RU106019U1

RU106019U1 - INSTALLATION FOR MODELING AUTOMATIC TEMPERATURE CONTROL SYSTEMS

Info

Publication number: RU106019U1
Application number: RU2011105802/12U
Authority: RU
Inventors: Михаил Анатольевич Борисов; Вячеслав Андреевич Мишин; Николай Иванович Скворцов; Инна Витальевна Тойдерякова
Original assignee: Михаил Анатольевич Борисов
Priority date: 2011-02-16
Filing date: 2011-02-16
Publication date: 2011-06-27

Abstract

Установка для моделирования систем автоматического управления температурой, содержащая корпус с установленными в него терморегулятором, вентилятором и эмулятором печи, состоящим из корпуса, прозрачной крышки и печатной платы, на которой смонтированы нагреватель, измеритель температуры, клеммные разъемы для подключения к сети питания и терморегулятору, светодиод для индикации протекания тока через нагреватель, отличающаяся тем, что в корпусе эмулятора печи выполнены две прорези шириной, равной расстоянию между крышкой и печатной платой, и длиной, равной внутреннему размеру длины крышки, а в корпус лабораторной установки смонтирован элемент, направляющий воздушный поток от вентилятора в одну из прорезей корпуса эмулятора печи. Installation for modeling automatic temperature control systems, comprising a housing with a temperature controller, a fan and an oven emulator, consisting of a housing, a transparent cover and a printed circuit board on which a heater, temperature meter, terminal connectors for connecting to a power supply and a temperature controller are mounted, LED for indicating the flow of current through the heater, characterized in that two slots are made in the furnace emulator body, equal to the distance between the cover and the printed circuit board oh, and with a length equal to the internal size of the length of the lid, and an element is installed in the laboratory installation case that directs the air flow from the fan into one of the slots of the furnace emulator case.

Description

Полезная модель относится к установкам для моделирования систем автоматического управления температурой в лабораторных условиях.The utility model relates to installations for modeling automatic temperature control systems in laboratory conditions.

Известно устройство - эмулятор печи ЭП10 [1], который используется в качестве объекта управления при наладке установок, функционирующих с применением терморегуляторов. Он используется при организации лабораторных работ в учебных заведениях, для изготовления различных экспериментальных стендов и демонстрационных макетов, для проверки работы системы управления без подключения к реальному объекту. На печатной плате ЭП10 смонтированы встроенные нагреватель мощностью 10 Вт и измеритель температуры (термопреобразователь сопротивления ТСМ 50М), клеммные разъемы для подключения к сети питания (220 В) и терморегулятору, а также светодиод для индикации протекания тока через нагреватель (при включении нагрева). Печатная плата смонтирована в корпус, на который герметично установлена и закреплена с помощью винтов прозрачная крышка, что позволяет видеть устройство эмулятора, но в то же время предотвращает возможность проникновения внутрь и получения ожога или удара электрическим током. Печатная плата фиксируется в корпусе за счет ее прижима к корпусу крышкой. Поэтому длина печатной платы выполнена больше длины крышки, что также позволяет использовать ее клеммные разъемы без снятия крышки. Для удобства монтажа ширина печатной платы выполнена меньше чем ширина крышки.A device is known - the emulator of the furnace EP10 [1], which is used as a control object for the commissioning of installations operating with the use of temperature controllers. It is used in the organization of laboratory work in educational institutions, for the manufacture of various experimental stands and demonstration models, for testing the operation of the control system without connecting to a real object. A built-in 10 W heater and a temperature meter (TCM 50M resistance temperature transducer), terminal sockets for connecting to a power supply network (220 V) and a temperature regulator, as well as an LED to indicate the flow of current through the heater (when heating is turned on) are mounted on the EP10 circuit board. The printed circuit board is mounted in a housing on which a transparent cover is sealed and fixed with screws, which allows you to see the emulator device, but at the same time prevents the possibility of penetration inside and getting burns or electric shocks. The printed circuit board is fixed in the housing due to its pressure on the housing cover. Therefore, the length of the printed circuit board is made greater than the length of the cover, which also allows the use of its terminal connectors without removing the cover. For ease of installation, the width of the printed circuit board is less than the width of the cover.

