Устройство для регулирования температуры

(72) Авторы изобретения

В.А.Леонтьев и Н.Е.Танская (7!) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕГУЛИРОВАНИЯ ТЕИПЕРАТУРЫ

2 содержащее термостат (термокамеру с теплоиэоляционной оболочкой), в котором установлены нагреватель и термо.датчик, подключенный к двухпозицион" ному терморегулятору, выход которого соединен с нагревателем, элемент сравнения соотношения времени включено/ выключено, по сигналам которого произ" водится коррекция напряжения питания нагревателя таким образом, что соот"

9 ношение времени включено/выключено сохраняется постоянным (21.

Изобретение относится к автоматике, в частности к системам автоматического регулирования температуры объемов жидкости с высокой точностью в широком диапазоне заданной темпера. туры объекта регулирования и темпера. туры внешней среды.

Известны трехпозиционные устройства регулирования температуры, осуществляющие управление нагревом и охяаж" дением по сигналам от термодатчиков, 1 помещенных в регулируемую среду 3tg.

Недостатками устройства являются наличие определенной зоны нечувствительности, что приводит к увеличению

15 статической ошибки регулятора и снижению точности его работы, а также высокая сложность системы регулирования и наличие одного исполнительного механизма, управляющего как нагревом, так и охлаждением системы, что приводит к снижению точности работы.

Наиболее близким к предлагаемому является термостатирующее устройство,(Существенным недостатком этого устройства является ограниченный диапазон заданной температуры объекта регулирования и температуры внешней среды вследствие того, что устройство не обеспечивает полной температур ной компенсации знакопеременных воздействий, вносимых внешней средой.

Цель изобретения — расширение эксплуатационных возможностей устройства и повышение его точности.

9114 ва.

Поставленная цель достигае <:я тем, что в устройство, содержащее установленные в термостате нагреватель и термодатчик, подключенный к двухпозиционному терморегулятору, вые ход которого соединен с нагревателем, введен компенсирующий канал охлаждения, включающий дискриминатор временных интервалов, вход которого соединен с выходом инвертора, входом под- lO ключенного к выходу двухпозиционного терморегулятора, а каждый из выходов дискриминатора через последовательно соединенные ждущий мультивибратор и реле подключен к двигателю, который 1з механически связан с вентилем, установленным на линии подачи хладагента в термостат.

Заданная точность регулирования температуры достигается работой двух- рв позиционного канала. Компенсирующий канал охлаждения предназначен для компенсации тепла, поступающего из окружающей среды в случае, когда ее температура выше заданной температуры объекта регулирования. Ввиду того, что температура внешней среды, а значит и приток тепла в термостат на практике изменяются медленно, работа компенсирующего канала может иметь зо значительную инерционность. ДЬухпозиционный канал подогрева является относительно быстродействующим и осуществляет точную термостабилизацию на заданном уровне температуры. Компенсирующий канал ввиду своей большой инерционности не влияет на точность и устойчивость системы, обеспечивая в то же время оптимальные условия работы точного канала подогрева — опре- 4О деленный отрицательный тепловой баланс объекта регулирования.

На чертеже представлена функциональная схема предлагаемого устройстУстройство для регулирования температуры содержит жидкостный термостат

1, находящийся в тепловом контакте с термодатчиком 2, Последний соединен с входом двухпозиционного терморегуля->о тора 3, выход которого подключен к нагревателю 4 и инвертору 5. Инвертор 5 соединен с дискриминатором временных интервалов 6, один из двух выходов которого через ждущий мульти- 55 вибратор 7 соединен с обмоткой реле

8, а друl-ol выход через ждущий мультивиб.., r ð 9 соединен с обмоткои ре88

4 ле 10. Контакты реле 8 и 10 соединены с цепями управления двигателя 11, вал которого механически связан с вентилем 12, расположенном на магистрали-линии, подводящей хладагент к термостату.

Устройство работает следующим образом.

