Устройство для программного регулирования температуры инерционных объектов

 

Изобретение относится к программному регулированию температуры при комбинированном нагреве под пайку двухоболочковых цилиндрических или квазицилиндрических конструкций. Цель изобретения - повышение точности регулирования температуры. Устройство для программного регулирования температуры инерционных объектов содержит быстродействующий контур регулирования температуры, состоящий из программного задатчика с релейным и аналоговым выходами , последний из которых подключен к одному из входов первого элемента сравнения , к другому входу которого подключен датчик температуры, а к выходу - первый измерительный усилитель, а также из последовательно соединенных первого исполнительного механизма и внутреннего нагревателя, инерционный контур регулирования , состоящий из первого датчики перепада температуры, выполненного в виде дифференциально вюшченных термодатчиков , один из которых установлен в той же точке конструкции объекта, чтп и датчик температуры быстродействующего контура, а другой - на инерционной части объекта, первого зэдатчика. перепада температуры, подключенных к входам второго элемента сравнения, и подключенного к его выходу второго измерительного усилителя, а также второго датчика перепада температуры, выполненного в виде дифференциально включенных термодатчиков, один из которых установлен на инерционной части объекта, а другой - на наружном нагревателе, второго задатчика перепада температуры, подключенных к входам третьего элемента сравнения, к выходу которого подключены последовательно соединенные третий измерительный усилитель, развязывающий диод, вычитатель, второй исполнительный механизм и наружный нагреватель, причем второй вход вычитателя соединен с выходом источника опорного сигнала. Новым в устройстве является введение в него генератора импульсного сигнала, выполненного на источнике постоянного сигнала и RC-контуре, порогового блока с зоной нечувствительности и релейным выходом в виде замыкающих на границах зоны нечувствительности контактов, и коммутатора из двух реле по числу замыкающих контактов порогового блока и четырех ключей, первый из которых состоит из параллельно включенных первых замыкающих контактов реле, второй и третий - из последовательно соединенных соответственно первых и вторых размыкающих контактов реле, четвертый - из последовательно соединенных четвертых и пятых замыкающих контактов тех же реле коммутатора, причем свободные концы четвертого и пятого замыкающих контактов первого реле соединены со свободными концами четвертого и пятого замыкающих контактов второго реле крест-накрест, а минусовый и плюсовой выводы источника постоянного сигнала генератора импульсного сигнала подключены к свободным концам четвертого и пятого замыкающих контактов Ё 00 ч о 4 О

союз сОВетских

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)5 6 05 0 23/19

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4431852/24 (22) 27.05.88 (46) 23.05.93. Бюл, М 19 (71) Научно-производственное объединение

"Техномаш" (72) Г.Ф.Мурашов и П.П.Татаев (56) Авторское свидетельство СССР

М 1010606, кл. 6 05 D 23/19, 1980.

Авторское свидетельство СССР

М 1182495, кл. 6 05 D 23/19, 1981. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПРОГРАММНОГО

РЕГУЛИРОВАНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ ИНЕРЦИОННЫХ ОБЬЕКТОВ (57) Изобретение относится к программному регулированию температуры при комбинированном нагреве под пайку двухоболочковых цилиндрических или квазицилиндрических конструкций. Цель изобретения — повышение точности регулирования температуры. Устройство для программного регулирования температуры инерционных объектов содержит быстродействующий контур регулирования температуры, состоящий из программного задатчика с релейным и аналоговым выходами, последний иэ которых подключен к одному из входов первого элемента сравнения, к другому входу которого подключен датчик температуры, а к выходу — первый измерительный усилитель, а также из последовательно соединенных первого исполнительного механизма и внутреннего нагревателя, инерционный контур регулирования, состоящий из первого датчики перепада температуры, выполненного в виде дифференциально включенных термодатчиков, один из которых установлен в той же точке конструкции объекта, чтп и датчик температуры быстродействующего контура, а другой — на инерционной части объекта, первого эадатчика перепада температуры, „„5U „„1817070 А1 подключенных к входам второго элемента сравнения, и подключенного к его выходу второго измерительного усилителя, а также второго датчика перепада температуры, выполненного в виде дифференциально включенных термодатчиков, один из которых установлен на инерционной части объекта, а другой — на наружном нагревателе, второго задатчика перепада температуры, подключенных к входам третьего элемента сравнения, к выходу которого подключены последовательно соединенные третий измерительный усилитель, развязывающий диод, вычитатель, второй исполнительный механизм и наружный нагреватель, причем второй вход вычитателя соединен с выходом источника опорного сигнала. Новым в устройстве является введение в него генератора импульсного сигнала, выполненного на источнике постоянного сигнала и RC-контуре, порогового блока с зоной нечувствител ьности и релейным выходом в виде замыкающих на границах зоны нечувствительности контактов, и коммутатора иэ двух реле по числу замыкающих контактов порогового блока и четырех ключей, первый иэ которых состоит из параллельно включенных первых замыкающих контактов реле, второй и третий — иэ последовательно соединенных соответственно первых и вторых размыкающих контактов реле, четвертый— из последовательно соединенных четвертых и пятых замыкающих контактов тех же реле коммутатора, причем свободные концы четвертого и пятого замыкающих контактов первого реле соединены со свободными концами четвертого и пятого замыкающих контактов второго реле крест-накрест. а минусовый и плюсовой выводы источника постоянного сигнала генератора импульсного сигнала подключены к свободным концам четвертого и пятого замыкающих контактов 1 817070 теля, 1 ил.

