, 36, 37, 38, 41, 42, 45 и 46 соединены между собой.и являются соответственно вторыми входам, задатчиков 11-14.Проводимость резисторов 27, 33, 49 и 43 одинакова и равна е, проводимость резисторов 28, 34, 40, 44 одинакова и равна 2 з;, проводимость резисторов 29, 35 одинакова и равна 4 е. Следовательно соотношение проводимостей равно 1:2:2.Каждый из элементсв 6 и 7 сравнения состоит соответственно из диода 47 и 48, катод которого является соответственно первым входом элемента 6 и 7 сравнения, диода 49 и 50, анод которого является соответственно вторым входом элемента 6 исравнения, диода 51 и 52 и конденсатора 53, 54. Прием катод диода 51, 52 и один из выводов конденсатора 53, 54 являются соответственно первым выходом элемента 6 и 7 сравнения.Вторые выводы конденсаторов 53, 54 являются соответственно вторыми выходами элементов 6, 7 сравнения и подключены к первому выводу источника 1 питания и заземлены. Источник 1 питания первым выводом соединен со входом ключей 4 и 5. Выходы ключей 4, 5 подсоединены соответственно через исполнительные органы 2, 3 ко второму выводу источника 1 питания, а управляющий входБ ключей - соответственно с первыми выходами элементов 6 и 7 сравнения. Первый вход элемента 6 сравнения сое 3 1260динен с первым выходом измерительной схемы 8.Один из выводов термистора 15 является первым выходом измерительной схемы 8, а второй вывод термистора 5 15 соединен с одним из выводов резистора 17, катодом диода 21 и анодом диода 22. Второй вывод резистора 17 является входом измерительной схемы 8, который подсоединен к вто- О рому выводу источника 1 питания и через последовательно соединенные резисторы 18, 16 - к второму выходу измерительной схемы 8.Точка соединения резисторов 16, 5 18 соединена с анодом диода 19 и катодом диода 20. Катод диода 19 соединен с первым входом задатчика 11 температуры, задатчика 13 зоны нечувствительности, элемента 9 обратной .20 связи, выход которОго подключен к второму входу задатчика 13 зоны нечувствительности, Выход задатчика 13 зоны нечувствительности совместно с .выходами задатчиков 11 и 12 темпера туры и задатчика 14 зоны нечувствительности подключены к первому выводу источника 1 питания.Катод диода 22 соединен с первым входом элемента 10 обратной связи, 30 1выход которого подключен к второму входу задатчика 14 зоны нечувствительности. Второй вход элемента 1 О обратной связи соединен с анодом дио да 20 и первым входом задатчика 12 температуры, вторым входом подключенного к катоду диода 22. Анод диода 21 соединен со вторыми входами задатчика 11 температуры и элемента 9 обратной связи, Второй выход изме- щ рительной схемы 8 соединен с вторым входом элемента 6 сравнения и первым входом элемента 7 сравнения, второй вход которого подключен к первому выходу измерительной схемы 8.Перед работой устройство тарируется на соответствие между значениями регулируемой температуры и положением переключателей 30, 31, 32, 36, 37, 38, 41, 42, 45, 46. Комбинацией состояния переключателей 30, 31, 32 и 41, 42 задатчика 11 температуры и задатчика 13 зоны нечувствительности задается тем- у пература, при которой происходит срабатывание магнитного пускателя 2 электродвигателя нагревателя. 927 4Комбинацией состояния переключателей 36, 37, 38 и 45, 46 задается температура, при которой происходит срабатывание магнитного пускателя 3 электродвигателя вентилятора,Разность температур, при которыхпроисходит срабатывание исполнительного органа 2 (3), определяет зону,нечувствительности задаваемых температур,Задание уставок для каждого исполнительного органа осуществляетсянезависимо.Устройство работает следующим образом.Допустим по технологическим условиям необходимо, чтобы:- электродвигатель нагревателявключался при температуре Т,1, длякоторой проводимость резисторов,шунтирующих термнстор 15, должна бытьравна Зя, а проводимость резисторов,шунтирующих резистор 16, должна бытьравна 7 п;- электродвигатель нагревателяотключался при температуре Т, длякоторой проводимость резисторов,шунтирующих термистор 15, должнабыть равна 2 я, а проводимость ре.