SU535554A1

SU535554A1 - Temperature control device

Info

Publication number: SU535554A1
Application number: SU2095553A
Authority: SU
Inventors: Владимир Федорович Андрейченко; Олег Павлович Дьяков
Original assignee: Предприятие П/Я А-1001
Priority date: 1975-01-10
Filing date: 1975-01-10
Publication date: 1976-11-15

Description

1one

Изобретение относитс к области автоматики н может быть использовано в системах термостатировани .The invention relates to the field of automation and can be used in thermostatic systems.

Известен программный регул тор темперагуры , содержащий задающий блок и блоки измерени и регулировани 1, который позвол ет управл ть температурой в объекте регулировани по заданной программе, однако он обладает сравнительно невысоким быстродействием вследствие того, что при разогреве не используетс форсирующа мощность.A software temperature regulator is known that contains a driver unit and measurement and control units 1, which allows controlling the temperature in the control object according to a given program, however, it has a relatively low speed due to the fact that during heating up the boosting power is not used.

Этот недостаток устранен в регул торе температуры , содержащем чувствительный элемент , магнитный усилитель, распределитель и источник форсирующего напр жени 2.This disadvantage is eliminated in a temperature controller containing a sensitive element, a magnetic amplifier, a distributor, and a source of forcing voltage 2.

Указанный регул тор температуры не позвол ет получить достаточно высокую точность регулировани температуры в режиме стабилизации температуры, поскольку в нем регулирование производитс в релейном режиме.The specified temperature controller does not allow to obtain a sufficiently high temperature control accuracy in the temperature stabilization mode, since in it the regulation is performed in the relay mode.

Наиболее близким техническим решением вл етс регул тор температуры, содержащий размещенные вне объекта один чувствительный элемент и в объекте регулировани нагреватель и второй чувствительный элемент, подключенный к последовательно соединенным предварительному усилителю, блоку сравнени , релейному элементу н усилителю мощности , выход которого подключен ко входам первого и второго ключей и входу распределител , один выход которого соединен с другими входами нервого и второго ключей, подключенных соответственно к нагревателю и блоку обратной св зи, соединенному со вторым входом предварительного усилител , другие выходы распределител подключены ко входам блока форсировки мощности нагрева, соединенного с нагревателем и с первыми входами других ключей, вторые входы которых подключены к программному блоку, а выходы - ко втором входу блока сравнени 3.The closest technical solution is a temperature controller containing a single sensitive element placed outside the object and a heater and a second sensitive element in the control object connected to the series-connected preamplifier, comparison unit, relay element and power amplifier, the output of which is connected to the inputs of the first and the second keys and the input of the distributor, one output of which is connected to other inputs of the nerve and second keys connected respectively to the heater and a feedback unit connected to the second preamplifier input, other outputs of the distributor are connected to the inputs of the heating power forcing unit connected to the heater and to the first inputs of other switches, the second inputs of which are connected to the program block, and the outputs to the second input of the comparison unit 3

Однако указанный регул тор температуры имеет погрешность, обусловленную изменением окружающей температуры. Это св зано с тем,However, the specified temperature controller has an error due to a change in ambient temperature. This is due to the fact

что при ускоренном разогреве в законе управлени не учитываетс изменение окружающей температуры, а в установившемс режиме имеетс статическа ошибка. Целью изобретени вл етс повышениеthat during accelerated heating, the control law does not take into account the change in the ambient temperature, and in the steady state there is a static error. The aim of the invention is to increase

точности регулировани .control accuracy.

Указанна пель достигаетс тем, что в устройство дл регулировани температуры введены дополнительные усилитель, ключи и нелинейные элементы, причем вход дополнительного усилител подключен к первому чувствительному элементу, а выход через последовательно соединенные и параллельно включенные нелинейные элементы и дополнительные ключи, управл ющие входы которых подключены к выходам распределител , и через ключ.This pellet is achieved by introducing an additional amplifier, keys and nonlinear elements into the temperature control device, the input of the additional amplifier is connected to the first sensitive element, and the output is via serially connected and parallel connected nonlinear elements and additional keys whose control inputs are connected to distributor outputs, and through the key.

соединенный с первым выходом распределител , подключен к третьему входу блока сравнени .connected to the first output of the distributor, connected to the third input of the comparison unit.

На чертеже показано предлагаемое устройство .The drawing shows the proposed device.

Устройство содержит чувствительный элемент 1, напр жение на выходе которого пропорционально разности между рабочей температурой и текущей температурой объекта 2 регулировани , предварительный усилитель 3, блок 4 сравнени , релейпый элемент 5, усилитель 6 мощности, распределитель 7, блок 8 форсировки мощности нагрева, программный блок 9, ключи 10-18, нелинейные элементы 19, например делители напр жени на резисторах и диодах, согласующие элементы 20, представл ющие собой, например, активные делители напр жени , дополнительный усилитель 21, чувствительный элемент 22, напр жение на выходе которого пропорпионально температуре окружающей среды, нагреватель 23, блок 24 обратной св зи.The device contains a sensitive element 1, the voltage at the output of which is proportional to the difference between the operating temperature and the current temperature of the control object 2, the preamplifier 3, the comparison unit 4, the relay element 5, the power amplifier 6, the distributor 7, the heating power boost unit 8, the program block 9, switches 10-18, nonlinear elements 19, for example voltage dividers on resistors and diodes, matching elements 20, which are, for example, active voltage dividers, additional amplifier 21, chu element 22, the output voltage of which is proportional to the ambient temperature, heater 23, feedback unit 24.

