SU1640680A1

SU1640680A1 - Temperature control device

Info

Publication number: SU1640680A1
Application number: SU884454545A
Authority: SU
Inventors: Владимир Павлович Максимов
Original assignee: Орловский Проектно-Конструкторский И Технологический Институт
Priority date: 1988-07-05
Filing date: 1988-07-05
Publication date: 1991-04-07

Abstract

Изобретение относитс к автоматическому регулированию температуры, в частности, больших инерционных объектов техники с электрическим подогревом , например, сушильных шкафов Цель изобретени - увеличение точности регулировани „ Устройство дл регулировани температуры содержит стабилизатор 1 тока, задатчик 3 температуры , датчик 4 температуры с резисторами 5, 6, 7, 8, усилитель 9 посто нного тока., Новым в устройстве вл етс введение помимо основного регулирующего канала 10 дополнительных регулирующих каналов 10, присоединенных параллельно к выходу усилител 9, компараторы которых имеют разную зону гистерезиса, симметричную относительно уставки срабатывани о 2 ил„ 1C (ЛThe invention relates to automatic temperature control, in particular, large inertial objects of equipment with electric heating, for example, drying ovens. The purpose of the invention is to increase the control accuracy. The device for temperature control contains a current regulator 1, temperature setpoint 3, temperature sensor 4 with resistors 5, 6 , 7, 8, the amplifier 9 direct current., New in the device is the introduction, in addition to the main regulating channel 10, additional regulating channels 10, connected by tionary to the output of amplifier 9, which have a different hysteresis comparators zone symmetrical relative to the setting of the actuation yl 2 "1C (L

Description

Фиг.11

Изобретение относитс к автоматическому регулированию температуры больших инерционных объектов техники с электрическим подогревом, в ча- стности сушильных шкафов, где температура сушки определ ет врем выдержки материала, в которых требуетс перестройка регулируемой температуры в широком диапазоне The invention relates to the automatic regulation of the temperature of large inertial objects of equipment with electric heating, in particular, drying cabinets, where the drying temperature determines the dwell time of the material, in which the adjustable temperature is required in a wide range.

Цель изобретени - повышение точности устройства в случае применени его дл инерционных объектов в широком диапазоне температураThe purpose of the invention is to improve the accuracy of the device in the case of its use for inertial objects in a wide range of temperature.

На фиго изображена функциональ- на схема устройства; па - размещение и величины зон нечувствительности регулирующих каналов относительно уставки срабатывани оFigo shows a functional scheme of the device; pa - placement and magnitude of dead zones of regulatory channels relative to the setpoint of actuation of

Устройство содержит стабилизатор 1 тока, измерительный мост 2, содержащий задатчик 3 температуры, определ ющий диапазон регулируемых температур , с подвижным контактом которого жестко св зан указатель шкалы устройства, датчик 4 температуры (термопреобразователь сопротивлени ),наход щийс в регулируемой среде объекта , и резисторы 5-8, усилитель 9 посто нного тока, п регулирующих ка- налов 10 (дл сушильных шкафов их практическое число 3-6), каждый из которых содержит компаратор 11 (нуль- орган) , имеющий опорное напр жение Uon 0 на операционном усилителе, ре- гулирующий элемент 12, представл ющий ключевую схему с усилением мощности сигнала и исполнительный элемент 13, представл ющий электронагреватель сопротивлени или группу электро нагревателей, а также резистор 14 обратной св зи усилител 9 посто нного тока и резисторы 15 и 16 обратной св зи компаратора 110The device contains a current stabilizer 1, a measuring bridge 2 containing a temperature setpoint 3, which determines the adjustable temperature range, with a movable contact of which the device scale indicator is rigidly connected, a temperature sensor 4 (resistive temperature transducer) located in the object's controlled environment, and resistors 5 -8, DC amplifier 9, n control channels 10 (for drying cabinets, their practical number is 3-6), each of which contains a comparator 11 (zero organ) having a reference voltage Uon 0 at the operating voltage A driver, a control element 12 representing the key circuit with signal power gain, and an actuator element 13 representing a resistance electric heater or a group of electric heaters, as well as a feedback resistor 14 of the DC amplifier 9 and feedback resistors 15 and 16 comparator 110

I I

Устройство работает следующим образомThe device works as follows

Измерительный мост 2 (совместно с указателем шкалы) настраиваетс посредством подстроечных резисторов 5 и 6, так, чтобы переключение компараторов из одного состо ни в другое было симметричным относительно уставки , задаваемой задатчиком 3 по шкале устройстваThe measuring bridge 2 (together with the scale pointer) is adjusted by means of the trimming resistors 5 and 6, so that the switching of comparators from one state to another is symmetrical with respect to the set point set by unit 3 on the scale of the device

Каждый из n-компарторов имеет разную глубину положительной обратной св зи, а отсюда разную зону нечувствительности , симметричную относительEach of the n-Communistors has a different depth of positive feedback, and hence a different deadband, a symmetric relative

