Устройство для многоканального терморегулирования

Устройство для многоканального терморегулирования

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Союз Советских

Социалистических

Реслублик

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (ii) 669337 (61) Дополнительное к авт. свид-ву № 490103 (22) Заявлено 17.01.77 (21) 2444428/18-24 с присоединением заявки №вЂ” (23) Приоритет—

Опубликовано 25.06.79. Бюллетень № 23

Дата опубликования описания 10.07.79. (51) M. Кл >

G 05 D 23/275

Государственный комитет

СССР оо делам изобретений и открытий (53) УДК 621.555..6 (088.8) (72) Авторы изобретения Б. Н. Значковский, P. Я. Ладнев, Ю. М. Осецкий и В. П. Семенец (71) Заявитель (54) УСТРОИСТВО ДЛЯ МНОГОКАНАЛЪНОГО

ТЕРМОРЕ ГУЛ ИРОВАНИ Я

Изобретение относится к регулированию тепловых режимов промышленных объектов и может применяться, в частности, в каскадных системах регулирования, в которых температуры используются в качестве управляющих воздействий на технологический процесс.

В основном авт. св. № 490103 описано устройство для многоканального тсрморегулирования, содержащее термопары, подключенные к терморегуляторам, делители напряжения и источник управляющего напряжения, причем к источнику управляющего напряжения подключены последовательно соединенные термопара и делитель напряжения каждого канала (11, Такое устройство имеет сравнительно узкую область применения из-за низкого качества регулирования (больших автоколебаний температуры) при постоянном смещении температур в зонах, регулируемых терморегуляторами, например, с позиционным законом регулирования, и особенно трехпозиционными терморегуляторами, для которых характерна большая зона нечувствительности между задатчиками нагрева и охлаждения.

Целью изобретения является расширение области применения устройства за счет регулирования постоянного смещения температур в зонах с позиционными терморегуляторами по пропорциональному закону с индивидуальной подстройкой коэффициентов пропорциональности.

/Это достигается тем. что предлагаемое устройство содержит дон ол нител ьные дел ители напряжения и дополнительный источник управляющего напряжения, параллельно которому подключены последовательно соединенные термопара и дополнительный

10 делитель напряжения каждого канала, причем основной и дополнительный делители напряжения каждого канала подключены через переключатель, а источники управляющего напряжения выполнены в виде источников постоянного и импульсного напряжений.

На фиг. 1 дана электрическая схема предлагаемого устройства, предназначенного для управления трехпозиционными терморегуляторами; на фиг. 2 — схема предпочтительного го подключения термопар к источникам управляющего напряжения в случае, когда терморегуляторы выполнены в виде регулирующих милливольтметров; на фиг. 3 и 4— временные графики, иллюстрирующие рабо669337

5 о

Источник 19 управляющего напряжения снабжен блоком 20 формирования разнополярных импульсов и блоком 21 выработки паузы между импульсами. Блоки 20 и 21 4 имеют общие источники 22 и 23 постоянного напряжения питания и общий генератор

24 пилообразного напряжения. Генератор

24 пилообразного напряжения выполнен по известной схеме с времязадающим конден45 сатором (не показана), обеспечивающеи формирование импульсов линейно нарастающего напряжения с возможностью регулирования их длительности, и выполняет функции устройства выработки периода следования и м пульсов. 50

Елок 20 формирования разнополярных импульсов включает цепь реверса тока выходных импульсов (в цепи 25), состоящую из источника питания 22, регуляторов 26 и

27 амплитуды прямого и обратного импульсов и перекидывающихся контактов реле

И

28. Для периодического переключения контактов обмотка реле 28 подключена в качестве выходной нагрузки нуль-органа, ту источника импульсного управляющего напряжения; на фиг. 5 — график, иллюстрирующий способ формирования пропорционального закона регулирования при регулировании постоянного смещения температур трехпозиционных терморегуляторов; на фиг.

6 — импульсы тепловой мощности, поступающие от системы охлаждения к объекту при действительном значении температуры, приведенном на фиг. 5; на фиг. 7 — кривая зависимости мощности нагрева и охлаждения от величины отклонения температуры относительно заданной.

Устройство для многоканального терморегулирования содержит термопары 1 и 2 с заземленными и изолированными термоспаями. Измерительные концы 3 термопар подключены через резисторы 4 к входам 5 терморегуляторов 6. Один из измерительных концов 3 термопары 1 (или термопары 2) каждого канала дополнительно соединен с общей точкой 7 резисторов 8 и 9, например, через резистор 4 (на фиг. 1) или через резисторы 10, 11 и 12, включенные в цепи регулирующего милли ольтметра 13 (на фиг.