зисторов, шунтирующих резистор 16,должна быть равна 88;- электродвигатель вентиляторавключался при температуре Тз, длякоторой проводимость резисторов, шунтирующих термистор 15, должна бытьравной 98, а проводимость резистора,шунтирующего резистор 16, должнабыть равна 18;- электродвигатель вентилятора отключался при температуре Т , термистор 15 при этом должен быть зашунтирован резисторами, суммарная проводимость которых составляет 68, а резистор 16 эашунтирован резисторамис суммарной проводимостью 4 я.Для того, чтобы в исходном состоянии получить суммарные проводимостиуказанной выше величины, необходимопереключатели 32, 31, 41, 37, 38,45, 46 и 42 установить в единичноеположение.В исходном состоянии температураконтролируемой среды и термистора 15мала, малы проводимость и ток термистора 15. На выходе элемента 6сравнения - положительный потенциал, а на их выходе элемента 7 сравнения - отрицательный. Открывается12609Фключ 4, включает магнитный пускатель и переключает контакты 23 и 24.При отрицательной полуволне тока термистор 15 зашунтирован диодом 21, резистором 28, проводимость которого 28, и резистором 39, проводимость которого составляет я, т.е. суммарной проводимостью Зя.Резистор 39 подключается параллельно резистору 28 посредством за ьыкающего контакта 24. При этом резистор 16 зашунтирован диодом 20, резисторами 33 и 35, проводимость которых (18-4) 5 я, и резистором 44 с проводимостью 28 т,е, суммарной 15 проводимостью ц.При положительной полуволне тока термистор 15 зашунтирован диодом 22 и резисторами 34 (28) и 43 (я), т.е. суммарной проводимостью 38. 20При этом резистор 16 зашунтирован диодом 19 и проводимостью я, образованной резисторами 29, 2 (4 я+8) и резистором 40 (2 я). Температура термистора 15 вследствие того, что 25 магнитный пускатель 2 двигателя нагревателя включен, будет расти до температуры Т . После достижения равенства отрицательного тока термистора 15 и положительного тока резис- З 0 тора 16 конденсатор 53 зарядится отрицательно, закроется ключ 4, который отключит катушку магнитного пускателя 2 электродвигателя нагревателя. Магнитный пускатель 2 электродвигателя нагревателя установит, в исходное состояние контакты 23 и 24. В результате этого проводимость я(39) задатчика 13 переключится с шунтирования термистора 15 на шунтирова ние резистора 16, т.е. проводимость, шунтирующая термистор 15, станет равной 2 я, а шунтирующая резистор16 - равной 8 я (+8) и температура срабатывания регулятора установится 45 Т . При этом напряжение на термисторе 15 возрастает, а на резисторе 16 уменьшается, что приводит к еще большему увеличению отрицательного тока термистора 15 по абсолютной ве личине, увеличению отрицательного потенциала обкладки конденсатора 53 и еще более надежному запиранию ключа 4.Так как магнитный пускатель 2 55 электродвигателя нагревателя отключен, температура начнет понижаться, уменьшаться проводимость и ток тер 27 ьмистора 15. Когда температура снизится до Т , отицательный ток термистора 15 уменьшится до величиныположительного тока резистора 16. Навход ключа 4 поступит положительныйпотенциал, ключ 4 откроется, включив магнитный пускатель 2 электродвигателя нагревателя, Сработают контакты 23 и 24 элемента обратной свя"зи и вновь произойдет переключениепроводимости я резистора 39 с шунтирования резистора 16 на шунтирование термистора 15.Это переключение увеличит уставкусрабатывания регулятора снова до Т.Ввиду того, что шунтирующая термистор 15 проводимость увеличится, апроводимость, шунтирующая резистор16 уменьшится, отрицательный токтермистора .станет по абсолютной величине еще меньше положительного тока резистора 16. Это приведет к ещебольшему увеличению положительногозаряда конденсатора 53, и ключ 4по-прежнему открыт.