Недостатком конструкции данного эмулятора является медленное охлаждение нагревателя после его отключения естественным путем за счет теплообмена с окружающей средой. Он не может быть использован при моделировании процессов принудительного охлаждения нагретых изделий, что имеет место, например при закалке сталей. Кроме этого при проведении лабораторных работ тратится время на остывание нагревателя для возврата в исходное состояние, с которого начинается использование эмулятора для моделирования следующим пользователем.A drawback of the design of this emulator is the slow cooling of the heater after it is switched off naturally due to heat exchange with the environment. It cannot be used in modeling the processes of forced cooling of heated products, which is the case, for example, during hardening of steels. In addition, during laboratory work, time is spent cooling the heater to return to its original state, from which the use of the emulator for modeling by the next user begins.

Известно также устройство - лабораторный стенд для изучения работы терморегулятора с применением эмулятора печи ЭП10 [2]. Возмущающим воздействием на объект управления, в качестве которого принят эмулятор печи ЭП10, является подача охлаждающего воздушного потока, который создается вентилятором, установленным на боковой стенке стенда.A device is also known - a laboratory bench for studying the operation of a temperature controller using an emulator of an EP10 furnace [2]. The disturbing effect on the control object, in which the emulator of the EP10 furnace is adopted, is the supply of a cooling air stream, which is created by a fan installed on the side wall of the stand.

Недостатком конструкции данного лабораторного стенда является отсутствие непосредственного контакта нагревателя с воздушным потоком, так как нагреватель находится внутри герметически закрытого крышкой корпуса. Поэтому воздушный поток не может использоваться для быстрого охлаждения нагревателя после его отключения и применяется в качестве источника возмущающего воздействия.A drawback of the design of this laboratory bench is the lack of direct contact of the heater with the air flow, since the heater is inside a hermetically sealed housing cover. Therefore, the air flow cannot be used to quickly cool the heater after it is turned off and is used as a source of disturbance.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является лабораторная установка для изучения двухпозиционного регулятора температуры [3]. В установке используются терморегулятор и эмулятор печи ЭП10. На прозрачную крышку эмулятора установлен дополнительно вентилятор, который создает воздушный поток. Воздушный поток непосредственно контактирует с нагревателем, что способствует его быстрому охлаждению после его отключения. Нагретый воздух при работе вентилятора отводится от нагревателя через прорези, изготовленные в крышке.The closest in technical essence and the achieved result is a laboratory setup for studying a two-position temperature controller [3]. The installation uses a temperature regulator and an emulator of an EP10 furnace. An additional fan is installed on the transparent cover of the emulator, which creates an air flow. The air flow is in direct contact with the heater, which contributes to its rapid cooling after it is turned off. Heated air during fan operation is discharged from the heater through slots made in the cover.

Недостатком конструкции данной лабораторной установки является ухудшение функциональных возможностей прозрачной крышки эмулятора печи ЭП10. Установленный на лицевую часть прозрачной крышки вентилятор закрывает элементы эмулятора, что ограничивает их видимость, а наличие прорезей в крышке приводит к нежелательному прямому воздействию горячего воздуха на пользователя.The design flaw of this laboratory setup is the deterioration of the functionality of the transparent cover of the emulator of the furnace ЭП10. A fan mounted on the front of the transparent cover covers the elements of the emulator, which limits their visibility, and the presence of slots in the cover leads to an undesirable direct effect of hot air on the user.

Задача, решаемая полезной моделью, заключается в разработке конструкции лабораторной установки, в которой осуществляется быстрое охлаждение нагревательного элемента эмулятора печи после его отключения без ухудшения функциональных возможностей конструктивных элементов эмулятора печи.The problem solved by the utility model is to develop the design of the laboratory installation, in which the cooling element of the furnace emulator is quickly cooled after it is turned off without compromising the functionality of the structural elements of the furnace emulator.

