CN2094078U

CN2094078U - 带有周期均衡器的位式pid温控仪

Info

Publication number: CN2094078U
Application number: CN 91216737
Authority: CN
Inventors: 郑梅甫
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1991-06-18
Filing date: 1991-06-18
Publication date: 1992-01-22

Abstract

本实用新型是一种用于生产过程恒温控制的带有周期均衡器的位式PID温控仪。它是在现有的位式PID温控仪的输入测量电路的输出端(或设定值输出端)与时间比例器的负反馈通道之间，接入一个工作周期均衡器。只有当在测量范围的低温段工作时，且继电器吸合时周期均衡器才将一附加电压叠加在负反馈电阻上，使继电器加倍提前释放，从而使低温段的温度波动量成倍减少，而高温段则仍保持原有良好的调节品质。

Description

本实用新型用于生产过程中恒温控制的带有周期均衡器的位式PID温控仪。

现有的位式PID温控仪，是将控制偏差信号经PID调节器进行PID运算后，经时间比例器和驱动器带动继电器吸合和释放。时间比例器的输出高、低电平占有的时间比与继电器吸、放时间比一致，且都正比于PID调节器的输出电压。位式PID温控仪的铭牌吸放周期Tm（即开环状态下吸、放时间比为一时的继电器吸、放周期）一般为40秒。不难计算，在极限状态下继电器的最短吸合时间为铭牌吸放周期的四分之一。实际工作时，由于PID的作用，恒温阶段的最短吸合时间要大一些，约为铭牌吸放周期的三分之一，即一般为十三秒。这样，当控制对象的加热装置的加热功率富裕量相当大时，则不管PID性能有多好，温度波动量都相当大，例如I型烘箱的温度范围为室温至300℃，所配电热丝功率为3.2KW，而欲将烘箱温度控制在比室温高30℃的数值上，大约只需0.14KW，故当3.2KW全部投入时富裕量高达20多倍，此时，即使继电器只吸合了十三秒钟，烘箱温度也会上升2℃，而此时因烘箱内外温差极小，停止加热后降温速度很慢。由此可见，低温段温度波动大，工作周期长（一般为5分钟以上）。而高温时由于加热功率富裕量少，烘箱内外温差大等原因，在位式PID工作时的恒温过程中，温度波动量要比低温段少一个数量级，约为±0.2℃，而工作周期大致与铭牌吸放周期相等，约为40秒。由此可见，若要想减少低温段的温度波动量，就只有成倍减少铭牌吸放周期。显然，这必然会导致高温段的工作周期成倍减小，造成高温段继电器工作太频繁，这是不允许的。因此，现有的位式PID温控仪无法解决低温段的温度波动量大与高温段的频繁工作的矛盾。

本实用新型的目的就在于针对现有技术的缺陷，向社会提供一种新的位式PID温控仪。

本实用新型的任务是这样实现的：在现有的位式PID温控仪中加入一个工作周期均衡器（以下简称周期均衡器）。它由外壳、面板，信号灯，接线端子板，输入测量电路，设定器，偏差放大器，PID调节器，时间比例器、驱动器、继电器及显示器等所组成。周期均衡器接在输入测量电路的输出端（或设定器的输出端，下同）与时间比例器的负反馈通道之间。该周期均衡器由IC₅、IC₆、R₂₉、R₃₀、R₃₁、R₃₂、R₃₃、R₃₄、R₃₅、D₈和D₉所组成。

由于本实用新型在时间比例器的反馈通道上接入一个周期均衡器，且受温度测量值（或设定值）和时间比例器输出电压的双重控制，只有当温度低于某一数值，且继电器吸合时，均衡器才输出一低电平，促使继电器成倍提前释放。除此之外周期均衡器都无输出（输出断路）。因而可成倍地缩短低温段继电器的吸合时间（即加热时间），从而使低温段的温度波动量成倍减少（低温段的工作周期也随之而成倍减少），而高温段的性能没有改变。这就起到了周期均衡作用，达到了在保持高温段温度波动小且不频繁的良好调节品质的前提下，成倍降低低温段温度波动量之目的。