0 5 0 0 5 0

5five

00

5five

но UOTn , т.е„ компараторы имеют разные пороги срабатывани U и отпускани UOTno Компаратор п имеет наибольшую (может соответствовать нескольким градусам Цельси в рабочей зоне объекта) зону нечувствительности , т„е0 наибольшие пороги срабатывани и отпускани , а первый компаратор - наименьшую зону нечувствительности , котора определ ет зону нечувствительности , , наибольшие пороги срабатывани и отпускани , а первый компаратор - наименьшую зону нечувствительности, котора определ ет зону нечувствительности данного устройствао Интервалы между первым и последним порогами срабатывани и отпускани () поделены на п-1 промежутков (ступеней), равномерно убывающих, начина от первого порога , дл более равномерного нарастани по абсолютной величине сигнала во времени при поочередном включении или отключении исполнительных элементов о Интервалы могут быть равными , если врем нарастани сигнала не учитыватьbut UOTn, i.e., the comparators have different thresholds for triggering U and discharging. UOTno , which determines the dead zone, the highest thresholds for triggering and releasing, and the first comparator is the smallest dead zone that defines the dead zone of this Interval device. s between the first and last thresholds of operation and release () are divided into n-1 intervals (steps), evenly decreasing, starting from the first threshold, for a more uniform increase in the absolute value of the signal in time when the actuators are alternately turned on or off. equal if the rise time of the signal does not take into account

При начальном включении объекта регулировани (фиг.1), в котором находитс датчик 4, измерительный мост 2 разбалансирован, так как температура объекта значительно ниже установленной на задатчике 3 Поэтому сигнал (напр жение) на выходе усилител 9 значительно больше порога срабатывани UCP n-компаратора и, таким образом, срабатывают все компараторы , подключа через регулирующие элементы 12 электронагреватели 130When the control object is switched on initially (Fig. 1), in which the sensor 4 is located, the measuring bridge 2 is unbalanced, since the object temperature is significantly lower than that set on the setting device 3. Therefore, the signal (voltage) at the output of amplifier 9 is much higher than the UCP threshold of the n-comparator and, thus, all the comparators work, connected through regulating elements 12 electric heaters 130

По мере нагрева объекта температура в нем достигает значени , установленного на задатчике 3, и сигнал на выходе усилител 9, поступающий с моста 2, мен ет пол рность на противоположную С дальнейшим повышением температуры сигнал достигает порога отпускани первого компаратора, который , переключа сь, отключает через регулирующий элемент соответствующий электронагреватель Процесс регулировани температуры в устройстве происходит по двухпозиционному закону и каналам, имеющим наименьшую зону нечувствительностиAs the object heats up, the temperature in it reaches the value set at setpoint 3, and the signal at the output of amplifier 9 coming from bridge 2 changes polarity to the opposite. As the temperature rises further, the signal reaches the release threshold of the first comparator, which switches off through the regulating element the corresponding electric heater. The process of regulating the temperature in the device occurs according to a two-position law and channels that have the smallest deadband.

Остальные каналы служат дл оптимизации работы большого инерционного объекта, дл компенсации инерционности мощных нагревательных элементовThe remaining channels serve to optimize the operation of a large inertial object, to compensate for the inertia of powerful heating elements.

Функционирование этих каналов, их включение и отключение, происходит только в начале работы при подготовке объекта к поддержанию заданной на задатчике температуры, при его разогреве0The operation of these channels, their switching on and off, occurs only at the beginning of work when preparing an object to maintain the setpoint temperature on the setpoint, while it is heating up

Если оставшеес число электронагревателей достаточно дл дальнейшего повышени температуры, то сигнал на выходе усилител 9 продолжает расти, но его увеличение замедл етс во времени, так как нагрев объекта происходит меньшим числом электронагревателей , и, соответственно, увеличение температуры замедл етс 0If the remaining number of electric heaters is sufficient to further increase the temperature, the signal at the output of amplifier 9 continues to increase, but its increase slows down over time, as the object heats up with a smaller number of electric heaters, and, accordingly, the temperature increase slows down.

Когда сигнал достигает порога отпускани второго компаратора, последний , переключа сь, через регулирующий элемент отключает второй электронагреватель и, если количество подключенных электронагревателей продолжает оставатьс достаточным дл увеличени температуры объекта, то температура с дальнейшим замедлением продолжает расти, увеличива сигнал на выходе усилител 9, пока не переключитс третий компаратораWhen the signal reaches the release threshold of the second comparator, the latter switches the second electric heater through the regulating element and, if the number of connected electric heaters continues to remain sufficient to increase the object temperature, the temperature continues to increase with further deceleration, increasing the signal at the output of amplifier 9 until switch the third comparator

Рост температуры продолжаетс до тех пор, пока количество подключенных электронагревателей достаточно дл увеличени разогрева объектаThe temperature rise continues until the number of connected electric heaters is sufficient to increase the heating of the object.

