Пристрій для автоматичного регулювання температури

Пристрій для автоматичного регулювання температури, що складається з блока датчиків: температури, струм у, н уля фази струму; електричного нагрівального елемента, а також з'єднаного з джерелом живлення пристрою блока аналоговоцифрового перетворення, блока електронної комутації електричного нагрівального елемента, блока контролю, індикації та клавіатури, який відрізняється тим, що в пристрій введені автомат 3 36172 мання температури у робочих межах. Лише у межах робочої температури, крива середнього струму споживання наближається до нуля. Найбільш близьким по технічній суті і ефекту, що досягається, є пристрій для автоматичного регулювання температури [UA №18992, кл. G05D23/00, 1997], що містить термоелектричні перетворювачі, багатоканальний регулятор температури, блок тиристорних підсилювачів, блок здавачів струм і електричні нагрівальні елементи, блок детекторів нуля, джерело струму обігріву, інформаційну магістраль, комутатор аналогових сигналів, блок контролю та керування і індикації. Недоліком цього пристрою є використання надлишкової кількості блоків гальванічної розв'язки між окремими вузлами схеми; наявність блоків вимірювання значень електричних величин, що вимагають гальванічну розв'язку між ними та відповідними вхідними каналами ЕОМ. За хист від короткого замикання у системі реалізується шляхом вимірювання сигналу від датчику стр уму. Тому, система вимагає двох, незалежних одна від одної, ліній живлення для ЕОМ та блоку тиристорних підсилювачів. Надійність вимикання тиристорних підсилювачів пристрою залежить від справності ЕОМ та вимагає постійного моніторингу сигналу від датчиків струму. Жодний з розглянутих приладів не надає можливості захисту людини від вражаючого фактору змінного струму при ввімкненні пристрою керування температурою в мережу змінного струму. Вказаний пристрій найбільш близький до того, що заявляється, за технічною сутністю і обраний як прототип. В основу корисної моделі покладено завдання створення високоефективного компактного, простого за конструкцією, технологією виготовлення та ремонту, надійного і довговічного в експлуатації пристрою з можливістю регулювання оптимальних електричних та температурних режимів роботи елементів нагріву під час встановлення, досягнення та утримання робочої температури, який відмінний від прототипу тим, що в пристрій введено автомат електромеханічного розривання кола змінного струму, детектора фази мережі змінного струму, датчик струму споживання нагрівального елементу, в якості якого використано датчик струму на ефекті Холла, детектор переходу через нуль, електронний ключ з оптичною розв'язкою, в якості якого використано оптосимістор, датчики температури, в якості яких використано напівпровідникові інтегральні датчики температури, електронно-обчислювальна машина (ЕОМ), в якості якої використано мікроконтролер, блок індикації, клавіатура, блок живлення постійного струму, причому блок живлення формує живлення ЕОМ та датчиків; до аналогових входів ЕОМ підключено датчики температури та струм у; до цифрови х входів підключено клавіатуру, да тчик переходу через нуль; до цифрових ви ходів підключено блок індикації, електронний ключ, а у внутрішній пам'яті ЕОМ знаходиться програма керування роботою пристрою. 4 Це дозволяє значно спростити конструкцію пристрою, знизити габарити та підвисити його надійність та безпечність. Корисна модель пояснюється кресленням, на якому представлене наступне: - на Фіг. приведена структурна схема пристрою. Пристрій, що пропонується, містить датчики температури 1 та 2, датчик струму 3, датчик переходу через нуль 4, детектор фази мережі змінного струму 5, ЕОМ 6, електромеханічний струмообмежуючий автомат розриву кола живлення 7, електронний ключ 8, блок індикації 9, клавіатура 10, електронагрівальний елемент 11, блок живлення постійного струму 12. Пристрій працює наступним чином. В початковий момент часу, детектор фази мережі змінного струму 5 визначає вірність під'єднання мережі змінного струму до входів ("НУЛЬ") та ("ФАЗА"). При невірному ввімкненні, або відсутності заземлення пристрою, детектор фази блокує ввімкнення приладу. При умові вірного ввімкнення, детектор фази мережі змінного струму 5 вмикає ланцюг живлення. Електромеханічний струмообмежуючий автомат розриву кола живлення 7 призначено для автоматичного розриву ланцюга живлення пристрою при перевищенні струму споживання жорстко встановленого порогу стр уму. Електромеханічний струмообмежуючий автомат 7 виконує функцію постійного моніторингу стр уму споживання та розриву ланцюгу живлення при аварійному перевищенні струму споживання понад норму і його робота не залежить