Регулятор температуры
1. РЕГУЛЯТОР ТЕМПЕРАТУРЫ, содержащий первый генератор цифрового кода задания, выход которого соединен с входом первого цифроаналогового преобразователя, первый источник опорного напряжения, блок сравнения, выход которого связан с последовательно соединенными блоком формирования управлякнцего воздействия и исполнительным органом, .а первый вход подключен к датчику температуры, отличающийся тем, что, с целью повышения точности, в него введены постоянное запоминающее устройство , второй и третий цифроанапоговые преобразователи, второй источник опорного напряжения, первый и второй сумматоры, при этом адресные входы постоянного запо14инающего устройства подключены к выходу первого генератора цифрового кода задания , а выходы соединены с входами второго и третьего цифроаналогового преобразователей, опорные входы которых соединены с выходом второго источника опорного напряжения, а выходы второго и третьего цифроаналоговых преобразователей подключены соответственно к первым входам первого и второго сумматоров, к-вторым входам которых подключены соответственно выходы первого источника опорного напряжения лпервого хщфроаналогового преобразователя, опорный вход которого соединен с выходом первого сумматора, а выход второго сумматора подключен к второму входу блока сравнения.
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
Ц
РЕСПУБЛИН
„„SU„„11 1
4(51) Q 05 Э 23/19
Р:, ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ
М АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ь
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР
ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3592475/24-24
I (22) 18.05.83 (46) 23.01.85. Бюл. К 3 .(72) А.Д.Кормалев и А.В.Михеев (53) 621.555.6(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР
У 387346; кл. 5 05 D 23/19, 1962.
2. Блок регулирования температуры типа БРТ. Техническое описание
ЗРЕ.670.271 (прототип). (54)(57) 1. РЕГУЛЯТОР ТЕМПЕРАТУРЫ, содержащий первый генератор цифрового кода задания, выход которого соединен с входом первого цифроаналогового преобразователя, первый источник опорного напряжения, блок сравнения, выход которого связан с последовательно соединенными блоком формирования управляющего воздействия и исполнительным органом,,а первый вход подключен к датчику температуры, отличающийся тем, что, с целью повьппения точности, в него введены постоянное запоминающее устройство, второй и третий цифроаналоговые преобразователи, второй источник опорного напряжения, первый и второй сумматоры, при этом адресные входы постоянного запоминающего устройства подключены к выходу первого генератора цифрового кода задания, а выходы соединены с входами второго и третьего цифроаналогового преобразователей, опорные входы которых соединены с выходом второго источника опорного напряжения, а выходы второго и третьего цифроаналоговых преобразователей подключены соответственно к первым входам первого и второго сумматоров, к:вто" рым входам которых подключены соответственно выходы первого источника опорного напряжения и первого цифроаналогового преобразователя, опорный вход которого соединен с выходом первого сумматора, а выход второго сумматора подключен к второму входу блока сравнения.
1136122
2. Регулятор по и. 1, о т л и ч аю шийся тем, что, с, öåëüþ расширения области применения, он содержит второй генератор цифрового кода задания, выход которого соединен со старшими разрядами адресного
Изобретение относится к автоматическому регулированию и может быть использовано преимущественно для прецизионного регулирования температуры в электротермических установ- 5 ках.
Известно устройство для регулирования температуры электропечи, состоящее из термометра сопротивления и задатчика температуры, подключенных 10 к терморегулятору, в котором с целью уменьшения погрешности регулирования, вызванной нелинейностью передаточной .характеристики датчика температуры, задатчик выполнен в виде генераторов и основного и вспомогательного преобразователей число испульсов-напряжений, входы которых соответственно подключены к выходам генераторов с управляемой и неуправляемой часто- 20 той, а выход вспомогательного преобразователя подключен к входу генератора с управляемой частотой импульсов (1).
Недостаток этого устройства заключается в том, что в качестве датчика температуры может быть использован только термометр сопротивления, что ограничивает область использования устройства.
