RU2053542C1

RU2053542C1 - Thermal converter

Info

Publication number: RU2053542C1
Authority: RU
Inventors: Д.И. Дунаевский; Ю.М. Корбашов; В.С. Руд
Original assignee: Руд Владимир Сергеевич
Priority date: 1992-04-10
Filing date: 1992-04-10
Publication date: 1996-01-27

Abstract

FIELD: temperature controlling technique. SUBSTANCE: thermic converter includes the thermobattery 9, whose each section 8 is connected with the respective amplifier 7 and with the power source 12 through two groups of contacts 10, 11, being microprogram controlled in dependance upon a signal of the temperature pickup 1 and the pickup 2 of mass flowrate of a liquid flow, being thermostabilized. EFFECT: enhanced dynamic accuracy of temperature controlling. 1 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к устройствам для регулирования температуры и может быть использовано для термостатирования жидкостей в магистралях преимущественно аппаратуры медицинского назначения. The invention relates to devices for controlling temperature and can be used for thermostating of liquids in highways mainly of medical equipment.

Известны устройства для регулирования температуры, содержащие различного рода нагреватели, датчик температуры, задатчик температуры и цифровые схемы обработки и управления [1] Указанные устройства обеспечивают только нагрев объекта и не позволяют регулировать температуру нагрева с достаточной динамической точностью. Known devices for controlling the temperature, containing various kinds of heaters, a temperature sensor, a temperature setter and digital processing and control circuits [1] These devices provide only the heating of the object and do not allow you to adjust the heating temperature with sufficient dynamic accuracy.

Известны также устройства, обеспечивающие нагрев или охлаждение различных объектов при помощи термобатареи [2, 3] из которых ближайшим по технической сущности и достигаемому эффекту к заявляемому является устройство для регулирования температуры по [3] содержащее термобатарею, секции которой подключены последовательно-параллельно к выходу усилителя мощности через группы размыкающих контактов релейного элемента, а вход усилителя мощности, обмотки релейного элемента и выходы датчика температуры и задатчика температуры подключены к устройству управления, включающему дифференциальный усилитель, нуль-орган, широтно-импульсный модулятор, регулятор и элемент выделения модуля. Also known are devices that provide heating or cooling of various objects using a thermopile [2, 3] of which the closest in technical essence and the achieved effect to the claimed device is a temperature control device according to [3] containing a thermopile, sections of which are connected in series to parallel to the output of the amplifier power through the groups of NC contacts of the relay element, and the input of the power amplifier, the windings of the relay element and the outputs of the temperature sensor and temperature setter are connected to oystvu control, comprising a differential amplifier, zero-body pulse width modulator, a regulator and an element module separation.

Известное устройство не может быть использовано для термостатирования потоков жидкости и различного рода магистралях, особенно в медицинской аппаратуре, где при ограниченной площади теплообмена требуется высокая точность термостатирования в широком диапазоне резких изменений массового расхода жидкости, поскольку включение или выключение сразу всех секций термобатареи влечет за собой измерение температуры потока, выходящее за пределы заданной точности, что в медицинской аппаратуре недопустимо. The known device cannot be used for temperature control of fluid flows and various highways, especially in medical equipment, where a limited heat exchange area requires high precision temperature control in a wide range of sharp changes in the mass flow of liquid, since turning on or off all sections of the thermal battery immediately entails a measurement temperature of the flow, which goes beyond the specified accuracy, which is unacceptable in medical equipment.

Целью изобретения является создание устройства, пригодного для термостатирования потоков жидкости в магистралях преимущественно медицинской аппаратуры, а следовательно, повышение динамической точности регулирования температуры потока. The aim of the invention is to provide a device suitable for thermostating of fluid flows in highways of mainly medical equipment, and therefore, increasing the dynamic accuracy of controlling the temperature of the flow.

