CS229586B1

CS229586B1 - Temperature controller with no-load start-up and high control accuracy

Info

Publication number: CS229586B1
Application number: CS468382A
Authority: CS
Inventors: Jiri Ing Jilek
Original assignee: Jiri Ing Jilek
Priority date: 1982-06-24
Filing date: 1982-06-24
Publication date: 1984-06-18

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.The invention relates to a temperature controller with a non-overshooting start-up to the desired value and high control accuracy. The essence of the invention is that after the deviation amplifier there are circuits for limiting the maximum and minimum signal values, a circuit for additional change of signal amplification and a circuit for converting the control voltage signal into a current signal, while a protective circuit is included before the control winding of the transducer. The furnace is further equipped with another independent sensor and an auxiliary circuit with a memory relay for irreversible switching off of the furnace heating switch when the set temperature is exceeded. The invention can be applied, for example, to machines for testing materials for heat — so-called creep tests.

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.The present invention relates to a temperature regulator with an undisturbed rise to a set point and a high control accuracy, used primarily for controlling the temperature in a furnace for testing hot materials - the so-called creep test.

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.In many industrial plants, it is required that the setpoint is ramped up without overshoot and that the setpoint is maintained at the setpoint with high accuracy. This is the case, for example, with machines for testing hot materials - the so-called creep tests. The test sample is placed in an oven whose temperature is maintained at the setpoint by the regulator. This set point, such as temperature, must be maintained with high accuracy given by the relevant standards. The set-point temperature must be allowed to rise without exceeding the set-point temperature in order to avoid degradation of the test sample and to maintain the conditions specified by the standards.

Dále se požaduje, aby při poruše regulátoru nebo napájecího zařízení topení pece se učinil zásah, který by zabránil znehodnocení vzorku.Furthermore, it is required that, in the event of failure of the furnace heater controller or power supply device, intervention is required to prevent sample degradation.

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.Currently, controllers with different transmission characteristics are used for this purpose. These controllers are complex, difficult to set up and often do not meet the requirements of the relevant standards. Simple design controllers do not meet these requirements.

Pro regulaci výkonu pece se používají často transduktory, jejichž indukčnost a přechodové děje při zapínání a vypínání způsobují poruchy napájecích elektronických obvodů. _Transducers are often used to regulate the furnace output, the inductance and transient events of which on and off cause disturbances in the power supply electronic circuits. _

Většina stávajících regulátorů nemá opatření, které by při poruše zabránilo event. přetopení pece.Most existing controllers do not have measures to prevent eventual failure. ovens overheating.

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.The aforementioned shortcomings are eliminated by a temperature controller with an undiluted rise to the setpoint with high control accuracy. SUMMARY OF THE INVENTION The amplifier comprises a circuit for limiting the maximum value of the signal, a circuit for limiting the minimum value of the signal, a circuit for changing the signal amplification and a circuit for converting the control voltage signal into a current signal. protective circuit. The furnace is equipped with another independent sensor and an auxiliary circuit with a memory relay for irreversibly switching off the furnace heater switch when the set temperature is exceeded.

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.Such an arrangement of the regulator allows easy adjustment of the desired control sequence and allows to achieve an undisturbed rise to the temperature setpoint and achieves a high accuracy of maintaining the temperature setpoint.

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.The advantage of this arrangement is also that the circuits for limiting the maximum and minimum values of the signal, the circuit for the additional signal change, the protection circuit and the auxiliary circuit with the memory relay can be classified as conventional controllers. , high control accuracy and use of power stages whose excitation characteristic does not run from zero excitation signal.

Příkladné provedení regulátory teploty pece s bezpřekmitovým náběhem na žádanou hodnotu a vysokou přesností regulace je podle vynálezu znázorněno na přiloženém výkresu.An exemplary embodiment of the furnace temperature controllers with an undisturbed rise to the set point and high control accuracy is shown in the accompanying drawing according to the invention.