2). Термопара 1ипи 2 каждого канала соединена через резисторы 8 и 9 последовательно с делителем напряжения 14 и дополнительным делителем напряжения 15, при этом термопары 1 с заземленными термоспаями подключены заземляющим 16 и одним измерительным 3 концами, а термопары 2 с изолированными термоспаями — обоими измерительными концами 3 к выходам делителей напряжения 14 и 15. Входы последних подключены через выключатель 17 к источникам

18 и 19 управляющего напряжения, соответственно выполненных в виде источников постоянного и импульсного напряжений.

ie и зо

ss состоящего из источника питания 22, входного диода 29, резистора смещения 30 и транзисторов 31 и 32. Г!ри этом входной диод 29 и эмиттер транзистора 32 включены на разницу выходных напряжений генератора 24 пилообразного напряжения и делителя 33 напряжения, питаемого от источника 23.

Выходная цепь 25 блока 20 подключена к делителям напряжения 15 через блок 21, при этом в нее введены размыкающиеся контакты выходного реле 34 блока 21, а обмотка реле 34 подключена в качестве нагрузки нуль-органа, состоящего из источника питания 22, входного диода 35, резистора 36 смещения, а также транзисторов 37 и 38.

Для периодического включения и выключения реле 34 входной диод 35 и эмиттер транзистора 38 включены на разность выходных напряжений генератора 24 пилообразного напряжения и делителя 39 напряжения, питаемого от источника 23.

Для применения источника 19 в схемах с малоинерционными терморегуляторами 6, например электронными, на его выходе предусмотрен конденсатор 40. В случае использования источника 19 в схемах со стрелочными милливольтметрами, когда инерционность измерительного механизма регулятора 6 достаточно велика по сравнению с требуемым периодом и длительностью импульсов управляющего напряжения, перемычки

41 отключаются. Для имитации инерционности измерительной цепи регуляторов в одном из вариантов применения устройства предлагается подключение индивидуальных конденсаторов в резистивных цепях ввода управляющих пилообразных сигналов в каналы регулирования (не показаны).

Работу устройства рассмотрим в самом общем случае его реализации с трехпозиционными терморегуляторами 6. B блоке 20 формирования разнополярных импульсов и в блоке 21 выработки паузы между импульсами источника 19 импульсного управляющего напряжения резисторы смешения 30 и

36 пропускают токи, достаточные для полного отпирания ссютветствующих транзисторов 31, 32 и 37, 38 и включения реле 28 и

34. Благодаря незначительной величине токов резисторов 30 и 36 и наличию входных разделительных диодов 29 и 35 исключается влияние вентильных характеристик переходов эмиттер — база транзисторов 31 и 37 на форму пилообразного напряжения Uzq генератора 24 при регулировании выходных напряжений (1, и Uqq делителей 33 и 39.

Согласованная работа блоков 20 и 21 в течение каждого периода формирования импульсов на выходе источника 19 достигается использованием общего пилообразно669337 блока 20 остается не включенным, а от источника питания 22 через размыкающиеся контакты реле 28, регулятор 27 амплитуды обратного импульса, выходную цепь 25 и раз4О мыкающиеся контакты реле 34 блока 21 поступает.импульс тока isa обратной полярности. В момент времени tg равенства мгновенного значения напряжения U44. и выходно1S

$$ го напряжения Up<. Формирование разнополярных импульсов происходит в блоке 20 при Ug> U39 .

В начальные моменты времени t, каждого периода формирования импульсов пилообразное напряжение Ua, начиная с нуля, линейно увеличивается. Пока напряжение Vgq меньше напряжения U» реле 28 го напряжения U» срабатывает реле 28 блока 20 и своими перекидывающимися контактами реверсирует ток iai. При дальнейшем нарастании напряжения U44 импульс тока iqi прямой полярности протекает через замыкающиеся контакты реле 28 и регулятор 26 амплитуды прямого импульса.

Выработка паузы между упомянутыми разнополярными импульсами происходит в блоке 21. При достижении напряжением U44 величины выходного напряжения Uqg (момент времени t> ) транзисторы 37 и 38 отпираются, а реле 34 размыкает свои размыкающиеся контакты. Цепь импульса тока прямой полярности разрывается и наступает пауза между импульсами, которая длится до окончания импульса пилообразного напряжения

U, напряжения 1)24 падает до нуля, выключаются реле 28, 34 и наступает очередной период формирования выходных импульсов источника 19.

В устройствах с терморегуляторами 6, выполненными на стрелочных милливольтметрах, когда конденсатор 40 отсутствует, напряжение, подаваемое с выхода источника

19 на делители напряжения 15, повторяет форму тока ig< При этом вводимый в каждый терморегулятор 6 сигнал раскачивает его стрелку, которая описывает траекторию, изображенную кривой Т (см. фиг. 5) .

Траектория движения стрелки Т сравнивается с заданными уровнями температур нагрева Т или охлаждения Т х, В моменты когда стрелка заходит верхними гребнями импульсов выше температуры Т4 >, срабатывает система охлаждения и подает импульсы мощности Рх, в объект регулирования. Ширина импульсов зависит от величины смещения стрелки вверх по оси Т .

В моменты, когда верхние гребни кривой

Т< опускаются ниже Т,,4, а нижние заходят вниз за Т„ терморегулятор 6 подает импульсы тепловой мощности. Таким образом обеспечивается согласованная работа систем нагрева и охлаждения.