图1是现有的位式PID温控仪方框图。

图2是带周期均衡器的位式PID温控仪的方框图。

图3是本实用新型的一种实施例。

下面结合附图对本实用新型作进一步的详细描述。

图3的温控仪是由外壳、面板、接线端子板、由R₁、R₂、R₃、R₄、R₅、R₆、R₇、R₈、R₉、C₁、C₂、W₁和IC₁所组成的输入测量电路，由R₁₀、R₁₁和W₂所组成的设定器、由R₁₂、R₁₃、R₁₄、R₁₅、R₁₆、W₉和IC₂所组成的偏差放大器，由R₁₇、R₁₈、R₁₉、C_D、C_I、W_I和IC₃所组成的PIC调节器、R₂₀、R₂₁、R₂₂、R₂₃、R₂₄、C₃和IC₄所组成和时间比例器，由R₂₆、C₄、BG和D₃所组成的驱动器、继电器J，由变压器B、D₄、D₅、D₆、D₇、C₅、C₆、C₇及IC₇、IC₈所组成的电源、由D₁、D₂及R₂₅所组成的信号灯，以及转换开关K和显示器（数显或动圈）所组成，周期均衡器接在测量电路的输出端与时间比例器的负反馈通道之间。周期均衡器由R₂₉、R₃₀、R₃₁、R₃₂、R₃₃、R₃₄、R₃₅、D₈、D₉、IC₅和IC₆等组成。测量信号（热电阻）经输入测量电路后，变成与摄氏温度成正比的电压信号U₀₁，与设定器所给定的电压U₅分别加入偏差放大器IC₂的输入端，转换成偏差信号U₀₂，该偏差信号经PID调节器进行PID运算后以电压形式输出U₀₃，然后输给时间比例器。根据U₀₃的极性及其大小，时间比例器输出高、低电平相间的脉冲信号u₀₄並经驱动器最后驱动继电器吸和放。继电器触点与外部电路相连，並由它控制加热装置加热与否，从而达到温度控制的目的。周期均衡器是根据被测温度（或设定温度）的高低通过控制时间比例器负反馈分压电阻R₂₄上的附加电压有和无，来控制继电器是否要提前释放。例如通过改变R₃₀或R₃₁阻值，将IC₅的同相输入电压U_T5预置在测量值为100℃所对应的U₀₁数值，即周期均衡器的变换点为100℃，则当测量温度（或设定温度）高于100℃时，IC₅输出负电平，IC₆相应输出正电平，故均衡器无输出。而当温度低于100℃时，IC₅输出正电平，此时若时间比例器输出正电平（即继电器释放时），IC₆输出正电平，均衡器仍无输出；若时间比例器输出为负电平（即继电器吸合时），IC₆输出负电平，並经D₉和R₃₅把负电压迭加在R₂₄上端，使R₂₄上端负电压增加数倍，进而使C₃加速放电，IC₄大大提前翻转，前后使继电器加倍速度释放，使加热时间成倍缩短。由此可见，加入一组周期均衡器后，将改善低温段的控制性能——波动量成倍减少，而高温段的控制性能不变，即仍保持波动量小，且继电器又不频繁工作。

Claims

1、一种用于恒温过程控制的带有周期均衡器的位式PID温控仪，它由外壳、面板、信号灯、接线端子板，输入测量电路、设定器、偏差放大器、PID调节器、时间比例器、驱动器及显示器所组成，其特征在于在输入测量电路的输出端(或设定器输出端)与时间比例器的负反馈通道间接入工作周期均衡器。

2、根据权利要求1所述的带有周期均衡器的位式PID温控仪，其特征在于所述的工作周期均衡器由R₃₀、R₃₁、R₃₂、R₃₄、R₃₅、D₈、D₉、IC₅、IC₆所组成。