Устройство дл регулировани температуры работает следующим образом.The device for temperature control works as follows.

При включении питани с чувствительного элемента 1 сигнал, соответствующий разности между рабочей температурой и температурой объекта регулировани , подаетс на вход предварительного усилител 3, что приводит к срабатыванию релейного элемента 5 и усилител 6 мощности. При этом на вход распределител 7 подаетс сигнал с выхода усилител 6 мощности. Распределитель 7 срабатывает и подключает к нагревателю 23 от блока 8 форсировки мощности нагрева мощности, котора существенно больще мощности, необходимой дл стабилизации рабочей температуры. Объект 2 начинает ускоренно разогреватьс . По мере разогрева объекта 2 мощность, подаваема от блока 8 форсировки мощности нагрева на нагреватель 23, дискретно уменьщаетс по закону, обеспечивающему минимальное врем разогрева объекта 2 до рабочей температуры при определенной температуре окружающей среды.When the power is turned on from the sensing element 1, the signal corresponding to the difference between the operating temperature and the temperature of the control object is fed to the input of the preamplifier 3, which triggers the relay element 5 and the power amplifier 6. In this case, a signal from the output of power amplifier 6 is supplied to the input of the distributor 7. The distributor 7 operates and connects to the heater 23 from the unit 8 forcing the heating power, which is significantly larger than the power necessary to stabilize the operating temperature. Object 2 begins to heat up rapidly. As the object 2 warms up, the power supplied from the forcing unit 8 for heating power to the heater 23 is discretely reduced according to the law, which ensures the minimum warm-up time of the object 2 to the operating temperature at a certain ambient temperature.

Изменение мощности по заданному закону осуществл етс путем сравнени входного сигнала UE-H, пропорционального разности между рабочей температурой вр и текущей температурой От объекта регулировани и сигнала программы f/np, подаваемого из блока программы 9 и имеющего р д дискретных значений f/npi, прг) ..., f/nprt . соответствующих значени м мощности Pi, PZ, ..., РПСравнение указанных сигналов производитс в блоке 4 сравнени . При этом на вход релейного элемента 5 подаетс сигналThe power change according to a given law is carried out by comparing the input signal UE-H, proportional to the difference between the operating temperature rp and the current temperature From the control object and the program signal f / np supplied from program block 9 and having a number of discrete values of f / npi, prg ) ..., f / nprt. the corresponding power values Pi, PZ, ..., the RLA comparison of the indicated signals is made in block 4 of the comparison. In this case, the input signal of the relay element 5 is given a signal

Убр UBX - Unp.Remove UBX - Unp.

При определенном значении сигнала.At a certain value of the signal.

OTCL OTCL

релейный элемент отпускает.Relay element releases.

Когда сигнал f/бр достигает значени When the signal f / br reaches

релейный элемент срабатывает.Relay element triggered.

При первом включении регул тора сигнал на входе релейного элемента больше сигнала срабатывани Релейный элемент срабатывает. При этом, как указывалось выще , к нагревателю 23 подключаетс форсирующа мощность PI, а на блок 4 сравнени подаетс сигнал программы Упр,.The first time the regulator is turned on, the signal at the input of the relay element is greater than the trigger signal. The relay element is triggered. In this case, as was indicated above, the booster power PI is connected to the heater 23, and the Compartment program signal is supplied to the comparison unit 4.

На вход релейного элемента подаетс сигналf/бр LBX - пр,.The signal f / br LBX - pr, is supplied to the input of the relay element.

Сигнал UBX измен етс пропорционально изменению температуры объекта регулировани . При достижении входным сигналом значени вх вх, сигнал f/бр становитс равным t/отп. Релейный элемент отпускает, что приводит кThe signal UBX varies in proportion to the temperature of the target object. When the input signal reaches inroutine, the signal f / br becomes equal to t / off. Relay element releases, which causes

переключению программного блока 9. При этом от нагревател 23 отключаетс мощность PI и подключаетс мощность , отключаетс сигнал f/np, п подаетс сигнал Unp,. При этом сигнал становитс больще i/cp и релейный элемент срабатывает, что приводит к срабатыванию усилител мощности и подготовке распределител к новому переключению. Дальнейщий разогрев объекта приводит к изменению сигнала t/вх- Когда сигнал f/вх достигаетswitching the program block 9. In this case, the PI power is turned off from the heater 23 and the power is turned on, the f / np signal is turned off, the Unp signal is supplied, n. In this case, the signal becomes larger than i / cp and the relay element is activated, which triggers the power amplifier and prepares the distributor for a new switch. Further heating of the object leads to a change in the signal t / in- When the signal f / in reaches

значени f/вх вх,, сигнал t/sp становитс равнымthe values of f / in in ,, the signal t / sp becomes equal to

Usp UBX, -t7np2 и отаUsp UBX, -t7np2 and ota

релейный элемент отпускает.Relay element releases.

