CS229586B1 - Regulátor teploty s bezpřekmitovým náběhem na žádanou hodnotu a vysokou přesností regulace - Google Patents

Abstract

Vynález se týká regulátoru teploty s bezpřekmitovým náběhem na žádanou hodnotu a vysokou přesností regulace. Podstatou vynálezu je to, že za zesilovač odchylky Jsou zařazeny obvody pro omezení maximální a minimální hodnoty signálu, obvod pro doplňkovou změnu zesílení signálu a obvod pro přeměnu řídicího napěťového signálu na proudový signál, přičemž před řídicím vinutím transduktoru je zařazen ochranný obvod. Pec je dále vybavena dalším nezávislým čidlem a pomocným obvodem s paměťovým relé pro nevratné vypnutí spínače topení pece při překročení nastavené teploty. Vynález se dá uplatnit například u strojů na zkoušení materiálů za teplo — tzv. creepové zkoušky.

Description

Vynález se týká regulátoru teploty s bezpřekmitovým náběhem na žádanou hodnotu a vysokou přesností regulace, používaného především pro regulaci teploty v peci při zkoušení materiálů za tepla — tzv. creepové zkoušky.

V řadě průmyslových zařízení se vyžaduje, aby náběh regulované veličiny na žádanou hodnotu proběhl bez překmitu a aby regulovaná veličina byla udržována na žádané hodnotě s vysokou přesností. Tak je tomu ku příkladu u strojů na zkoušení materiálů za tepla — tzv. creepové zkoušky. Zkoušený vzorek je umístěn v peci, jejíž teplota je udržována regulátorem na žádané hodnotě. Tuto žádanou hodnotu, například teplotu, je nutno dodržet s vysokou přesností, danou příslušnými normami. Náběh na žádanou teplotu musí probíhat bez překročení žádané teploty, aby nebyl zkoušený vzorek znehodnocen a aby byly zachovány podmínky stanovené normami.

Dále se požaduje, aby při poruše regulátoru nebo napájecího zařízení topení pece se učinil zásah, který by zabránil znehodnocení vzorku.

V současné době jsou pro tyto účely používány regulátorry s různými přenosovými vlastnostmi. Tyto regulátory jsou složité, obtížně se nastavují a často neumožňují splnit požadavky dané příslušnými normami. Regulátory jednoduchého provedení nesplňují uvedené požadavky.

Pro regulaci výkonu pece se používají často transduktory, jejichž indukčnost a přechodové děje při zapínání a vypínání způsobují poruchy napájecích elektronických obvodů. _

Většina stávajících regulátorů nemá opatření, které by při poruše zabránilo event. přetopení pece.

Výše uvedené nedostatky jsou odstraněny regulátorem teploty s bezpřekmitovým náběhem na žádanou hodnotu s vysokou přesností regulace. Podstata vynálezu spočívá v tom, že za zesilovač odchylky je zařazen obvod pro omezení maximální hodnoty signálu, obvod pro omezení minimální hodnoty signálu, obvod pro doplňkovou změnu zesílení signálu a obvod pro přeměnu řídicího napěťového signálu na proudový signál, přičemž před řídicím vinutím transdukťoru je zařazen ochranný obvod. Pec je vybavena dalším nezávislým čidlem a pomocným obvodem s paměťovým relé pro nevratné vypnutí spínače topení pece při překročení nastavené teploty.

Takové uspořádání regulátoru umožňuje snadné nastavení požadovaného průběhu regulace a umožňuje dosáhnout bezpřekmitového náběhu na žádanou hodnotu teploty a dosahuje vysokou přesnost udržování žádané hodnoty teploty.

Výhodou tohoto uspořádání je také to, že obvody pro omezení maximální a minimální hodnoty signálu, obvod pro doplňkovou změnu signálu, ochranný obvod a pomocný obvod s paměťovým relé lze zařadit za běžné regulátory a tak také u nich lze dosáhnout uvedených vlastností, tj. bezpřekmitový náběh, vysokou přesnost regulace a použití výkonových stupňů, jejichž budicí charakteristika neprobíhá od nulové hodnoty budicího signálu.

Příkladné provedení regulátory teploty pece s bezpřekmitovým náběhem na žádanou hodnotu a vysokou přesností regulace je podle vynálezu znázorněno na přiloženém výkresu.

Signál z teplotního čidla 3, například termočlánku, umístěného v peci 1, je přiváděn na zesilovač 4 odchylky. Zesilovač 4 odchylky je tvořen operačním zesilovačem 23 v diferenciálním zapojení, který srovnává napětí z termočlánku 3, úměrné teplotě v peci 1 s napětím, daným polohou potenciometru 24 žádané hodnoty. Zesílení diferenciálního zesilovače 23 je řízeno plynule potencicmetrem 25. Zesílená hodnota rozdílu obou napětí je přiváděna do obvodu 5 pro omezení maximální hodnoty signálu, tvořeného diodou 26 a potenci:metrem 27. Tento obvod 5 omezuje hodnotu přiváděného napěťového signálu na hodnotu napětí, daného polohou potenciometru 27. Dioda 28 zamezuje pronikání napětí z obvodu 5 d: obvodu 4. Signál z obvodu 5 je přiváděn do obvodu 6 pro omezení minimální hodnoty signálu, tvořeného diodou 36 a potenciometrem 31.