Для решения поставленной задачи используется лабораторная установка, содержащая корпус с установленными в него терморегулятором, вентилятором и эмулятором печи, состоящим из корпуса, прозрачной крышки и печатной платы, на которой смонтированы нагреватель, измеритель температуры, клеммные разъемы для подключения к сети питания и терморегулятору, светодиод для индикации протекания тока через нагреватель, в которой в корпусе эмулятора печи выполнены две прорези шириной, равной расстоянию между крышкой и печатной платой и длиной, равной внутреннему размеру длины крышки, а в корпус лабораторной установки смонтирован элемент, направляющий воздушный поток от вентилятора в одну из прорезей корпуса эмулятора печи.To solve this problem, a laboratory installation is used that contains a housing with a temperature controller, a fan and an oven emulator installed in it, consisting of a housing, a transparent cover and a printed circuit board on which a heater, temperature meter, terminal connectors for connecting to a power supply and a temperature controller are mounted, LED to indicate the flow of current through the heater, in which two slots are made in the furnace emulator body, with a width equal to the distance between the cover and the printed circuit board and a length equal to Cored oil length dimension lid, and in the laboratory setting element housing mounted guiding airflow from the fan in one of the slots housing emulator furnace.

Такая конструкция лабораторной установки позволяет эффективно охлаждать нагревательный элемент эмулятора печи после его отключения за счет его непосредственного контакта с создаваемым вентилятором воздушным потоком, который попадает во внутреннюю полость эмулятора через одну из прорезей в его корпусе без ухудшения функциональных возможностей конструктивных элементов эмулятора печи. Прозрачная крышка эмулятора печи позволяет видеть устройство эмулятора, но в то же время предотвращает возможность проникновения внутрь и получения ожога или удара электрическим током и препятствует нежелательному прямому воздействию горячего воздуха на пользователя. Горячий воздух выводится из внутренней полости эмулятора через вторую прорезь в его корпусе в полость, образованную корпусом лабораторной установки и ее лицевой панелью. При этом печатная плата эмулятора печи сохраняет свое исходное положение и размеры.This design of the laboratory setup allows you to effectively cool the heating element of the furnace emulator after it is turned off due to its direct contact with the air flow created by the fan, which enters the internal cavity of the emulator through one of the slots in its body without compromising the functionality of the structural elements of the furnace emulator. The transparent cover of the furnace emulator allows you to see the emulator’s device, but at the same time prevents the possibility of penetration into it and a burn or electric shock, and prevents the undesirable direct effect of hot air on the user. Hot air is discharged from the internal cavity of the emulator through a second slot in its body into the cavity formed by the body of the laboratory setup and its front panel. At the same time, the printed circuit board of the furnace emulator retains its original position and dimensions.

На фиг.1 изображен общий вид установки для моделирования систем автоматического управления температурой, на фиг.2 представлен разрез А-А фиг.1.Figure 1 shows a General view of the installation for modeling systems of automatic temperature control, figure 2 shows a section aa of figure 1.

Установки для моделирования систем автоматического управления температурой содержит корпус 1, на лицевую панель 2 которого установлены двухканальный терморегулятор 3 и эмулятор печи 4, состоящий из корпуса 5, прозрачной крышки 6 и печатной платы 7, на которой смонтированы нагреватель 8 с вставленным в него измерителем температуры 9, клеммные разъемы (на фиг. не показаны) для подключения к сети питания и терморегулятору 3 и светодиод 10 для индикации протекания тока через нагреватель. Корпус 5 эмулятора печи выполнен с двумя прорезями 11, ширина которых равна расстоянию между крышкой 6 и печатной платой 7. Длина прорезей 11 соответствует внутреннему размеру длины крышки 6. В корпусе 1 лабораторной установки смонтирован элемент 12, направляющий воздушный поток от вентилятора 13 в одну из прорезей 11 корпуса 5 эмулятора печи 4.Installations for modeling automatic temperature control systems includes a housing 1, on the front panel 2 of which there is a dual-channel temperature controller 3 and an oven emulator 4, consisting of a housing 5, a transparent cover 6 and a printed circuit board 7 on which a heater 8 is mounted with a temperature meter 9 inserted , terminal sockets (not shown in FIG.) for connecting to the power supply and thermostat 3 and LED 10 for indicating the flow of current through the heater. The body 5 of the furnace emulator is made with two slots 11, the width of which is equal to the distance between the cover 6 and the printed circuit board 7. The length of the slots 11 corresponds to the internal size of the length of the cover 6. In the case 1 of the laboratory installation, an element 12 is mounted that directs the air flow from the fan 13 to one of the slots 11 of the housing 5 of the furnace emulator 4.