30

40 первого реле, в общий выводы четвертых и пятых контактов обоих реле подключены к

RC-цепочке, обмотка первого реле коммутатора подключена к сети через последовательно соединенные первый замыкающий контакт порогового блока и контакт релейного выхода программного задатчика, обмотка второго реле коммутатора — через последовательно соединенные второй замыкающий контакт порогового блока и контакт релейного выхода программного

Изобретение относится к средствам автоматического регулирования и мажет быть использована для программного регулирования температуры при комбинированном нагреве пад пайку двухобалочковых цилиндрических или квазицилиндрических конструкций, внутри которых, например, расположен индукционный нагреватель, а снаружи — электронагреватель сопротивления, причем коэффициент линейного расширения материала внутренней оболочки, как правило, значительно больше, чем коэффициент линейнога расширения материала наружной оболочки.

Цель изобретения — повышение точности регулированич, На черте;"ке изображена структурная схема устройства для программного регулирования температуры инерционных объектов.

Быстродействующий контур регулирования включает в себя программный задатчик 1, состоящий из аналоговой части 2 с аналагавь м выходам и части 3 с релейным выходом. Аналоговый выход программного эадатчика 1 подключен к одному из входов первого элемента 4 сравнения, к другому входу которого подключен датчик 5 температуры. К выходу же элемента 4 сравнения подключен первый измерительный усилитель 6, выход которого через первый ключ, состоящий из двух параллельно включен ных первых замыкающих контактов КЧ1-2 и

KV2-2 реле КЧ1 и KV2 коммутатора 7, подсоединен непосредственно ко входу порогового блока 8, а через последовательна соединенный третий ключ. состоящий из двух последовательно соединенных размыкающих контактов КЧ1-3 и KV2-3 тех же реле

КЧ1 и КЧ2 коммутатора 7, — на второй вход вычитателя 9, к этому же входу блока 9 подключены также выходы источника 10 опорного сигнала и HC-контура блока 11, а через второй клепач, состоящий иэ двух паследовазадатчика, информационный вход порогового блока связан с выходом второго измерительного усилителя, выход первого измерительного усилителя подключен через второй ключ к входу первого исполнительного механизма. к которому через первый ключ подключен выход второго измерительного усилителя, соединенный через третий ключ с выходом RC-контура генератора импульсного сигнала и вторым входом вычитательно соединенных размыкающих контактов VV1-2 и LV2-2 реле КЧ1 и KV2 коммутаторэ 7, — к исполнительному блоку 12, к выходу которого подключен внутренний нагреватель 13, Инерционный контур регулирования состоит из первого датчика 14 перепада температуры, выполненного в виде дифференциально включенных термодатчиков 15 и 16, один из которых установлен в тай же точке конструкции объекта, что и датчик 5 температуры быстродействующего контура, а другой 16 на инерционной части объекта, первого задатчика 17 перепада температуры, подключенных ко входам второго элемента 18 сравнения, к выходу которого подсоединены последовательно соединенные второй измерительный усилитель 19, третий ключ, состоящий из последовательно соединенных размыкающих контактов КЧ1-3 и KV2-3, подключенный ко второму входу вычитателя 9.