Указанные переключени производ тс до выхода объекта регулировани на рабочий тепловой режим. При достижении объектом регулировани рабочей температуры нагреватель 23 отключаетс от блока 8 форспровкиThe specified switchings are made before the control object reaches the operating thermal mode. When the object reaches the control temperature, the heater 23 is disconnected from the forcing 8

мощности нагрева и через ключ 16 подключаетс к выходу усилител 6 мощности, через: ключ 17 подключаетс блок обратной св зи и: регул тор переводитс на работу в режиме щиротно-импульспой модул ции. При этом:heating power and through the switch 16 is connected to the output of the power amplifier 6, through: switch 17 is connected to the feedback unit and: the controller is switched to work in the mode of pulmonary modulation. Wherein:

осуществл етс пропорциональное регулирование рабочей температуры вр.Proportional control of the operating temperature BP is carried out.

При изменении температуры окружающей среды в программу регул тора необходимо вносить поправку, обеспечивающую минимальное врем разогрева объекта при любой заданной окружающей температуре. Указанна поправка At/1, А1У2 ..., Af/K определ етс дл : каждого значени сигнала программы t/npiWhen the ambient temperature changes, it is necessary to make an amendment to the program of the controller, which provides the minimum time for the object to warm up at any given ambient temperature. The specified correction At / 1, A1U2 ..., Af / K is determined for: each value of the program signal t / npi

пр. пр„ при помощи чувствительного элемента 22 и подаетс через дополнительный усилитель 21, согласующие элементы 20, нелин ейные элементы 19, ключи 13, 14, 15 в блок сравнени . В этом случае сигнал, подаваемыйetc., by means of the sensing element 22 and fed through an additional amplifier 21, matching elements 20, non-linear elements 19, keys 13, 14, 15 to the comparison unit. In this case, the signal supplied

на вход релейного элемента, определ етс из соотношени to the input of the relay element, is determined from the ratio

f/Sp-t/BX-t/np-Af/.f / Sp-t / BX-t / np-Af /.

Дл уменьшени статической ошибки регул тора в режиме стабилизации рабочей температуры при изменении окружающей температуры на блок 4 сравнени нодаетс сигнал Д Ucf, сдвигающий рабочую точку регул тора так, чтобы при любом заданном значении окружающей температуры разница между рабочей температурой вр и регулируемой температурой брег была близка к нулю.To reduce the static error of the controller in the mode of stabilization of the working temperature, when the ambient temperature changes, the comparison unit 4 receives the signal D Ucf, which shifts the operating point of the regulator so that for any given value of the ambient temperature the difference between the working temperature BP and the adjustable temperature of the brain to zero.

Сигнал Д tVcT подаетс на блок сравнени с чувствительного элемента 22 через дополнительный усилитель 21, согласующий элемент 20 и ключ 18.The signal D tVcT is supplied to the comparison unit from the sensing element 22 via an additional amplifier 21, a matching element 20 and a switch 18.

Так как зависимость закона изменений форсирующей мощности от изменений окружающей температуры нелинейна, то ноправка подаетс в блок сравнени через нелинейные элементы.Since the dependence of the law of forcing power changes on ambient temperature changes is nonlinear, the correction is supplied to the comparison unit through nonlinear elements.

Статическа ошибка измен етс пропорционально изменению окружающей температуры, поэтому сигнал Д Ud: также измен етс пропорционально окружающей температуре.The static error varies in proportion to the change in ambient temperature, therefore the signal D Ud: also changes in proportion to the ambient temperature.

Предлагаемое устройство позвол ет обеспечить необходумую точность поддержани рабочей температуры и высокую скорость разогрева объекта в широком диапазоне изменени температуры окружающей среды.The proposed device provides the necessary accuracy of maintaining the operating temperature and high rate of heating of the object in a wide range of ambient temperature variations.

Указанное устройство предназначаетс дл обеспечени рабочего теплового режима объектов , работающих в широком диапазоне окружающей температуры и требующих малого времени выхода на рабочий и высокой точности стабилизации рабочей температуры. Предлагаемое устройство позвол ет уменьшить разброс времени выхода на рабочий тепловой режим до 5-10%, а максимальное значение статической ошибки при этом не превышает 0,05°С.The said device is intended to provide an operating thermal regime for objects operating in a wide range of ambient temperature and requiring a short operating time and high accuracy of stabilization of the operating temperature. The proposed device makes it possible to reduce the variation of the time for reaching the operating thermal mode up to 5-10%, and the maximum value of the static error does not exceed 0.05 ° C.

Claims

1. USSR author's certificate number 167380, cl. G 05D 23/24, 1960.

2.Certificate of the USSR N ° 273548, cl. Q 05D 23/24, 1968.

3. USSR author's certificate N ° 374582, cl. G 05D 23/19, 1970.