Установки для моделирования систем автоматического управления температурой работает следующим образом.Installations for modeling automatic temperature control systems works as follows.

Двухканальный терморегулятор 3, установленный на лицевую панель 2 корпуса 1 установки для регулирования температуры включает нагреватель 8, установленный на печатную плату 7 эмулятора печи 4 или вентилятор 13 в зависимости от величины температуры, измеренной измерителем температуры 9. Если измеренная величина температуры меньше заданной, то автоматически включается нагреватель 8 и загорается светодиод 10 индикации протекания тока через нагреватель. Если измеренная величина температуры больше заданной, то автоматически включается вентилятор 13, воздушный поток от которого направляется элементом 12 в одну из прорезей 11 корпуса 5 эмулятора печи 4. Через прорезь 11 воздушный поток попадает во внутреннюю полость эмулятора печи 4, образованную прозрачной крышкой 6 и корпусом 5, охлаждает нагреватель 8 и выходит через вторую прорезь 11 во внутреннее пространство, образованное корпусом 1 установки и ее лицевой панелью 2.The two-channel thermostat 3 installed on the front panel 2 of the housing 1 of the temperature control unit includes a heater 8 installed on the circuit board 7 of the furnace emulator 4 or fan 13 depending on the temperature measured by the temperature meter 9. If the measured temperature is less than the set value, then automatically Heater 8 is turned on and the LED 10 indicating current flow through the heater lights up. If the measured temperature is greater than the set temperature, the fan 13 is automatically turned on, the air flow from which is directed by element 12 into one of the slots 11 of the furnace emulator housing 5 5. Through the slot 11, the air flow enters the internal cavity of the furnace emulator 4, formed by a transparent cover 6 and the housing 5, cools the heater 8 and exits through the second slot 11 into the inner space formed by the housing 1 of the installation and its front panel 2.

Опытные испытания установки для моделирования систем автоматического управления температурой показали, что время охлаждения нагревателя, после его отключения, с использованием вентилятора уменьшилось в 2 раза по сравнению со временем охлаждения нагревателя естественным путем за счет теплообмена с окружающей средой, при этом сохранены функциональные возможности всех конструктивных элементов эмулятора печи.Experimental tests of the installation for modeling automatic temperature control systems showed that the cooling time of the heater, after it was turned off, with the use of a fan, was reduced by 2 times compared to the cooling time of the heater in a natural way due to heat exchange with the environment, while maintaining the functionality of all structural elements furnace emulator.

Источники, принятые во внимание:Sources taken into account:

1. http://www.owen.ru/ Каталог продукции. Эмулятор печи ЭП10. 2010 г.1. http://www.owen.ru/ Product catalog. Emulator furnace EP10. 2010 year

2. http://www.owen.ru/ Лабораторный стенд для изучения работы программного регулятора ОВЕН ТРМ151. Балаковский институт техники, технологии и управления - филиал ГОУ ВПО Саратовского Государственного технического университета. 2010 г.2. http://www.owen.ru/ Laboratory stand for studying the operation of the software regulator Aries TPM151. Balakovo Institute of Engineering, Technology and Management is a branch of the GOU VPO of the Saratov State Technical University. 2010 year

3. http://www.owen.ru/ Лабораторная работа «Изучение двухпозиционного регулятора температуры». Томский политехнический университет. 2010 г.3. http://www.owen.ru/ Laboratory work "Study of the on-off temperature controller." Tomsk Polytechnic University. 2010 year

Claims

Installation for modeling automatic temperature control systems, comprising a housing with a temperature controller, a fan and an oven emulator installed in it, consisting of a housing, a transparent cover and a printed circuit board on which a heater, temperature meter, terminal connectors for connecting to a power supply and a temperature controller are mounted, LED to indicate the flow of current through the heater, characterized in that in the furnace emulator body there are two slots with a width equal to the distance between the cover and the circuit board oh, and a length equal to the internal size of the length of the cover, and an element is installed in the laboratory installation case that directs the air flow from the fan into one of the slots of the furnace emulator case.