На фиг. 1 представлена схема предложенного термоконвертера; на фиг. 2 блок-схема алгоритма работы микроконтроллера. In FIG. 1 presents a diagram of the proposed thermal converter; in FIG. 2 block diagram of the microcontroller operation algorithm.

Термоконвертер содержит датчик температуры 1 и датчик 2 массового расхода термостабилизируемого потока жидкости, выходами подключенные к коммутатору 3, блок управления 4 и связанные с ним задатчик температуры 5 термостабилизируемого потока жидкости, обмотки релейного элемента 6 и усилители мощности 7, количество которых соответствует числу секций 8 термобатареи 9. Каждая секция 8 снабжена первой группой контактов 11 и второй группой контактов 10 релейного элемента 6. Одни одноименные выводы каждой секции 8 подключены к размыкающим контактам соответствующей первой группы контактов 11, а другие к размыкающим контактам соответствующей второй группы контактов 10, замыкающие контакты всех первых групп контактов 11 соединены с источником питания 12, а замыкающие контакты первых групп 11 соединены с соответствующими усилителями мощности 7. The temperature converter contains a temperature sensor 1 and a mass flow sensor 2 of a heat-stabilized fluid flow, outputs connected to a switch 3, a control unit 4 and associated temperature adjuster 5 of a heat-stabilized fluid flow, windings of a relay element 6 and power amplifiers 7, the number of which corresponds to the number of sections 8 of the thermal battery 9. Each section 8 is equipped with a first group of contacts 11 and a second group of contacts 10 of the relay element 6. The same leads of each section 8 are connected to the disconnecting contacts The appropriate contacts of the first group 11 and the other to the respective NC contacts of the second group of contacts 10, closing the contacts of the first group of contacts 11 are connected to the power source 12, and the make contacts of the first group 11 are connected to respective power amplifiers 7.

Устройство управления 4 содержит аналого-цифровой преобразователь 13 и микроконтроллер 14. Вход аналого-цифрового преобразователя 13 соединен с выходом коммутатора 3, вход которого подключен к микроконтроллеру 14. The control device 4 contains an analog-to-digital converter 13 and a microcontroller 14. The input of the analog-to-digital converter 13 is connected to the output of the switch 3, the input of which is connected to the microcontroller 14.

Термоконвертер работает следующим образом. Поддержание заданной температуры производится по программе, размещенной в микроконтроллере 14 устройства управления 4, путем дискретного регулирования мощности термобатареи 9. В исходном состоянии обмотки релейного элемента 6 обесточены. Этому состоянию соответствует положение контактов первой 11 и второй 10 групп контактов, показанное на фиг. 1. От задатчика температуры 5 в микроконтроллер 14 вводится код температуры уставки Т_у, а от датчика температуры 1 через коммутатор 3 и аналого-цифровой преобразователь 13 код аналогового сигнала температуры (блоки 15, 16 на фиг. 2).Thermoconverter works as follows. Maintaining the desired temperature is carried out according to the program located in the microcontroller 14 of the control device 4, by discrete control of the power of the thermal battery 9. In the initial state, the windings of the relay element 6 are de-energized. This state corresponds to the position of the contacts of the first 11 and second 10 groups of contacts shown in FIG. 1. From the temperature setter 5, the setpoint temperature code T _у is entered into the microcontroller 14, and the code of the analogue temperature signal (blocks 15, 16 in Fig. 2) is entered from the temperature sensor 1 through the switch 3 and the analog-to-digital converter 13.