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является блок регулирования температуры, содержащий узел определения рассогласования, входы которого подключены к датчику и задатчику температуры, узел, формирования управляющего воздействия, выход которого подключен к входу исполнительного. органа. При
40 этом задатчик выполнен в виде последовательно соединенных генератора цифрового кода задания и цифроаналогового преобразователя, выполненного на основе управляемого резистивного входа постоянного запоминающего устройства, а к выходу первого генератора цифрового кода задания подключены младшие разряды адресного входа постоянного запоминающего устройства. делителя напряжения и воспроизводящего градуировочную характеристику датчика температуры при помощи кусочно-линейной аппроксимации.
Максимально возможное число И участков аппроксймации определяется видом выходного сигнала генератора цифрового кода задания (двоичный, двоично-десятичный, десятичный и т.д. код), в частности для десятичного кода N 10 (23.
Недостатком известного блока регулирования температуры является низкая точность, вызванная ограниченным числом участков аппроксимации градуировочной характеристики датчика. Кроме того, такое техническое решение предполагает использование только одного, конкретного датчика температуры. При переходе на датчик с другой передаточной характеристикой требуется полная перестройка управляемого резистивного делителя.
Бель изобретения — повышение точности регулирования температуры и расширение области применения регулятора.
Поставленная цель достигается тем, что в регулятор температуры, содержащий первый генератор цифрового кода задания, выход которого соединен с входом первого цифроаналогового преобразователя, первый источник опорного напряжения, блок сравнения, выход которого связан с последовательно соединенными блоком формирования управляющего воздействия и исполнительным органом, а первый вход подключен к датчику температуры, введены постоянное запоминающее устройство, второй и третий цифроаналоговые преобразователи, второй источник опорного напряжения, первый и второй сумматоры, при этом адресные
1136122 входы постоянного запоминающего устройства подключены к выходу первого генератора цифрового кода задания, а выходы соединены с входами второго и третьего цифроаналоговых 5 преобразователей, опорные входы которых соединены с выходом второго источника опорного напряжения, а выходы второro.и третьеro цифроаналоговых . преобразователей подключены соответ- !О ственно к первым входам первого и второго сумматоров, к вторым входам которых подключены соответственно выходы первого источника опорного напряжения и первого цифроаналого- !5 вого преобразователя, опорный вход которого соединен с выходом первого сумматора, а выход второго сумматора подключен к второму входу блока сравнения. 20
Кроме того, регулятор содержит второй генератор цифрового кода задания, выход которого соединен со
i старшими разрядами адресного входа постоянного запоминающего устройства, 25 а к выходу первого генератора цифрового кода задания подключены младшие разряды адресного входа постоянного запоминающего устройства.
На фиг. 1 изображена блок-схема предлагаемого регулятора; на фиг. 2— диаграммы, поясняющие принцип его работы.
Регулятор температуры содержит блок 1 сравнения, блок 2 формирова35 ния управляющего воздействия, исполнительный орган 3, датчик 4 температуры, задатчик 5, имеющий в своем
% составе первый генератор 6 цифрового кода задания, первый цифроаналоговый 40 преобразователь (ЦАП) 7, первый источник 8 опорного напряжения (ИОН) постоянное запоминающее устройство 9 (ПЗУ), второй ЦАП 10 и третий
ЦАП 11 второй ИОН 12, первый 13 и второй 14 сумматоры, второй генератор 15 цифрового кода, характеризующего тип используемого датчика температуры. !
Регулятор работает следующим обра- 50 зом.
Блок 1 определяет рассогласование между заданным значением 0 „„ температуры, которое поступает с выхода задатчика 5, и текущим U „, информа. 55 ция. о котором поступает с датчика 4 температуры. Полученный сигнал рассогласования преобразуется в управляющее воздействие по одному из законов регулирования (например, пропорциональному, пропорционально-интегральному. и т.п.) блоком 2 и поступает на исполнительный орган 3, который изменяет состояние объекта управления таким образом, при котором в системе автоматического регулирования поддерживается равновесие.
