SU930292A1 - Устройство дл регулировани температуры - Google Patents

Description

Изобретение относитс  к автоматике и предназначено дл  регулировани  температуры различных объектов. В ча стности, может быть использовано в системах те)мостатировани  с достато но большим объемом регулируемой ереды , в термостатах, термобарокамерах, предназначенных дл  испытаний различ ной аппаратуры. С целью повышени  точности регули ровани  созданы устройства, в которы обеспечиваетс  ступенчатое приближение к заданной температуре за счет введени  дополнительных элементов и св зей, обеспечивающих включение и отключение исполнительного элемента через определенные промежутки времени . Известен регул тор температуры, содержащий источник питани  посто нного напр жени , резистивный мост с датчиком температуры, источник питани  переменного тока, подключенный к питающей диагонали резистивного моста, измерительна  диагональ которого через усилитель подключена к выходному реле, замыкаюпошс  контакт которого включен в цепь исполнительного элемента. Измерительна  диагональ моста, кроме того, через последовательно соединенные переменный резистор и указанный контакт выходного реле, к точке соединени  которых подключен исполнительный элемент, соединена с источником питани  посто нного напр жени . При включении нагревател  происходит разогрев регулируемой среды и датчика температуры. Одновременно замыкающийс  контакт выходного реле подключает к источнику посто нного напр жени  измерительную диагональ моста, по которой начинает протекать ток, вызывающий дополнительный разогрев датчика температуры. Вследствие этого наступает баланс моста , хот  температура регулируемой среды еще не достигла заданного урсЖн . После этого нагреватель от ча&тс , датчик температуры охлаждаетс  до температуры регулируемой среды, что вновь приводит мост к разбалансу, к срабатыванию реле и включению нагревател . Таким образом, за счет введени  дополнительного разогрева датчика температуры обеспечиваетс  ступенчатое приближение к заданной температуре . Длительность импульсов включени  нагревател  и отключени  определ етс  величиной тока, подаваемого на измери тельную диагональ моста через переценный резистор, т. е. величиной сопротивлени  его П. Недостаток известного устройства заключаетс  в следующем. При малом отклонении температуры регулируемой среды от заданной дл  точного регулировани  необходимы малые длительности включени  исполнительного элемента, что соответствует малому значению сопротивлени  перемен ного резистора, при котором ток, обеспечивающий дополнительный разогрев датчика температуры, велик, благодар  чему быстро достигаетс  баланс моста Но при малом значении сопротивлени  переменного резистора может происходить шунтирование на измерительной . диагонали резистивного моста по переменному току. Это вызывает резкое уменьшение сигнала на входе усилител  и отключение исполнительного элемента , что не позвол ет производить регулировку температуры. При большом значении сопротивлени  переменного резистора ток дополнительного разогре ва датчика температуры мал, увеличив ютс  длительности включени  исполнительного элемента, ступенчатый процесс регулировани  становитс  более грубым, уменьшаетс  точность поддержани  заданной температуры. С другой стороны, при большом отклонении температуры, например, в случаеслучайного резкого отклонени  или в случае перехода с одного заданного значени  на другое, дл  быстрого достижени  заданного значени  необходимо иметь большие длительности работы исполнительного элемента, что соот ветствует наибольшему выставленному значению сопротивлени  переменного резистора. При малом сопротивлении переменного резистора и большом токе дополнительного разогрева датчика исполнительный элемент включаетс  на короткое врем , увеличиваетс  длительность пауз, увеличиваетс  врем , необходимое дл  достижени  заданной температуры, что уменьшает точность поддержани  температуры в случае случайного резкого отклонени  температуры , так как в течение большого отрезка времени температура не соответствует заданной, и увеличивает врем  непроизводительной работы устройства в случае перехода с одного заданного значени  температуры на другое. при выставленном определенном среднем значении сопротивлени  переменного резистора будет происходить недостаточно точное регулирование вблизи заданного значени  температуры и медленное нарастание температуры при большом отклонении от заданного значени . Таким образом, недостатком известного устройства дл  регулировани  температуры  вл етс  низка  точность регулировани  и большое врем  достижени  заданной температуры. ( Наиболее близким по своей технической сущности к предлагаемому устройству  вл етс  регул тор температуры, содержащий последовательно соединенные Датчик температуры, измерительное устройство, усилитель Q регулируемым коэффициентом усилени , усилитель мощности и релейный элемент, а также блок переключени  коэффициента усилени  усилител . Блок переключени  коэффициента усилени  усилител  вьтолнен на встречно-параллельно включенных диодах с последовательно соединенными резисторами , подключенными на вход усилител , обща  точка последовательно соединенных резисторов св зана с выходом измерительной схемы и точкой соединени  диодов, котора  через контур гибкой обратной св зи св зана с цепью нагрузки . Введение блока переключени  коэффициента усилени  усилител  обеспечивает защиту усилител  при резких разбалансах на входе регул тора Однако данный регул тор температуры не обеспечивает необходимую точность регулировани  и быстродействие. Цель изобретени  - повьш1ение точности и быстродействи  устройства дл  регулировани  температуры. Поставленна  цель достигаетс  тем, что устройство дл  регулировани  температуры содержит последовательно соединенные термочувствительный.мост переменного тока, усилитель с регулируемым коэффициентом усилени , усилитель мощности и исполнительное реле, через контакты которого нагреватель подключен к источнику посто нного тока , а также блок управлени  коэффициентом усилени  усилител . Блок управлени  коэффициентом усилени  делител  содержит элемент задержки, выполненный в виде RC-цепочки и резистивного делител  напр жени , соединенного с источником посто нного тока, причем вход RC-цепочки через перекидной контакт исполнительного реле св зан с соответствующими вьшодами делител  напр жени , а выход RC-цепочки подключен к управл ющему входу усилител  с регулируемым коэффициентом усилени .