Так как электродвигатель нагревателя включен, температура контролируемой среды и термистора будет расти до значения Т. В момент равенства токов термистора 15 и резистора16 закроется ключ 4. Цикл работы регулятора повторится.В том случае, когда температуратермистора 15 снова достигнет температуры Т и магнитный пускатель 2электродвигателя нагревателя отключится, а температура (несмотря наэто) продолжает расти иэ-за действия других источников тепла (солнечной радиации, скопления людей и т.п),то на обкладку конденсатора 54 поступает положительный ток термистора15 через диод 50 и отрицательный токрезистора 16 - через диод 48.Ключ 5 закрыт и контакты 25, 26находятся в исходном состоянии.Термистор 15 при положительной полуволне тока зашунтирован диодом 22,резисторами 34, 35, суммарная проводимость которых 6 я (28+48),Кроме того, он зашунтирован резисторами 43, 44, подкпюченными через размыкающий контакт 25. Проводимость этих резисторов Зя (8+2).Таким образом, общая проводимость,шунтирующая термистор 15, равна 9 я.Проводимость резистора 30, шунти.рующего резистор 16, равна 8.При отрицательной полуволне токатермистор 15 зашунтирован диодом 21,резисторами 29, 28 (4 я+2 я). Крометого, он зашунтирован резисторами 39и 40, подключенными через замыкающий контакт 24,Таким образом, общая проводимость, шунтирующая термистор 15, равна 9 я.Резистор 16 при отрицательной полуволне тока зашунтирован резистором33, имеющим проводимость я.При таком состоянии задатчикав12, 14 положительный ток термистора5 увеличится при увеличении температуры и станет равным по абсолютнойвеличине отрицательному току резистора 16 при температуре Тз. В этотмомент конденсатор 54 эарядится положительно и под действием положительного потенциала, поступающего с выхода элемента 7 сравнения, откроетсяключ 5, включив вентилятор. Одновременно произойдет переключение кон.тактов 25, 26, и резисторы 43, 44 пе реключатся с шунтирования термистора 15 на шунтирование резистора 16Положительный ток термистора 15 вэтом случае увеличится, а отрицательный ток резистора 16 уменьшится, что 30приведет к еще большему возрастаниюположительного заряда конденсатора54, и ключ 5 по-прежнему открыт. Проводимость, шунтирующая резистор 16,станет равной 4 я; образовано проводимостью резисторов 33, 44, 43(я+я+2 я).Проводимость, шунтирующая термистор 15, станет равной 6 я. Температура срабатывания реГулятора будет соответствовать Т,. Когда температурасреды в теплице и термистора 15уменьшится под действием вентилятора до температуры Т 4, произойдетотключение магнитного пускателя 3 45электродвигателя вентилятора, контакты 25, 26 вернутся в исходноесостояние. При этом резисторы 43,44 переключатся снова на шунтирование термистора 15. Вновь, суммарная 50проводимость, шунтирующая термистар15 станет равной 9 я, т.е. температура срабатывания регулятора установится Т з .В дальнейшем, если температураначнет лавышаться и достигнет значения Т, вновь включится вентилятор,под действием которого температура среды уменьшится да Т , и если будетУуменьшаться (под действием внешних факторов) и достигнет значения Т1 включится магнитный пускатель 2 электродвигателя нагревателя.Диапазон температур от Т до Т, определяет дифференциал (разность уставок) трехпозиционного регулятора температуры.Диапазон температур от Т до Т определяет зону нечувствительности магнитного пускателя 2 электродвигателя нагревателя, а диапазон температур от Т до Т - зону нечувст- . вительности магнитного пускателя 3 вентилятора. Величина эоны нечувствительности и ее верхняя и нижняя границы определяются комбинацией состояний переключателей задатчиков 11, 12 температуры и задатчиков 13, 14 зоны нечувствительности.Формула изобретения1.