При первом цикле прохождения программы в микроконтроллере 14 выполняются все операции (блоки 15-23) приведенного на фиг. 2 алгоритма. Микроконтроллер 14 вычисляет температуру рассогласования Δ Т Т_у Т, анализирует знак Δ Т, и по результатам анализа возбуждает обмотки релейного элемента и переключает группы контактов 10 и 11, переводя термобатарею в режим нагрева или охлаждения в зависимости от знака Δ Т (блоки 17-19). Далее по запросу микроконтроллера 14 вводится код сигнала 2 массового расхода и микроконтроллер (блок 21) вычисляет величину К NG х х ΔT/G_max Δ T_max, где N число секций термобатареи, G_max и Δ T_max- наибольший массовый расход и допустимый диапазон температуры, задаются условиями эксплуатации аппаратуры. Затем микроконтроллер 14 округляет К в сторону увеличения и вырабатывает запрет на включение N-K усилителей мощности 7 (выработка кода маски, блок 22), после чего анализирует модуль Δ Т и включает программу дискретного регулирования усилителей мощности 7 для включения/выключения К секций 8 термобатареи 9.During the first cycle of the program in the microcontroller 14, all operations (blocks 15-23) of FIG. 2 algorithms. The microcontroller 14 calculates the mismatch temperature Δ T T _y T, analyzes the sign of Δ T, and, according to the results of the analysis, excites the windings of the relay element and switches contact groups 10 and 11, putting the thermopile in heating or cooling mode depending on the sign of Δ T (blocks 17-19 ) Then, at the request of the microcontroller 14, the mass flow signal 2 code is entered and the microcontroller (block 21) calculates the value of K NG x ΔT / G _max Δ T _max , where N is the number of thermopile sections, G _max and Δ T _max are the largest mass flow rate and the allowable range temperatures are set by the operating conditions of the equipment. Then the microcontroller 14 rounds K upwards and generates a ban on turning on NK power amplifiers 7 (generating a mask code, block 22), after which it analyzes the Δ T module and turns on the discrete control program for power amplifiers 7 to enable / disable K sections 8 of the thermal battery 9.

При последующих циклах прохождения программы выполняются только операции (блоки 15-17, 20-23) приведенного алгоритма, связанные с обеспечением равенства выходной температуры потока жидкости и температуры уставки с учетом массового расхода жидкости в режиме, определенном при первом проходе программы, если заведомо известно, что реальные изменения температуры и массового расхода не потребуют изменения режима работы, установленного в первом цикле прохождения программы (нагрев или охлаждение). In subsequent cycles of the program, only the operations (blocks 15-17, 20-23) of the above algorithm are performed that are related to ensuring the equality of the output temperature of the fluid flow and the set temperature, taking into account the mass flow rate of the fluid in the mode determined during the first pass of the program, if it is known that real changes in temperature and mass flow will not require a change in the operating mode set in the first cycle of the program (heating or cooling).

В общем случае в каждом цикле прохождения программы выполняются все операции алгоритма (фиг. 2) последовательно, в результате чего обеспечивается термостатирование потока жидкости с динамической точностью, определяемой характеристиками термобатареи и временем прохождения программы в микроконтроллере. In the general case, in each cycle of the program, all operations of the algorithm are performed (Fig. 2) sequentially, as a result of which the temperature control of the fluid flow is ensured with dynamic accuracy determined by the characteristics of the thermopile and the time of the program in the microcontroller.

Claims

A THERMOCONVERTER containing a temperature sensor and a temperature control unit for a thermostabilized fluid flow connected to the input of the control unit, a power amplifier, the input of which is connected to the first output of the control unit, the second output of which is connected to the control input of the relay element, as well as a thermal battery, each section of which through the disconnecting contacts of the corresponding the first group of contacts of the relay element is connected by the first output to a power source, characterized in that the thermal converter contains a sensor the mass flow rate of the thermostabilized fluid flow, the switch and N-1, where N is the number of sections of thermal batteries, additional power amplifiers connected by switching inputs to the first output of the control unit, each section of thermal batteries with a second output through a make contact of the corresponding second group of contacts of the relay element is connected to a power source, and through the opening contact of the same group of contacts of the relay element with the output of the corresponding power amplifier connected through the making contact of of the corresponding first group of contacts of the relay element with the first output of the corresponding section of the thermal battery, the temperature sensor and the mass flow sensor of the heat-stabilized fluid flow are connected to the corresponding inputs of the control unit through a switch, the control input of which is connected to the corresponding output of the control unit.