Контур комп нсации инерционности состоит из второго датчика 20 перепада температуры, выполненного в виде дифференциально включенных термодатчиков 21 и 22, один из которых установлен на инерционной части объекта, а другой 22 на наружном нагревателе, второго задатчика

23 перепада температуры, подключенных ко входам третьего элемента 24 сравнения, к выходу которого подключены последовательно соединенные третий измерительный усилитель 25, развяэывающий диод Д1, подключенный к первому входу вычитателя 9, к выходу которого подключены последовательно соединенные второй исполнительный механизм 26 и наружный нагреватель 27.

К выходу измерительного усилителя 19 подключен, пороговый блок 8, с зоной аЬ нечувствительности и релейным выходом в виде замыкающих на границах зоны нечувствительности контактов SK1 и SK2, подклю1817070 ченных последовательно с катушками реле

КЧ1 и KV2, расположенных в коммутаторе„к сетевому питанию А, N (220 В, 50 Гц).

Генератор 11 импульсного сигнала состоит из источника 28 постоянного сигнала, подключенного к ЯС-контуру (29), состоящего и." резисторов Rl, R2, емкости С2 через четвертый ключ, состоящий из последовательно соединенных четвертых и пятых замыкающих контактов тех же реле КЧ1 и KV2 коммутатора, причем свободные концы четвертого и пятого замыкающих контактов первого реле соединены со свободными концами четвертого и пятого замыкающих контактов второго реле, а минусовый и плюсовой выводы блока 28 подключены соответственно к свободным концам четвертого и пятого замыкающих контактов первого реле, а общие выводы четвертых и пятых контактов обоих реле подключены к

RC-контуру, нагрузкой которого является переменный резистор 83.

Устройство для программного регулирования температуры инерционных объектов работает следующим образом.

Пусть температуры Т» и Тн, соответственно внутренняя и наружная, возрастают линейно по программе. Перепад температур Т = Тзн — Т равен допустимому по технологии, Пус ь в какой-то момент времени произошло отклонение температуры Тн, она уменьшилась.

В этот же момент при срабатывании

SK2 происходит отключение измерительной части быстродействующего контура— блоки 1-4 — 5-6 от исполнительной части

12 — 13 и образуется новый контур 14 — 17—

18 — 19 — 12 — 13, Итак, Чззд < 0и, где 0зад — величина сигнала задания перепада температур и 014 — величина сигнала, пропорциональная текущему перепаду температур на внутренней и наружной сторонах конструкции, Поскольку Ои — 4зд > О, рассогласование положительное, то в результате функционирования комбинированной системы регулирования произойдет уменьшение внутренней Т» конструкции.

Р то же время при-включении SK2 замыкаются контакты КЧ2-4 и KV2-5, В генераторе импульсного сигнала 11 источник 28 подключается к RC-кон уру, с выхода (ВЗ) которого сигнал положительной полярности поступает на второй вход вычитателя 9.

На входе блока 26 увеличивается сигнал и напряжение на наружном нагревателе возрастает, Увеличивается температура на наружной оболочке. Таким образом, одновременно происходит уменьшение температуры внутренней оболочки и возрастание наружной, Перепад уменьшится.

Таким образом, налицо воздействие на конструкцию двух тепловых потоков, наруж5 ного — усиленного и внутреннего — ослабленного. Это регулирование перепада температуры происходит до тех пор, пока ошибка регулирования не будет превышать заданной величины. В этом случае контакт

10 SK2 отключится. Структура устройства для программного регулирования температуры инерционных объектов восстанавливается в первоначальное состояние. Источник 38 отключается от RC-контура генератора им15 пульсного сигнала. Тем не менее сигнал на выходе генератора импульсного сигнала какое-то время еще существует. Он уменьшается в процессе разряда емкости, образуя задний фронт импульса, Разряд емкости со20 измерим по времени с инерционностью объекта управления инерционного контура.

Перепад восстанавливается эа счет изменения температуры обеих оболочек с максимальным быстродействием. При

25 повторении подобных возмущений или иных, то вновь повторится такая схема отработки рассогласования. Отработка идет короткими импульсами, по скользящему режиму, что обеспечивает высокое качество

30 отработки возмущения.