После отключени очередного электронагревател , когда количество тепла , отдаваемого объектом регулировани во внешнюю среду, превысит количество тепла, поступающего от оставшихс подключенными электронагревателей t температура начнет медленно понижатьсЯо Когда температура объекта достигнет температуры, установленной по задатчику 3, сигнал на выходе усилител 9 помен ет пол рность и по достижении порога срабатывани первый компаратор переключаетс , подключа , таким,образом, соответствующий ему электронагревательAfter switching off the next electric heater, when the amount of heat given by the control object to the external environment exceeds the amount of heat supplied from the remaining connected electric heaters t, the temperature will slowly decrease. When the object reaches the temperature set by setpoint 3, the signal at the output of amplifier 9 will change polarity and when the threshold is reached, the first comparator switches, thus connecting the corresponding electric heater

После этого температура объекта медленно начинает возрастать и через определенное врем первый компаратор снова отключает электронагреватель ,,After this, the temperature of the object slowly begins to increase and after a certain time the first comparator turns off the electric heater again,

Итак, дл любой заданной во всем диапазоне регулировани по задатчику 3 температуры устанавливаетс определенное число посто нно подключенных электронагревателей, а регулировка 0So, for any given in the entire control range, the temperature setpoint 3 is set to a certain number of permanently connected electric heaters, and the adjustment 0

5five

00

5five

00

5five

00

5five

00

5five

температуры происходит лишь одним - электронагревателем, которьй при своем подключении и отключении незначительно мен ет температуру внутри объектаtemperature is only one thing - the electric heater, which, when connected and disconnected, slightly changes the temperature inside the object

Таким образом, за счет очень медленного нарастани и уменьшени температуры компенсируетс больша инерционность электронагревателей сопротивлени , Тое. после включени и отключени стабилизатора I температура объекта практически не уходит за рамки , определенные зоной нечувствительности первого компаратора, а следовательно , зоной нечувствительности всего устройства, котора в свою очередь вл етс необходимой как дл четкого переключени самих компараторов, так и дл устойчивой работы устройства в услови х различного рода промышленных помехThus, due to the very slow rise and decrease in temperature, the large inertia of the electric resistance heaters, Toe, is compensated. after switching on and off the stabilizer I, the temperature of the object practically does not go beyond the limits defined by the dead band of the first comparator, and therefore, the dead band of the entire device, which in turn is necessary both for accurate switching of the comparators themselves and for stable operation of the device x various kinds of industrial interference

Применение в устройстве нескольких электронагревателей (групп электронагревателей ) с раздельным их подключением в работу от одного датчика температуры с симметричными и равными порогами срабатывани и отпускани позвол ет, нар ду с достаточно простым схемным исполнением, подбирать оптимальный режим работы инерционного объекта с электрическим подогревом при различных уставках в широком диапазоне регулировани тем- пературьь При этом точность поддержани температуры во всем диапазоне зависит только от точности настройки измерительного моста (шкалы) устройства и установленной зоны нечувствительности и практически не зависит от инерционности электронагревателей , котора вли ла бы на точность поддержани температуры, если регулирование производить полным включением и отключением всех электронагревателей во всем диапазоне регулировани The use of several electric heaters (groups of electric heaters) with their separate connection to work from a single temperature sensor with symmetric and equal response and release thresholds allows, along with a fairly simple circuit design, to select the optimal operating mode of an inertial object with electric heating at different settings over a wide range of temperature control. In this case, the accuracy of temperature maintenance over the entire range depends only on the accuracy of the measurement tel bridge (scale) of the device and the established dead zone and practically does not depend on the inertia of electric heaters, which would affect the accuracy of temperature maintenance, if the regulation is made by fully switching on and off all electric heaters in the entire control range

Кроме того, если в качестве подключающей мощности электронагревательных элементов использовать магнитные пускатели, имеющие механические контакты, то увеличиваетс их срок службы за счет малого числа циклов срабатывани по сравнению с устройством , работающим с одним регулирующим элементом, в котором используетс один или группа магнитных пускате лей, и который подключает и отключает во врем работы исполнительный эле-In addition, if magnetic actuators with mechanical contacts are used as the connecting power of electric heating elements, their service life increases due to the small number of operation cycles compared to a device operating with a single regulating element, which uses one or a group of magnetic starters, and which connects and disconnects during operation the executive

мент (электронагреватель или группу электронагревателей), равный по мощности всем исполнительным элементам данного устройства, так как при таком включении происходит частое срабатывание регулирующего элемента,привод щее к быстрому износу механических контактов магнитных пускателей.an element (electric heater or a group of electric heaters) equal in power to all executive elements of this device, since such switching on causes frequent activation of the regulating element, leading to rapid wear of the mechanical contacts of the magnetic starters.

Claims

Invention Formula

A device for temperature control, containing a measuring bridge with a sensor and a temperature setter, connected by one diagonal to a current stabilizer and a zero potential bus, and the other to a direct current amplifier, to the output

which is connected to the regulating channel, made in the form of a serially matched comparator with a zone

the insensitivity of the regulating element and the actuating element is characterized in that, in order to increase the accuracy of the device in case it is used for inertial objects in a wide range of temperatures, n additional regulating channels are installed in parallel with the regulating channel, and the comparator’s insensitivity exceeds the comparator’s inactivity zone of the previous channel and they are all symmetrical with respect to the pick-up

INSTALLATION

/, 2, J ... / 7- hysteresis zones

FIG. 2