Сигнал с термодатчика 2 поступает в двухпозиционный терморегулятор 3, где происходит его усиление и сравнеwe с сигналом, соответствующим заб данной температуре Т объекта регулирования. При температуре в термостате Т (Т gg сигнал на выходе теро о морегулятора 3 U> осуществляет включение нагревателя 4. Когда температура в термостате 1 достигает заданного уровня, Т >i T3d4 сигнал на выходе

О о ,терморегулятора 3 U — — 0, нагреватель

4 выключается. Управление компенсирующим каналом основано на измерении времени выключенного состояния нагревателя t> т.е. временного интервала, в течение которого U = О. Измерение и сравнение времени производится в дискриминаторе временных интервалов

6, сигнал на вход которого поступает через инвертор 5 с выхода двухпозиционного терморегулятора 3. В дискриминаторе 8 время t сравнивается с временными уставками t и t, величина которых определяется индивидуально для конкретной системы терморегулирования, причем устанавливается (.tg.

Если t > y t, с первого выхода дискриминатора 6 поступает импульс на вход ждущего мультивибратора 7, формирующего сигнал включения реле 8 управления двигателем 11 длительностью, достаточной для открытия вентиля 12 подачи хладагента в термостат 1 на угол, составляющий 1/10 часть угла его полного открытия.

Если т. (t.„, то со второго выхода дискриминатора 6 импульс поступает на ждущий мультивибратор 9, сигнал с выхода которого посредством реле 10 и двигателя 11 производит закрытие вентиля 12 на 1/10 часть угла его полного открытия.

В случаях, когда при измерении последующих временных интервалов повторяется соотношение t t (или t g <

), то соответственно производится

Ф дальнейшее ступенчатое открытие (или закрытие) вентиля подачи хладагента.

Процесс регулирования в компенсирую911488 щем канале продолжается до тех пор, пока временной интервал t не станет

t (te (с z.

Режим, когда t (t > < t, является установившимся оптимальным режи" мом работы устройства для регулирования температуры. В этом случае интенсивность охлаждения термостата 1 сохраняется постоянной до тех пор, пока не произойдет существенного изменения температуры внешней среды или хладагента.

Таким образом, предлагаемое устройство по сравнению с известными обеспечивает эксплуатацию термостата в широком диапазоне заданных темпераО тур объекта регулирования (+20

+50ОС) и температур внешней среды (Π— +50"С); повышенную точность и устойчивость работы устройства ввиду того, что введение в систему канала охлаждения не только не увеличивает статическую ошибку (как в трехпозиционной системе), а напротив, значительно повышает точность работы основного канала подогрева, поддерживая соотношение времени включено/выключено в заданных пределах, снижая величину статической ошибки двухпозиционного регулятора в несколько раз.

Точность поддержания заданной температуры в жидкостном термостате, обеспечиваемая устройством, составляет

+О, 1О С; устройство остается принци пиально позиционным, что предопределяет его простоту и надежность в работе. с

5 Формула изобретения

Устройство для регулирования температуры, содержащее установленные в термостате нагреватель и термодатчик, 10 подключенный к двухпозиционному терморегулятору, выход которого соединен с нагревателем, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что, с целью расширения эксплуатационных- возможностей и повы15 щения точности устройства, в, него введен компенсирующий канал охлаждения, включающий дискриминатор временных интервалов, вход которого соединен с выходом инвертора, входом под2о ключенного к выходу двухпозиционного терморегулятора, а каждый из выходов дискриминатора через соответствующую цепочку последовательно соединенных ждущего мультивибратора и реле под2$ ключен к двигателю, который механически связан с вентилем, установленным на линии подачи хладагента в термостат.

Источники инФормации, зр принятые во внимание при экспертизе

1. Халамейзер M.6. Автоматизация процессор обработки кинопленки. М., "Искусство", 1970, с. 5l,59.

2. Авторское свидетельство СССР зз и 413467, кл. 6 05 0 23/19, l974 (прототип).