від працездатності ЕОМ 6. За умов ввімкнення кола живлення змінного струму, блок живлення постійного струму 12 формує стабілізоване живлення для роботи ЕОМ 6. Робота пристрою базується на програмній обробці інформації від датчиків згідно програми, що зберігається у вбудованій у ЕОМ 6 постійної пам'яті та значень робочих величин, які зберігаються у вбудованій у ЕОМ 6 електричноперепрограмованій пам'яті ("EEPROM-пам'ять"), що дозволяє встановлювати режими роботи пристрою без застосування додаткових зовнішніх перемикачів при роботі пристрою, а також зберігати значення робочих величин у проміжках часу при відсутності живлення пристрою. За допомогою блоку індикації 9, ЕОМ 6 формує вихідну інформація про стан роботи пристрою. Оперуючи клавіатурою 10 встановлюється максимальне значення струму споживання приладу під час роботи електронагрівального елементу 11, максимальна температура, а також визначається гістерезис температур tг між максимальною та мінімальною робочими температурами. Подальша робота пристрою ґрунтується на динамічному опрацюванні даних від датчиків температури, струму та детектора переходів через нуль наступним чином. Аналоговий сигнал від датчиків температури 1, 2 та датчика струму 3 поступають на аналогові входи аналогово-цифрового перетворювача, що входить у склад ЕОМ 6, за допомогою якого відбувається перетворення цієї інформації у цифровий 5 36172 код. Датчик переходів через нуль 4 формує двійковий сигнал, момент зміни рівня якого відповідає переходу мережевого живлення через 0 вольт. За умови, що значення отриманої температури від датчика температури 1 (та/або 2) менше за потрібну величину, ЕОМ 6 приймає рішення про ввімкнення електронного ключа 8, в результаті чого вмикається електронагрівальний елемент 11, а значення струму від датчика струму 3 змінюється до величини, яка відображує споживання електронагрівального елементу в кожний момент часу. Застосування датчику стр уму дозволяє використовувати електронагрівальні елементи різної потужності та за умов можливої нестабільності напруги мережі живлення змінного струму. Моменти ввімкнення та вимикання електронного ключа програмним способом прив'язуються до моментів часу змін вихідного сигналу від датчика переходів через нуль 4. Таким чином забезпечується мінімізація рівня електромагнітних завад при роботі пристрою. ЕОМ 6, використовуючи значення величини струму від датчика струму 4 визначає середнє значення струму споживання електронагрівального елементу 11 та блоку живлення 12. З метою забезпечення значення сумарної сили струму споживання пристрою меншою за максимально допустимий струм, використовується обмеження струму шляхом програмного формування послідовностей ввімкнення та вимикання електронного ключа 6 для забезпечення виконання умови роботи за наступним виразом: T K 0 IS ³ × ò I i × dt i , 0 £ K £ N, N 0 де ІS - максимальний струм споживання, А; Комп’ютерна в ерстка Л.Литв иненко 6 К - цикли ввімкнення електронного ключа 8; N - максимальна кількість циклів, що береться для визначення робочого ходу; Іі - значення струму у tі -й момент часу, А. Процес встановлення значення циклів ввімкнення К відбувається шля хом послідовного перебору значень від 1 до N, причому послідовний перебір завжди починається з 1, що забезпечує плавне наростання струму споживання пристрою. При досягненні робочої величини циклів ввімкнення Κ, процес перебору завершується. При змінах сили струму Ii , при роботі нагрівального елементу, значення К корегується для подальшої стабілізації середнього струму споживання весь час роботи пристрою. Робота нагрівального елементу 11 триває до тих пір, поки значення температури від датчика температури 1 (або 2) не досягне встановленого значення максимальної температури, після чого нагрівальний елемент 11 через електронний ключ 8 вимикається. Робота нагрівального елементу відновлюється при зменшенні значення температури від датчика температури 1 та/або датчика температури 2 нижче встановленого рівня. Таким чином, прилад може бути застосовано для керування процесу нагріву як твердих тіл, так і рідин при суміщеному або рознесеному у просторі розташуванні датчиків температури 1 та 2. Джерела інформації: 1. Регулятор температури [UA №51205, кл. G05D23/19, 2002]. 2. Пристрій для регулювання температури [UA №67430, кл. G05D23/24, 2002]. 3. Пристрій для автоматичного регулювання температури [UA №18992, кл. G05D23/00, 1997]. Підписне Тираж 28 прим. Міністерство осв іт и і науки України Держав ний департамент інтелектуальної в ласності, вул. Урицького, 45, м. Київ , МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислов ої в ласності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601