Obvod 6 způsobuje, že hodnota signálu neklesne pod hodnotu napětí, daného polohou potenciometru 31. Odpor 29 zamezuje ovlivňování obvodu 5 obvodem 6. Signál z obvodu 6 je v obvodu 7 doplňkově zesílen nebo zeslaben, v případě nakresleném na schématu zeslaben pomocí potenciometru 32 a odporu 33.

Upravený napěťový signál je v převodníku 8 přiveden na neinvertující vstup operačního zesilovače 36 a je převeden na proud tím způsobem, že v sérii s řídicím vinutím transduktoru je zapojen odpor 38, na němž se vytvcří napětí úměrné proudu, tekoucímu tímto vinutím. Pomocí smyčky zpětné vazby se toto napětí přivádí na invertujíčí vstup operačního zesilovače 36. Na výstupu operačního zesilovače 36 vznikne napětí úměrné rozdílu napětí mezi oběma vstupy. Vlivem zpětné vazby se proud tekoucí odporem 38 zvětšuje nebo zmenšuje tak dlouho, až se napětí na obou vstupech operačního zesilovače 36 sobě rovnají. Výsledkem je, že proud v řídicím vinutí transduktoru 10 je úměrný vstupnímu napětí do převodníku 8. Tranzistor 37 zesiluje signál z operačního zesilovače 36 a tranzistor 39 je výkonový tranzistor, umožňující řídit větší hodnoty proudu, potřebné pro ovládání transduktoru. Kondenzátor 40 upravuje přenos zpětnovazební smyčky. Odpor 45 nastavuje pracovní bod tranzistoru 37. Odpory 43, 44 jsou pracovní odpory zesilovače 37 a z odporu 43 je řízen výkonový tranzistor 39. Odpor 49 chrání výstup operačního zesilovače 36 a dioda 47 zamezuje pronikání záporného napětí do báze tranzistoru 37 při přechodových stavech, například při zapnutí přístroje.

Na výstup převodníku 8 napětí na proud je připojeno přes ochranný cbvod 9 řídicí vinutí transduktoru 10, který napájí topení 2 pece 1.

Proti překročení teploty vzorku při poruše elektronických nebo jiných obvodů je v peci umístěno druhé nezávislé čidlo 11 teploty, například termočlánek, které je napojeno na pomocný obvod 12 vybavený paměťovým relé, které svými kontakty vypne výkonový spínač 13 v obvodu topení 2 pece 1. Paměťové relé lze vrátit do polohy, kdy neblokuje obvod topení 2 pece 1 pouze ručně, prostřednictvím tlačítka 14 odblokování topení 2 pece 1, nikoliv pouhým, například opětovným zapnutím síťového napájení. Za-

Claims (1)

1. PŘEĎME'

   Regulátor teploty s bezpřekmitovým náběhem na žádanou hodnotu a vysokou přesností regulace, vyznačený tím, že za zesilovač (4) odchylky je zařazen obvod (5) pro omezení maximální hodnoty signálu, obvod (6) pro omezení minimální hodnoty signálu, obvod (7) pro doplňkovou změnu zesílení signálu a obvod (8) pro přeblokování topení 2 pece 1 je signalizováno akusticky nebo světelně signalizací 15.

   Ochranný obvod 9 pracuje tak, že dioda 16 zabraňuje zpětnému pronikání napětí z obvodu transduktoru 19, odpor 17 a Zenerova dioda 18 snižují napěťové špičky na hodnotu Zenerova napětí. Tato hodnota je vyšší, než je napětí, přicházející z převodníku 8 napětí na proud do řídicího vinutí transduktoru 10. Činnost cchranného obvodu 9 podporuje ještě kapacita 19. Odpor 20 a dioda 21 zkratují napěťové špičky opačné polarity, než dodává převodník 8 napětí na proud do řídicího vinutí transduktoru 10.

   Regulátor teploty pcdle vynálezu lze použít mimo uvedený případ i pro regulaci biologických nebo chemických procesů, které jsou citlivé na překročení nastavené hodnoty.

   VYNÁLEZU měnu řídicího napěťového signálu na proudový signál, přičemž před řídicím vinutím transduktoru (10) je zařazen ochranný obvod (9) a pec (1) je vybavena dalším nezávislým čidlem (11) a pcmocným obvodem (12) s paměťovým relé pro nevratné vypnutí spínače topení (2) pece (1) při překročení nastavené teploty.

   1 list výkresů