Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
Подписываем
Лабораторная работа
Исследование подогревного термостата сдвухпозиционным регулятором
Целью работы является выработка навыков расчета и эксперементального определения основных показателей качества работы термостатирующих устройств с регуляторами релейного типа.
Программа работы:
1. Основные теоретические положения.
Малогабаритные подогревные термостаты для пассивных (без тепловыделений) объектов предтавляют достаточно обширный класс термостатирующих устройств. К их числу могут быть отнесены термостаты для кварцевых резонаторов, ультразвуковых линий задержки и т. д.
При тепловом анализе такие термостаты представляются моделью, являющейся системой нескольких замкнутых криволинейных оболочек (рис.1).
Опыт разработки различных термостатирующих устройств с тепловой моделью, аналогичной рис.1, показал, что в первом приближении исследование динамических режимов термостата может быть проведено на базе трехемкостной модели с сосредоточенными параметрами (рис.2).
Этот вывод лег в основу разработки инженерной методики расчета следующих основных показателей качества:
- статистической ошибки (“увода”), т. е. величины смещения температуры объекта термостатирования в стационарном режиме при изменении температуры окружающей среды в максимальном диапазоне;
- динамической ошибки термостатирования –величины отклонения температуры объекта от стационарного уровня, вызванного работой регулятора температуры при постоянной температуре окружающей среды;
В настоящей лабораторной работе ставится задача определения динамической ошибки термостатирования и времени выхода в режим подогревного тнрмостата с двухпозицоинным регулятором температуры.
Как правило, при разработке системы регулирования малогабаритного термостата ставится задача получения равномерного температурного поля. С этой целью термостатируемое тело помещают в камеру из материала с высокой теплопроводностью. Для уменьшения влияния условий внешней среды камеру окружают слоем теплоизоляции. Типовая конструкция термостата для кварцевых резона-торов представлена на рис.3.
Система регули-рования температуры основана на следующем принципе: приток тепла к термостатируемому телу меняется при отклоне-нии температуры тела от заданного значения. Структурная схема системы регулирования температуры показана на рис.4. С камерой термостата 1 соединен чувствительный элемент (датчик) 2, воспринимаю-щий отклонение темпе-ратуры от заданного значения.
Сигнал чувстви-тельного элемента преобразуется усили-телем 3 и подается на исполнительное устройство 4, изменяющее приток тепла к камере термостата. Внешнее возмущение действует не только на термостата, но и на элементы регулятора. Для компенсации ошибок часто используется еще один чувствительный элемент 5, реагирующий на изменение внешних условий.
Регулятор, используемый в лабораторной работе, представляет собой конструкцию, установленную внутри корпуса рядом с используемым термостатом. Схема регулятора представлена на рис.5.
Здесь резисторы R и R являются подстроечными: R для “грубой”, а R –для “точной” настройки на необходимую температуру регулирования. Регулятор работает следующим образом.
Терморезистор R7 типа ММТ-4 3,6 кОм, устанавливаемый на регулируемый объект, образует с резисторами R1-R4 и R8 тармочувствительный мост, подключаемый к выходу дифференциального усилителя постоянного тока A1, выполненного на операционном усилителе. Резисторы R6, R9 и конденсатор C1 включены в цепь отрицательной обратной связи. Усиленный сигнал разбаланса моста поступает на амплитудный дискриминатор A2. При достижении порога включения дискриминатор “опрокидывается” и включает выходной каскад –усилитель постоянного тока, работающий в ключевом режиме. На нагрузке, обозначенной на схеме R20, выделяется мощность, необходимая для поддержания на заланном уровне температуры объекта. При достижении заданной температуры настройки сигнал разбаланса моста уменьшается, амплитудный дискриминатор выключается и включает выходной каскад.
Характеристика двухпозиционного регуля-тора представлена на рис. 6. Зная зону неоднозна-чности в Омах: 0.5(RT1-RT2), можно найти - зону неоднозначности регуля-тора в градусах [1]:
где: RT1 и RT2 – нижнее иверхнее значения сопративления датчика тампературы, при которых происходит переключение нагревателя; RTср – сопративление двтчика при температуре окружающей среды (определяется по графику рис.12);
T1 и T2 – значения температур в К, соответствующие сопративлениям RT1 и RT2;
Tср – температура среды в К;
B=2280 К.
Регулятор, характеризующийся зоной неоднозначности 2, настраивается на опре-деленную температуру tдн, соответствущую заданной температуре термостати-рования объекта. Если значение температуры датчика находится ниже величены (tдн-), происхо-дит включение нагрева-теля термостата, под действием мощности Qн которого осуществляется разогрев всех элементов термостата (в том числе и датчика). В момент достижения датчиком темпаратуры (tдн+) происхидит отключение нагревателя и последующее охлаждение тнрмостата в таком режиме представлен на рис.7. Этот режим работы характеризуется: