Многоканальное устройство для регулирования температуры

 

МНОГОКАНАЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕГУЛИРОВАНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ, содержащее датчики температуры,задатчики температуры, элементы памяти и нагреватели, число которых равно числу тсаналов, два нуль-органа, делителъ напряжения, коммутатор, формирп ,,атель тактовых импульсов, делитель 4acTotbi, источник эталонного напряжения, первые входы каждого нуль-органа подключены через соответствующие контакты коммутатора к датчикам температуры, второй вход одного нуль-органа подключен к выходам задатчиков .температуры, через соответствующие контакты коммутатот ра и делитель напряжения - к второму входу другого.нуль-органа, выход источника эталонного напряжения подключен к входам задатчиков температуры , вход формирователя тактовых импульсов подключен к сети переменного тока, а выход через делитель частоты т к управляющему входу коммутатора , каждый элемент памяти содержит симистор, по два D -три1- гера и два тиристорных оптрона, у которых соединены между собой одни из одноименных входных электродов и разноименные выходные электроды, а один из выходных электродов подключен к управляющему электроду симистора , а другие выходные электроды соединены с одним из электродов симистора и одним из вводов сети переменного тока, другой электрод симистора связан с другим вводом сети переменного тока через соответствующий нагреватель,D -входы D -триггеров подключены к выходам первого и второго нуль-органов соответственно, а С (Л входы связаны между собой и через соответствующие контакты коммутатора с выходом формирователя тактовых импульсов , отличающееся Тем, что, с целью повышения точности регулирования, в негр введен блок расширителей импульсов, а элементы Од памяти содержат по два элемента И и. 4 многокомпозиционный переключатель, а вход блока расширителей импульсов связан с выходом формирователя тактовых импульсов, а выходы - через соответствующие контакты переключателя с одним из входов каждого элемента И другие входы которых связаны с соответствующими -выходами О -триггеров, а выходы - с другими одноименными входными электродами тиристорных оптронов.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (l9) (! !) 4(5!) (: 05 D 23 1

° . «ВВ « »

), ...,, ) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

k PSTOPCkOPPV ВВВВВТВВ ВТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3696303/24-24 (22) 31.01.84 (46) 30.06.85. Бюл. 1(- 24 (72) В.д. Левченко и Н.К. Малыпев (53) 621.555.6(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

Ф 711552, кл. G 05 D 23/19, 1977.

2. "Радио") 19?8, Ф 8, с.37,38.

3. Авторское свидетельство СССР

)! 948843, кл. G 05 D 23/19, 1980 (прототип). о (54) (57) МНОГОКАНАЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕГУЛИРОВАНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ, соI держащее датчики температуры,эадатчики температуры, элементы памяти и нагреватели, число которых равно числу каналов, два нуль-органа, делитель напряжения, коммутатор, фор.мир атель тактовых импульсов, делитель частоты, источник эталонного напряжения, первые входы каждого нуль-органа подключены через соответствующие контакты коммутатора к датчикам температуры, второй вход одного нуль-органа подключен к выходам задатчиков .температуры, через соответствующие контакты коммутато-. ра и делитель напряжения. — к второму входу другого, нуль-органа, выход источника эталонного напряжения подключен к входам эадатчиков температуры, вход формирователя тактовых импульсов подключен к сети переменного тока, а выход через делитель частоты -. к управляющему входу коммутатора, каждый элемент памяти содержит симистор, по два 0 †.триггера и два тиристорных оптрона, у которых соединены между собой одни из одноименных входных электродов и разноименные выходные электроды, а один из выходных электродов подключен к управляющему электроду симистора, а другие выходные электроды соединены с одним из электродов симистора и одним из вводов сети переменного тока, другой электрод симистора связан с другим вводом сети переменного тока через соответствующий нагреватель, 0 -входы D -триггеров подключены к выходам первого и второго нуль-органов соответственно, а Свходы связаны между собой и через соответствующие контакты коммутатора с выходом формирователя тактовых импульсов, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности регулирования, в него введен блок расширителей импульсов, а элементы памяти содержат по два элемента И и. многокомпозиционный переключатель, вход блока расширителей импульсов связан с выходом формирователя тактовых импульсов, а выходы — через соответствующие контакты переключателя— с одним из входов каждого элемента И другие входы которых связаны с соответствующими-выходами D -триггеров, а выходы — с другими одноименными входными электродами тиристорных оптронов.

677

1 ll64

Изобретение относится к технике автоматического регулирования и, в частности, может быть широко использовано при тепловых и физико-механических испытаниях материалов, а так- 5 же в системах управления многомерными технологическими процессами.

Известно многоканальное устройство автоматического регулирования, содержащее в каждом канале датчики темпе- щ ратуры и нагреватели, при этом задатчики температуры соединены с двумя нуль-органами, настроенными на разные пороги, через обегающее коммутирующее устройство нап каналов и ячейки памя- i )5 ти для сохранения информации на время опроса соседних каналов )1) .