Заданное значение температуры формируется следующим образом. Выходной сигнал генератора 6 представляет собой цифровой двоичный код, численно равный заданному значению регулируемой величины в физических единицах измерения температуры (например, С, К и т.п.) и который поступает на информационные входы первого ЦАП 7, преобразуется в аналоговый эквивалент и через второй сумматор 14 поступает на вход блока 1. В качестве опорного для первого ЦАП сигнала используется выходной сигнал U> первого сумматора
13 (фиг. 2 а), представляющий собой сумму двух сигналов: выходного сигнала первого источника 8 опорного напряжения 0 „ и сигнала аО; с выхода второго ЦАП 10, причем сигнал DU,. является корректирующим для сигнала 8, служит только для компенсации нелинейности передаточной характеристики используемого датчика температуры (фиг. 2 б, где сплошной линией показана передаточная характеристикадатчика, аштрихпунктирной — передаточная характеристика задатчика) и определяется содержимым ячеек, памяти ПЗУ 9. При помощи этого корректирующего сигнала осуществляется кусочно-линейная аппроксимация градуировочной кривой датчика 4 по формуле Е; = К;Т, где
E — выходной сигнал ЦАП 7; Т; — выходной сигнал генератора 6; К, — коэффициент, пропорциональный выходному сигналу первого сумматора 13. Количество участков аппроксимации зависит от количества старших разрядов выход-, ного кода генератора 6, которые используются для задания адреса ПЗУ 9, а точность аппроксимации на конкретном: участке определяется разрешающей способностью второго ЦАП 10. Выходное напряжение Цо „источника 8 выбирается таким, что при нулевом сигнале на выходе второго ЦАП 10 обеспечивается линейная аппроксимация передаточной характеристики на участке с минимальным коэффициентом переЗаказ 10285/35
Подписное
ВНИИПИ
Тираж 863
Филиал llOQ "Патент", r. Ужгород. ул. Проектная, 4
$ 1136122 6 дачи К (на фиг. 2б между 001 и 010- дывается с выходным сигналом ЦАП 7. старшие разряды выходного кода гене- Информация о величине А для конкретратора 6). На других участках, тре- ного участка аппроксимации записана бующих большего коэффициента переда- в ПЗУ 9, выход которого соединен с чи, напряжение источника 8 склады- 5 входом третьего ЦАП 11. вается с выходным напряжением вто- Для того, чтобы регулятор кожно рого ЦАП 1, и эта сумма является было использовать с различными опорным напряжением для первого датчиками, имеющими разные градуироЦАП 7. Выходной сигнал второго ЦАП 10 вочные кривые (например термопары является аналоговым эквивалентом различных градуировок: ХА, ХК, ПП, цифровой информации, поступающей ПР, ВР), служит второй генератор 5 на ПЗУ, в котором по адресам, опре- цифрового кода, выходы которого деляемым выходным кодом генератора 6, подключены к старшим адресным раза следовательно, и заданным. значением рядам ПЗУ 9. Информация, необходитемпературы предварительно записаны 15 мая для аппроксимации той или иной двоичные эквиваленты напряжения градуировки, записана в соответщ, которое нужно добавить к напря- ствующей области памяти ПЗУ 9, жейию второго ИОН 12 для осуществле- которая определяется двоичным кодом, ния кусочно-линейной аппроксимации поступающим от генератора 15. на соответствующем заданной темпера- 2О Генераторы 6 и 15 цифрового кода туре участке аппроксимации. могут быть выполнены, например, в
Некоторые датчики температуры виде последовательно соединенных обладают такой передаточной харак- переключателей ПП10-Мс и преобразотеристикой, которая не может быть вателя двоично-десятичного кода в аппрокснмирована с достаточной точ- 25 двоичный (элементы 16, 17 и 18, 19 ностью управлением типа В = К Т. .- . соответственно).
1 i
К таким датчикам может быть отнесена, Технико-зкономический эффект преднапример, термопара градуировки лагаемого регулятора заключается в
ПР . Для таких датчиков требуется повышении точности регулирования, кусочная аппроксимация при помощи ЗО обусловленном исключением составляуравнения типа Е., - К;Т+А, где ющей по грешно сти, вызываемой нелиА; — постоянное для i-того участка нейностью датчика температуры. Кроме аппроксимации смещение (фиг. 26). -.того, регулятор может быть испольВеличина А. представляет собой выход- ;зован с датчиками, имеющими различной сигнал третьего ЦАП 11, который д ные передаточные характеристики, что при помощи второго сумматора 14 скла- расширяет область его использования.