На кривой зависимости мощности P нагрева и охлаждения от положения действи2О

25 зо

45 эо тельного значения температуры Т> точкой

Р1 отмечено текущее значение мощности, соответствующее положению Т>, приведенному на чертеже. Точками Р и Р» отмечены максимальные значения мощности систем охлаждения и нагрева, точками Р и Ps границы области, в которой формируемый закон зависимости тепловой мощности Р от отклонения температуры Т приближается к пропорциональному. Максимальное значение мощности, потребляемой объектом регулирования от систем охлаждения и нагрева в стационарных тепловых режимах при правильной настройке должно находитьсо внутрии области Р4- -Ps .

Безинерционные терморегуляторы, например электронные, работают аналогично, лишь с той разницей, что кривая Т . формируется из напряжения на выходном конденсаторе 40 источник 19. з дальше она через электрические 2епи вводи.ся в герморегуляторы и ее cp? Бнсние с зада н bi vii зна чениями температур нагрева Т11 охлаждения о

Т,ц происходит в токовых цепях устройстьа сравнения.

Контроль формы сигнала Т „вводимого в устройство сравнения терморегуляторов 6, производится по траектории движения стрелки (в стрелоччых регуляторах) и по приборам контроля электрических сигналов (осциллографу, вольтметру) в электронных регуляторах. Изменением крутизны переднего и заднего фронтов импульсов обратнои и прямой полярности на кривой Т выставляк1тся требуемые коэффициенты пропорцпональнос и по кана 1! ам охлаждения и нагрева.

Изменение крутизны фронтов импульсов осуществляют регуляторами 26 и 27 7амплптуды прямого и обратного импульсов, o" T,iêæå величиной емкости конденсатора 40 в устройствах с электронными регуляторами. Дслителями 33 и 39 напряжения выбираются требуемые амплитуды Ai u Az верхнего и нижнего импульсов кривой Г . Налп:;ис возможности выбора требуемой длительности

H амплитуды прямого ii c биатног» H!4,i ;il>coB а также паузь между выходными импульсами 1ц позволяет выбрать требуемыс коэффициенты пропорциональности как по нагреву, так и по охлаждению и выдержать соотношение А + Аа = T - Т„, где А1 и

А — амплитуды верхнего и нижнего пмцу1ьсов кривой Т, . Соблюдение этого соотношения у стра няет зону печу вств и тел ь иост и мс жду заданными темпсратурами нагрсьа — Til о охлаждения — Т,„4 при регулировании постоянного смегцения температур при помогци напряжения источника 18. При этом индивидуальная подстройк» коэффициснтон пропорциональности каждого канала может быть выполнена делителями напряжения 15.

Переключатели 42, если нет необходимости

669337 регулировать коэффициенты пропорциональности в широких пределах, могут быть разомкнуты.

В частном случае предложенный источник !9 импульсного управляющего напряжения может быть использован для формирования пропорционального закона регулирования. В этом случае длительности и амплитуды импульсов тока lkl выбираются так, чтобы на кривой Тд остались импульсы только одной полярности (положительной или отрицательной) в зависимости от запаса мощности регулятора и диапазона ее изменения в процессе регулирования. В этом случае схема источника 19 может быть значительно упрощена, так как однополярные импульсы можно формировать при помощи одного формирователя импульсов. Контакты выключателя 17 размыкаются при снятии действитель ных темпе ратур.

Эффекти вность предложения за кл ючается в многоканальном дистационном регулировании при помощи выходного напряжения источника 18 постоянных смещений температур в зонах регулирования с позиционными терморегуляторами, в устранении зоны нечувствительности при регулировании положительного смещения температур, поддержи в асмы х трех пози цио иными терморегуляторами, в повышенном быстродействии при обработке больших постоянных смещений температур, достигаемом за счет подключения ступеней мощности, соответствующих горизонтальным участкам Pg-Р, Р -Рт на кривой Т . Это позволяет существенно расширить область применения предлагаемого устройства и улучшить качество регулирования тепловых объектов.

Формула изобретения

Устройство для многоканального терморегулирования по авт. св. № 490103, отличающееся тем, что, с целью расширения области применения устройства за счет регулирования постоянного смещения температур в зонах по пропорциональному закону с индивидуальной подстройкой коэффициентов пропорциональностей, оно содержит дополнительные делители напряжения и дополнительный источник управляющего напряжения, параллельно которому подключены последовательно соединенные термопара и дополнительный дел итель напряжения

20 каждого канала, причем основной и дополнительный делители напряжения каждого канала соединены через переключатель, а источники управляющего напряжения выполнены в виде источников постоянного и импульсного напряжений.

zs

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР зв № 490103, кл. G 05 D 23/275, 1973.

669337

Фиг. 5

Т

Составитель Л. Птенцова

Редактор T. Фадеева Техред О. Луговая К. Роектор 10. Макаренко

Заказ 3660 39 Тираж 1014 Подписное

ЦН И И ПИ Государственного комитета СССР

llo делам изобретений и огкрытнй

113035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб.. д. 4,5

Филиал ППП «Патент», г. Ужгород, ул. Проектная. 4