Acordarea parametrilor regulatorului intr-un sistem de reglare automata a temperaturii

Schema bloc a unui SRA pentru reglarea temperaturii

Rolul blocurilor componente .

Descrierea functionarii dupa schema bloc.

Legi de reglare.

Marimi de intrare/iesire.

Fisa de documentare 1. SRA pentru reglarea temperaturii

Reglarea temperaturii

Sistemele de reglare automata a temperaturii sunt printre cele mai utilizate atat in economie cat si in aplicatii casnice. Din punct de vedere al destinatie sistemele de reglare automata a temperaturii pot fi sisteme pentru instalatii frigorifice sau sisteme pentru instalatii de incalzire.

In multe situatii, schemele pentru masurarea temperaturii sunt incluse in bucle de reglare a temperaturii pentru incinte termostate. Daca incalzirea se face electric, nu este indicat ca alimentarea schemei de masurare sa se faca de la aceeasi sursa de putere ca si rezistorul de incalzire, deoarece pot apare cuplaje parazite importante, care maresc histerezisul temperaturii reglate.  In acest caz este indicat ca alimentarea pentru incalzire sa se realizeze in curent alterenativ, iar alimentarea schemei de masurare in curent continuu.

In cele mai simple instalatii termice, schema bloc a unui sistem de reglare a temperaturii este cea din fig. 1.1.

Sistemele de reglare a temperaturii din instalatiile frigorifice sunt realizate, in majoritatea cazurilor, prin intermediul echipamentelor specializate cu actiune continua sau cu regulator bipozitional.

In instalatiile termice la care timpul mort este mare, este necesara utilizarea sistemelor de reglare cu regulator PID sau PI. In unele situatii, cand timpul mort este foarte mare (T_m > T), se impune utilizarea unor regulatoare speciale (cu actiune prin impulsuri).

Exemplu de sistem de reglare automata a temperaturii, cu structura evoluata

1. Pentru obtinerea unor performante superioare la reglarea automata a temperaturii se poate adopta un sistem de reglare in cascada (Fig. 1.2).

Bucla de reglare automata a temperaturii, continand traductorul de temperatura T_r1 si regulatorul R₁, include o bucla de reglare a debitului, formata din traductorul de debit T_r2, regulatorul R₂ si elementul de executie EE. Daca temperatura t tinde sa scada fata de valoarea prescrisa, regulatorul de temperatura R₁ impune o valoare prescrisa mai mare la regulatorul de debit R₂. Bucla de reglare interioara stabileste debitul la noua valoare prescrisa, astfel incat temperatura t creste, revenind la valoarea impusa. Sistemul de reglare in cascada reactioneaza foarte eficace la o perturbatie de tipul unei variatii a presiunii agentului termic la intrare.

Daca presiunea creste brusc, creste si debitul agentului termic, existand tendinta ca temperatura t sa creasca.

Cresterea debitului este sesizata de traductorul T_r2 si, in consecinta, regulatorul R₂ actioneaza imediat, dand comanda de micsorare a sectiunii de trecere a organului de reglare. Debitul este adus la valoarea impusa inainte ca temperatura din incinta sa aiba variatii importante.

Activitatea de invatare 1

Fisa de lucru 1.1. Reprezentarea schemei boc pentru reglarea temperaturii in cazul unui fier de calcat

Competente vizate:

Elaboreaza scheme bloc pentru diferite posibilitati de reglare automata a unui proces

Analizeaza modul de conectare a elementelor componente pentru realizareaa unui SRA cu structura evoluata

Obiective  vizate:

Aceasta activitate va va ajuta sa reprezentati schema bloc pentru o instalatie de reglare automata a unui parametru pentru o schema data.

Durata: 30 minute.

Tipul activitatii: activitate de grup.

Sugestii :

pentru realizarea acestei activitati va veti organiza clasa in grupe de 3÷4 elevi;

analizati schema functionala a sistemului de reglare a temperaturii in cazul unui fier de calcat redata in fig. 1.3

reprezentati schema bloc pentru schema din figura 1.3.;

indicati tipul de reglare realizat cu aceasta schema;

realizati o scurta prezentare a modului de functionare pentru schema data.

Evaluare

Schema bloc a SRA cu schema functionala din figura 1.3. este prezentata in figura 1.4. Resortul de contact se comporta ca un comutator bipozitional, iar reglarea este bipozitionala.

Fisa de lucru 1.2. Realizarea unui termostat electronic

Competente vizate:

Elaboreaza scheme bloc pentru diferite posibilitati de reglare automata a unui proces

Analizeaza modul de conectare a elementelor componente pentru realizareaa unui SRA cu structura evoluata

Obiective vizate:

Aceasta activitate va va ajuta sa realizati montajul unui termostat electronic dupa o schema data.

Durata: 120 minute.

Tipul activitatii: lucrare de laborator.