Аналогично работает устройство в точке переходного процесса, характеризующейся отрицательным перерегулированием, т.е. перепад температуры между двумя оболоч35 ками станет меньше заданной величины.

Включается контакт SKl. И все повторяется в той же последовательности, только функционирует группа контактов реле KV1 порогового устройства 8. Внутренняя

40 оболочка нагревается. Источник 28 подключается к RC-контуру через ключ КЧ1-4 и КЧ1-5, Полярность импульса меняется на обратную, Сигнал на выходе вычитателя 9 уменьшается.

45 Напряжение на нагревателе 27 снижается. Наружная оболочка охлаждается. Таким образом, на обе оболочки оказывается воздействие противоположно направленными тепловыми потоками.

50 Быстродействие воздействия контуров возрастает и повышается точность регулирования. При получении заданной величины перепада температур между оболочками контакт SK1 разомкнется. Структура устрой55 ства восстанавливается.

Зона нечувствительности аЬ порогового устройства 8 градуируется предвар; тельно в температуре.

Таким образом, с прецизионной точностью во всех режимах, в переходном, и в

1817070

20

40 кратчайшее время, при возмущениях, поддерживается перепад температуры между двумя оболочками паяемой конструкции, надежно обеспечивая технологические условия пайки конструкций.

Формула изобретения

Устройство для программного регулирования температуры инерционных объектов, содержащий быстродействующий контур регулирования, состоящий из программного эадатчика с релейным и аналоговым выходами, последний из которых подключен к одному иэ входов первого элемента сравнения, к другому входу которого подключен датчик температуры, а к выходу — первый измерительный усилитель, а также из последовательно соединенных первого исполнительного механизма и внутреннего нагревателя, инерционный контур регулирования, состоящий из первого датчика перепада температуры, выполненного в виде дифференциально включенных термодатчиков, один из которых установлен в той же точке конструкции объекта, что и датчик температуры, быстродействующего контура, а другой — на инерционной части объекта, первого задатчика перепада температуры, подключенных к входам второго элемента сравнения, и подключенного к его выходу второго измерительного усилителя, а также второго датчика перепада температуры, выполненного в аиде дифференциально включенных термодатчиков, один из которых установлен на инерционной части объекта, а другой — на наружном нагревателе, второго задатчика перепада температуры, подключенных к входам третьего элемента сравнения, к выходу которого подключены последовательно соединенные третий иэмерительный усилитель, раэвязывающий диод, вычитатель, второй исполнительный механизм и наружный нагреватель, причем второй вход вычитателя соединен с выходом источника опорного сигнала, о т л и ч аю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности устройства, оно содержит генератор импульсного сигнала, выполненный на источнике постоянного сигнала и RC-контуре, пороговый блок с зоной нечувствительности и релейным выходом в виде замыкающих на границах зоны нечувствительности контактов, и коммутатор иэ двух реле по числу замыкающих контактов порогового блока и четырех ключей, первый из которых состоит из параллельно включенных первых замыкающих контактов реле, второй и третий — из последовательно соединенных соответственно первых и вторых размыкэющих контактов реле, четвертый— из последовательно соединенных вторых и третьих замыкающих контактов первого и второго реле, причем в нем неподвижный контакт третьего замыкающего контакта второго реле соединен с перекидным контактом второго замыкающего контакта первого реле, при этом обмотка первого реле коммутатора подключена к сети через последовательно соединенные первый замыкающий контакт порогового блока и контакт релейного выхода программного задатчика, обмотка второго реле коммутатора — через последовательно соединенные второй замыкающий контакт порогового блока и контакт релейного выхода программного задатчика, информационный вход порогового блока связан с выходом второго измерительного усилителя, выход первого измерительного усилителя подключен через второй ключ к входу первого исполнительного механизма, к которому через первый ключ подключен выход второго измерительного усилителя, соединенный через третий ключ с выходом RC-контура генератора импульсного сигнала и вторым входом вычитателя, первый вывод источника постоянного сигнала соединен с первым входным выводом RC-контура через третий замыкающий контакт первого реле коммутатора, а второй вывод- с вторым входным выводом RC-кон-, тура через второй замыкающий контакт первого реле коммутатора, 1817070

Составитель Г. Мурашов

Техред M.Ìoðãåíòàë Корректор Н, Король

Редактор С. Кулакова

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101

Заказ 1722 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5