На чертеже изображено предлагаемое устройство.

Устройство содержит термочувствительный мост 1 переменного тока с датчиком 2 температуры, усилитель 3, первый каскад которого представл ет собой усилитель 4 с регулируемым коэффициентом усилени , реле с обмоткой 5, размыкающимс  контактом 6 и перекидным контактом 7, 8, нагреватель 9, блок 10 управлени  коэффициентом усилени  усилител , элемент 11 задержки в виде RC-цепочки из резистора 12 и конденсатора 13,. делитель 14 напр жени  из резисторов 15 и 16, источник 17 посто нного напр жени .

Питающа  диагональ резистивного моста 1 подключена к источнику питани  переменного тока (не показан). Измерительна  диагональ резистивного моста 1 подключена к входной клемме 18 усипител  4. Друга  входна  клемма 19 усилител  4 через RC-цепочку, состо щую из резистора 12 и конденсатора 13, размыкающийс  контакт 6 и замыкающийс  контакт 7 реле подключена к соответствующим выходам делитеп  14 напр жени , включенного на выходе источника 17 посто нного напр жени . На выходе усилител  3 включена обмотка 5 реле. Параллельно ей подключен накопительньй конденсатор 20, сглаживающий пульсации сигнала на выходе усилител  3 с частотой источника переменного тока, питающего резистивный мост 1.

Замыкающийс  контакт 8 реле предназначен дл  подключени  нагр ател 

9 к источнику 17 посто нного напр жени . Клемма 21 усилител  3 подключена к источнику 17 дл  подачи посто нного напр жени  питани  на усилитель 3.

Устройство работает следующим образом .

В случае, когда температура регулируемой среды и сопротивление датчика 2 температуры, наход щегос , под ее воздействием, равны заданным значени м , термочувствительный мост 1 находитс  в равновесии. При этом с измерительной диагонали моста 1 снимаетс  нулевое напр жение. Обмотка 5 реле обесточена. Нагреватель 9 отключен. Входна  клемма 19 усилител  4 через 1 резистор 12 RC-цепочки.и размыкак цийс  контакт 6 подключена к выходу ABSлител  14 с наибольшим уровнем напр жени . Конденсатор 18 RC-цепочки зар жен . При этом усилитель 4 с регулируемым коэффициентом усилени  обеспечивает наибольшее усиление сигнала.

При отключении температуры регулируемой среды от заданного уровн  измен етс  сопротивление датчика 2 температуры , что нарушает равновесие термочувствительного моста 1. При значительном уменьшении температуры на выходе измерительной диагонали моста 1 по вл етс  достаточно большое напр жение , которое усиливаетс  усилителем 3. Происходит срабатывание реле и включение нагревател  9. Одновременно размыкаетс  контакт 6 и замыкаетс  контакт 7 реле. Входна  клемма 19 усилител  4 при этом подключена через резистор 12 и замыкающийс  контакт 7 к выходу делител  14 с наименьшим уровнем напр жени . Происходит подразр д конденсатора 11. При этом коэффициент усилени  усилител  4 уменьшаетс  до наименьшего значени  Но за счет большой величины сигнала рассогласовани  на выходе моста 1 iнагреватель 9 остаетс  во включенном состо нии и происходит приближение температуры регулируемой среды к заданному уровню. За счет посто нной работы нагревател  без периодических отключений, и включений, как это имеет место в известном, уменьшаетс  врем  достижени  заданной температуры Нагреватель 9 остаетс  во вк.люченном состо нии до тех пор, пока изменение температуры регулируемой среды не приведет к уменьшению сигнала на вы ходе моста 1 на столько, что происходит отключение нагревател  9, При этом входна  клемма 19 усилител  4 вновь подключена к выходу делител  14 с наибольшим уровнем напр жени . Происходит подзар д конденсатора 13. Коэффициент усилени  усилител  4 увеличиваетс . Через определенный промежуток времени, обусловленный временем подзар да конденсатора 13 и величиной сигнала рассогласовани  на выходе моста 1, реле вновь срабатывает и включает нагреватель 9. Входна  клемма 19 усилител  4 переключаетс  к выходу с меньшим уровнем напр жени  Нагреватель 9 остаетс  включенным до тех пор, пока конденсатор 13 не подразр дитс  и не уменьшитс  коэффициент усилени  усилител  4. После отключени  реле входна  клемма 19 усилител  4 вновь подключаетс  к выходу с большим уровнем напр жени .

Процесс будет продолжатьс  с уменьшающейс  длительностью импульсов включени  и отключени  за счет :уменьшени  сигнала рассогласовани  вплоть до дост1исени  заданной температуры регулируемой среды.

Применение предлагаемого устройства дл  регулировани  температуры позвол ет по сравнешио с базовым обЪектом , обеспечивающим точность регулировани  температуры j;0,, повысить точность регулировани  до +0,2 С

В результате повьш1ени  точности регулировани  температуры сокращаетс  расход электроэнергии, потребл емой при работе устройства, так как исполнительный элемент включаетс  на более короткие промежутки времени.

Claims (2)

1.Авторское свидетельство СССР № 463953, кл. G 05 D 23/24, 1971.

2. торское свидетельство СССР № 294131, кл. G 05 D 23/19, 1968 . (прототип).

г-лМЛЛН