устройство для регулирования температуры

Формула изобретения

Устройство для регулирования температуры, содержащее канал астатического регулирования температуры, включающий последовательно соединенные термометр сопротивления, измерительную мостовую схему, усилитель напряжения, позиционное реле, ключевой элемент и исполнительный блок, и импульсный прерыватель, выход которого подключен к входу ключевого элемента, отличающееся тем, что в него дополнительно введены такой же канал астатического регулирования температуры и канал двухпозиционного регулирования температуры, включающий последовательно соединенные термометр сопротивления, измерительную мостовую схему, усилитель напряжения, компаратор с заданным прямоугольным гистерезисом и ключевой элемент, и источник опорных напряжений, выход которого соединен с входами измерительных мостовых схем, позиционных реле и компаратора с заданным прямоугольным гистерезисом.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к автоматическому регулированию и может быть использовано для работы в схеме автоматического регулирования температуры в системах комфортного технологического регулирования воздуха и вентиляции помещений, отопления и горячего водоснабжения помещений бытового и промышленного назначений, системах холодильной техники, а также других промышленных объектах и устройствах.

В качестве прототипа выбран регулятор температуры микроэлектронный ТМ, содержащий измерительную мостовую схему, подключенную к термометру сопротивления и связанную с усилителем напряжения, позиционное реле, соединенное с ключевым элементом, к которому подключены импульсный прерыватель и исполнительный блок (см. Техническое описание и инструкция по эксплуатации ЗУ2.574.171ТО).

Недостатками регуляторов ТМ являются ограниченные функциональные возможности (регулирование одного технологического параметра) при использовании их, в частности, в системах комфортного технологического кондиционирования воздуха и вентиляции помещений, где необходимо регулировать несколько технологических параметров: температуру "точки росы", температуру воздушной среды в объекте регулирования и температуру обратного теплоносителя первого подогрева при отключении электродвигателя. Применение в системе регулирования нескольких регуляторов температуры ведет к снижению надежности работы системы, увеличению потребления электроэнергии, капитальных и эксплуатационных затрат.

Задача, решаемая изобретением, - расширение функциональных возможностей регулятора, повышение надежности, снижение потребления электроэнергии, капитальных и эксплуатационных затрат.

Решение поставленной задачи обеспечивается тем, что в устройство, содержащее канал астатического регулирования температуры, включающий последовательно соединенные термометр сопротивления, измерительную мостовую схему, усилитель напряжения, позиционное реле, ключевой элемент и исполнительный блок, и импульсный прерыватель, выход которого подключен к входу ключевого элемента, дополнительно введен такой же канал астатического регулирования температуры и канал двухпозиционного регулирования температуры, содержащий последовательно соединенные термометр сопротивления, измерительную мостовую схему, усилитель напряжения, компаратор с заданным прямоугольным гистерезисом и ключевой элемент, и источник опорных напряжений, выходы которого соединены с входами измерительных мостовых схем, позиционных реле и компаратора каналов регулирования температуры.

Введение двух каналов регулирования температуры позволяет заявляемому устройству выполнять функции регулирования температуры "точки росы", воздушной среды в объекте регулирования и обратного теплоносителя на линии первого подогрева системы кондиционирования воздуха. Введение автоматического источника опорных напряжений позволяет для всех каналов регулирования температуры задавать уставки регулируемых параметров в единой шкале значений, что повышает точность регулирования.

На чертеже представлена структурная схема устройства.

Устройство содержит каналы 1 и 2 астатического регулирования температуры, канал 3 двухпозиционного регулирования температуры и источник 4 опорных напряжений. Канал 1 астатического регулирования температуры содержит последовательно соединенные термометр 5 сопротивления, измерительную мостовую схему 6, усилитель 7 напряжения, позиционное реле 8, ключевой элемент 9 и исполнительный блок 10 и импульсный прерыватель 11, выход которого подключен к входу ключевого элемента 9. Канал 2 астатического регулирования температуры содержит последовательно соединенные термометр 12 сопротивления, измерительную мостовую схему 13, усилитель 14 напряжения, позиционное реле 15, ключевой элемент 16 и исполнительный блок 17 и импульсный прерыватель 18, выход которого подключен к входу ключевого элемента 16. Канал 3 двухпозиционного регулирования температуры состоит из последовательно соединенных термометра 19 сопротивления, измерительной мостовой схемы 20, усилителя 21 напряжений, компаратора 22 с заданным прямоугольным гистерезисом и ключевого элемента 23. Выход источника 4 опорных напряжений соединен с входами измерительных мостовых схем 6, 13, 20, позиционных реле 8, 15 и компаратора 22 с заданным прямоугольным гистерезисом.

Устройство работает следующим образом.

Каналы 1 и 2 регулирования температуры работают аналогично, поэтому достаточно рассмотреть работу устройства на примере работы канала 1.

При исправной цепи датчика 5 (температура сопротивления) сигнал с его выхода поступает на вход измерительной схемы 6, затем усиливается усилителем 7 напряжения и подается на позиционное реле 8, где сравнивается с сигналами граничных параметров, сформированных при помощи источника 4 опорных напряжений. С позиционного реле 8 и импульсного прерывателя 11 сигналы поступают на ключевой элемент 9, где формируются в управляющий сигнал заданной полярности, который подается на вход исполнительного блока 10, подключенного к регулирующему органу (на чертеже не показано). При изменении полярности сигнала рассогласования в позиционном реле 8 ключевым элементом 9 формируется сигнал противоположного знака и подается на вход исполнительного блока 10.

Канал 3 двухпозиционного регулирования температуры работает следующим образом. Сигнал с выхода термометра 19 сопротивления поступает на вход измерительной мостовой схемы 20, усиливается усилителем 21 напряжения и подается на компаратор 22 с заданным прямоугольным гистерезисом, где сравнивается с сигналом граничного параметра, сформированным при помощи источника 4 опорных напряжений. Сформированный компаратором 22 сигнал поступает на вход ключевого элемента 23 и далее в схему управления исполнительным механизмом.

Заявляемое устройство испытано в схемах автоматического регулирования и управления системами кондиционирования воздуха. В испытанном устройстве в качестве термометров 8, 12, 19 сопротивления использованы медные термопреобразователи сопротивления ТСМ с номинальной статической характеристикой преобразования 5 Ом. Усилители 7, 14 и 21 напряжения собраны на операционных усилителях КР14ОУД708, позиционное реле 8, 15 и компаратор 22 с заданным прямоугольным гистерезисом - на микросхемах КР554СА3, ключевой элемент 23 - на транзисторе КТ315Г, а источник 4 опорных напряжений - на операционном усилителе КР140УД708. Испытание показало, что заявленное устройство в отличие от известных выполняет дополнительно функцию регулирование двух параметров температур, повышает надежность работы устройства за счет минимизации схем и отказа от электромагнитных выходных реле, повышает точность регулирования параметров при использовании общего источника 4 опорных напряжений, снижает потребление электрической энергии, габариты и сокращает капительные и эксплуатационные затраты за счет расширения функциональных возможностей устройства.