Трехпозиционный регулятор температуры, содержащий два элемента обратной связи, источник питаний переменного тока, первый вывод которого заземлен и соединен с входами двух ключей, выходы которых подключены соответственна через первый и второй исполнительные органы к второму выводу источника питания, а управляющий вход каждого из ключей - соответственно к выходамдвух элементов сравнения, вторые выходы которых заземлены, а выходы элементов сравнения соединены с выходами измерительной схемы, содержащей первый задатчик температуры и датчик температуры, выполненный в виде термистора, один из выводов которого является первым выходом измерительной схемы, при этом каждый элемент сравнения содержит конденсатор, один из выводов которого является вторым выходом измерительной схемы, а т л ич а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения точности задания уставок температуры и снижения количества включений исполнительных органов, в измерительную схему введены второй задатчик температуры, два задатчика зоны нечувствительности, четыре диода и три резистора, причем первый вывод первого резистора соединен свторым выводом термистора, а второй вывод этого резистора является вхо 1260927дом измерительной схемы, который подключен к второму выводу источникапитания и через последовательно соединенные второй и третий резистэрык второму выходу измерительной схемы, а точка соединения второго итретьего резисторов соединена с ано -дом первого диода и катодом второгодиода, катод третьего диода и анодчетвертого диода присоединены к второму выводу термистора, катод третьего диода и анод четвертого диодаприсоединены к второму выводу термистора, катод первого диода соединен спервыми входами первого задатчикатемпературы, первого задатчика зонынечувствительности и первого элемента обратной связи, выход которого подключен к второму входу первогозадатчика зоны нечувствительности,выход которого совместно с выходамидвух задатчиков температуры и второго задатчика зоны нечувствительностизаземлены, при этом катод четвертогодиода соединен с первым входом второго элемента обратной связи, второй вход которого соединен с анодомвторого дйЬда и первыми входами второго эадатчика зоны нечувствительности и второго задатчика температу- ЗОры, к второму входу которого подключен катод четвертого диодаа выходвторого элемента обратной связи подключен к второму входу второго задатчика зоны нечувствительности, приэтом анод третьего диода соединен свторыми входами первого задатчикатемпературы и первого элемента. обратной связи, причем второй выход измерительной схемы соединен с вторым входом первого элемента сравнения и первым входом второго элемента сравнения, к второму входу которого подключены первые выход измерительной схемы и вход первого элемента сравнения, при этом в каждый элемент сравнения введены три диода, аноды двух из которых и катод третьего диода совместно с другим выводом конденсатора являются первым выходом элемента сравнения, причем в каждом элементе сравнения катод второго диода подключен к первому выводу конденсатора, аанод третьего диода является вторым входом элемента сравнения.2. Регулятор по п.1, о т л и - ч а ю щ и й с я тем, что, каждый из задатчиков выполнен в виде и количества резисторов, одни из выводов которых соединены между собой и явля- ются выходом задатчика, а другие выводы подключены соответственно к выходам п переключателей, первые входы которых соединены между собой и являются первым входом задатчика, вторые входы - вторым входом задатчика, а каждый из элементов обратной связи, связанных с соответствующим исполнительным органом, выполнен в ниде размыкающего и замыкающего контактов, один вывод каждого из которых является соответственно первым и вторым входами элемента обратной снязи, а другой вывод является выходом элемента обратной связи.Составитель Я .Гречишниковедактор А.Долинич Текред А.Кравчук Корректор О.Луговая 8 ТиражНИИПИ Госудапо делам из13035, Москв аказ 5 Подписноеомитета СССР ственно етен Жи открытииаушская наб., д.4/5 изводственно-полиграфическое предприятие, г.Ужгород,ул.Проектная,4