Sugestii :

Se da schema electrica:

Lista componentelor:

Amplificator operational:  A 741

Termistor    NTC 470÷650 Ω ( 2 termistori legati in serie cu punctul de contact comun accesibil pentru a fi incalzit )

Diode:   1N 4007 - 2 bucati

Rezistori:    680 Ω, 47 K Ω - 3 bucati

Potentiometru:  5 K Ω

Condensatori: 1 μF

Led 

Aparate necesare : multimetru, sursa de tensiune continua.

Mod de lucru:

Dupa masurarea componentelor, parcurgeti urmatoarele etape:

Realizati pe placa de cablaj imprimat sau pe placa de test schema de mai sus.

Alimentati montajul folosind sursa de tensiune continua de 12 V.

Stabiliti pozitia potentiometrului pentru care LED-ul este stins (la limita de aprindere).

Verificati functionarea montajului incalzind usor cu pistolul/statia de lipit punctul comun al celor doi termistori.

Explicati functionarea montajului raportandu-va la indicatia LED-ului.

FISA DE EVALUARE 1.2.

Fisa de lucru 1.3. Realizarea unui sistem de reglare automata a temperaturii

Competente vizate:

Elaboreaza scheme bloc pentru diferite posibilitati de reglare automata a unui proces

Analizeaza modul de conectare a elementelor componente pentru realizareaa unui SRA cu structura evoluata

Obiective vizate:

Aceasta activitate va va ajuta sa realizati montajul unui SRA pentru reglarea temperaturii utilizand un modul didactic electropneumatic si tremostatul realizat la activitatea 1.2.

Durata: 60 minute.

Tipul activitatii: lucrare de laborator, clasa organizata in grupe de elevi

Aparate necesare : modulul de lucru electropneumatic (FESTO, multimetru, sursa de tensiune continua.

Descrierea lucrarii:

inlocuiti LED-ul si rezistorul R₅ din schema termostatului cu un releu electromagnetic de 12V, ale carui contacte C₁ si C₂ se leaga in circuitul electropneumatic;

realizati conexiunie electrice si pneumatice conform schemelor din figura 1.6.

Senzorul de temperatura realizat cu montajul de la activitatea 1.2. activeaza contactul 1 in momentul in care acesta sesizeza depasirea temperaturii prescrise, electrovalva Y₁ deschide "camera", permitand pistonului sa actioneze extensia sa. In momentul in care temperatura scade sub cea prescrisa, se activeaza contactul 2 care trimite semnal electrovalvei Y₂ sa deschida "camera ", permitand pistonului sa execute actiunea de retragere, sistemul revenind in starea initiala.

FISA DE EVALUARE 1.3.

Figura 1.7. Vedere asupra circuitului electronic al termostatului si asupra modulului electropneumatic

Test de evaluare 1

I. Pentru fiecare dintre cerintele de mai jos, scrieti pe foaie litera corespunzatoare raspunsului corect:

1 Termocuplul este un traductor parametric care transforma variatia de temperatura a mediului ambiant in:

a) variatie de rezistenta

b) variatie de tensiune termoelectromotoare

c) variatie de curent

d) variatie de inductanta

2 Termistoarele sunt:

a) traductoare capacitive;

b) traductoare generatoare;

c) termorezistente semiconductoare

d) traductoare inductive.

3 Termorezistentele sunt traductoare de temperatura care se bazeaza pe proprietatea materialelor de a-si modifica rezistenta electrica, dupa urmatoarea formula:

a)

b)

c)

d)

II Transcrieti litera corespunzatoare fiecarui enunt (a j) si notati in dreptul ei litera A, daca apreciati ca enuntul este adevarat sau litera F, daca apreciati ca enuntul este fals. Transformati varianta considerata falsa in adevarata.

a. Traductoarele generatoare transforma marimea de masurat direct intr-o tensiune electrica;

b. Termocuplele sunt traductoare parametrice, bazate pe efectul Seebeck.

c. In instalatiile termice la care timpul mort este mare, este necesara utilizarea sistemelor de reglare cu regulator tip PD.

d. La traductoarele termorezistive semiconductoare (termistoare), rezistenta termistoarelor creste cu cresterea temperaturii.

e. Sistemele de reglare a temperaturii din instalatiile frigorifice sunt realizate, in majoritatea cazurilor, prin intermediul echipamentelor specializate cu regulator automat.

III. In coloana A sunt prezentate traductoare parametrice rezistive, iar in coloana B denumirile acestora. Scrieti pe foaie asocierile corecte dintre fiecare cifra din coloana A si litera corespunzatoare din coloana B.

IV Scrieti pe foaie cuvintele care completeaza spatiile libere:

a. Termorezistentele semiconductoare se mai numesc si 1). .

b.  In functionarea unui termocuplu variatia de ..(2). a mediului de masurat este transformata intr-o variatie de tensiune .(3).. . . .

V. In figura 2 este reprezentat un subansamblu al dispozitivului din figura1.

VI.

VI.2. In modelul structural al unui regulator automat prezentat in figura de mai jos sunt marcate elementele componente ale regulatorului si marimile fizice care intervin in functionarea lui.

Barem de evaluare