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.A signal from a temperature sensor 3, for example a thermocouple located in the furnace 1, is applied to the deviation amplifier 4. The deviation amplifier 4 is formed by a differential amplifier operational amplifier 23 which compares the voltage from the thermocouple 3 proportional to the temperature in the furnace 1 with the voltage given by the position of the setpoint potentiometer 24. The amplification of the differential amplifier 23 is controlled continuously by the potentiometer 25. The amplified value of the difference between the two voltages is supplied to the circuit 5 to limit the maximum value of the signal formed by diode 26 and potentiometer: 27. The diode 28 prevents voltage from the circuit 5d: circuit 4. The signal from circuit 5 is applied to circuit 6 to limit the minimum value of the signal formed by diode 36 and potentiometer 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.Circuit 6 causes the signal value not to drop below the voltage value given by the position of potentiometer 31. Resistor 29 prevents circuit 6 from affecting circuit 5. 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.The adjusted voltage signal in the converter 8 is applied to the non-inverting input of the operational amplifier 36 and is converted to current in that a resistor 38 is connected in series with the control winding of the transducer to generate a voltage proportional to the current flowing there. By means of a feedback loop, this voltage is applied to the inverting input of the operational amplifier 36. At the output of the operational amplifier 36, a voltage proportional to the voltage difference between the two inputs is generated. Due to the feedback, the current flowing through the resistor 38 increases or decreases until the voltages at both inputs of the operational amplifier 36 are equal. As a result, the current in the control winding of the transducer 10 is proportional to the input voltage to the transducer 8. The transistor 37 amplifies the signal from the operational amplifier 36 and the transistor 39 is a power transistor allowing to control the larger current values needed to control the transducer. The capacitor 40 regulates the transmission of the feedback loop. Resistor 45 sets the operating point of transistor 37. Resistors 43, 44 are the working resistors of amplifier 37, and resistor 43 controls the power transistor 39. Resistor 49 protects the output of operational amplifier 36 and diode 47 prevents negative voltage from entering the transistor 37 in transient conditions, e.g. switch on the device.

Na výstup převodníku 8 napětí na proud je připojeno přes ochranný cbvod 9 řídicí vinutí transduktoru 10, který napájí topení 2 pece 1.The control winding of the transducer 10, which supplies the heating 2 of the furnace 1, is connected to the output of the voltage to current converter 8 via a protective circuit 9.

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-A second independent temperature sensor 11, for example a thermocouple, is connected to the sample temperature in case of failure of electronic or other circuits in the furnace, for example a thermocouple connected to an auxiliary circuit 12 equipped with a memory relay. can be returned to a position where the heating circuit 2 of the furnace 1 is not only blocked manually by means of the button 14 to unlock the heating 2 of the furnace 1, not merely, for example by switching the mains power on again. For-

Claims

WE'RE GOING '

Temperature regulator with an on / off setpoint and high control accuracy, characterized in that the deviation amplifier (4) includes a circuit (5) for limiting the maximum value of the signal, a circuit (6) for limiting the minimum value of the signal, circuit (7) the additional signal amplification change and the circuit (8) for blocking the heating 2 of the furnace 1 is signaled acoustically or by a light signaling 15.

The protective circuit 9 operates in such a way that diode 16 prevents the voltage from coming back from the transducer circuit 19, the resistor 17 and the Zener diode 18 reduce the voltage spikes to the value of the Zener voltage. This value is higher than the voltage coming from the voltage to current transducer 8 to the transducer 10 control winding. The operation of the protective circuit 9 still supports the capacitance 19. The resistor 20 and the diode 21 short the voltage peaks of opposite polarity to the voltage to current transducer 8 the control winding of the transducer 10.

The temperature controller according to the invention can also be used to control biological or chemical processes which are susceptible to exceeding the set point.

SUMMARY OF THE INVENTION The invention relates to a control voltage transformer for a current signal, wherein a protective circuit (9) is provided upstream of the transducer control winding (10) and the furnace (1) is equipped with another independent sensor (11) and a power relay (12). heating (2) of the furnace (1) when the set temperature is exceeded.

1 sheet of drawings