Однако устройство не обеспечивает необходимой точности.

Известно использование-триггеров щ в качестве элементов памяти и упраВления симисторами через встречно включенные тиристорные оптроны 2) .

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является мно-у5 гоканальное устройство для регулирования,температурый где датчики и за- датчики температуры переключаются синхронно с нагревателями, а трехпо,зиционное регулирование осуществляется за счет использования двух нагреватепей разной мощности. Элемент памяти в данном устройстве выполнен на ре.- . лейнмх элементах (3).

В известных устройствах трехпозиционного регулирования отсутствует

35 воэможность одним нагревателем обеспечить два режима работы, а также оптимальный режим термостатирования, что снижает точность поддержания температуры.

В случае использования в каждом канале самостоятельного прибора с пропорциональным управлением и при отсутствии требований к высокой точности термостатирования и большом числе каналов неоправдано усложняется аппаратура, что приводит к снижению надежности системы в целом. Кроме того в известных устройствах использование в качестве элементов памяти релейных элементов приводит к усложнению коммутатора каналов.

Цель изобретения — повышение точности регулирования.

Поставленная цель достигается тем, что в многоканальное устройство для регулирования температуры, содержащее .датчики температуры, задатчики температуры, элемен ты памяти н нагреватели, чис. —, ло которых равно числу каналов, два нуль-органа, делитель напряжения, коммутатор, формирователь тактовых импульсов, делитель частоты, источник эталлоного напряжения, первые входы каждого нуль-органа подключены через соответствующие контакты коммутатора к датчикам температуры, второй вход одного нульоргана подключен к выходам задатчнков температуры, через соответствующие контакты коммутатора и делитель напряжения — к второму входу другого нуль"органа, выход источника эталонного напряжения подключен к входам задатчиков температуры, вход формирователя тактовых импульсов под- ключен к сети переменного тока, а выход через делитель частоты — к управляющему входу коммутатора, каждый элемент памяти содерщит семистор, по два D -триггера и тиристорных оптрона, у которых соединены между собой одни из одноименных входных электродов и разноименные выходные электроды, а один из выходных электродов подключен к управляющему электроду симнстора, а другие выходные электроды связаны с одним из электродов симистора и одним из вводов сети переменного тока, другой электрод симистора связан с другим вводом сети переменного тока через соответствующий нагретель, Э входы 3 -триггеров подключены к.вы. ходам первого и второго, нуль-органов соответственно, а С-входы связаны между собой и через соответствующие контакты коммутатора с выходом формирователя тактовых импульсов, введен блок расширителей импульсов, а элементы памяти содержат по два элемента И и многопозиционный переключатель, вход блока расширителей импульсов связан с выходом формирователя тактбвых импульсов, à wxoды через контакты переключателя - с одним из входов каждого элемента И, другие входы которых связаны с соответствующими выходами Э -триггеров, а выходы - с другими одноименными входными электродами тиристорных оптронов.

На фиг. представлена блок-схема предлагаемого устройства; на фиг. 23 1164 временная диаграмма, поясняющая работу устройства.

Многоканальное устройство для регулирования температуры содержит датчики 1 температуры и задатчики 2 температуры, подкличаемые через контакты 3 коммутатора к соответствующим входам двух нуль-органов 4 и 5, причем нуль-орган 4 вторым входом подключен к эадатчику 2 температуры через делитель 6 напряжения коммутатор 7 который синхронизирует работу всех коммутирующих элементов> формирователь 8 тактовых импульсов, который вырабатывает импульс в момент пе- <5 рехода через ноль синусоиды питающего напряжения, соединенный с делителем 9 частоты и блоком 10 расширите" лей импульсов, источник 11 эталонных напряжений для питания задатчиков 2 2щ температуры, элементы 12 памяти, каж-, дый из которых состоит из 2 -триггеров 13 и 14, подключенных к одним входам элементов И 15 и 16, другие входы которых объединены и через 25 многопозиционный переключатель 17 подключены к блоку 10 расширителей импульсов. В элементы памяти входят тиристорные оптроны 18 и 19, включенные между элементами И 15 и 16 и управляющим электродом симистора

20, в цепь которого включен нагреватель 21, мистор 20 и на нагреватель 2 по55 ступает мощность, пропорЦиональная длительности импульсов, поступающих с блока расширителей импульсов.

В процессе термостатирования напряжение с датчиков 1 температуры через контакты 3 поступает на первые входы нуль-органов 4 и 5, на вторые входы нуль-органов поступает напряжение с задатчиков 2 темнерату- 46 ры на которых выставляется необхо,1 димая для каждого канала температура термостатирования причем на нульорган 4 напряжение от задатчиков температуры поступает через дели- 45 тель 6 напряжения. Такое включение позволяет на участке от начала работы до момента срабатывания нульоргана 4 (фиг. 2Ь) подавать полную мощность на нагреватель, что уско- SO ряет выход объекта иа режим, далее на участке от момента срабатывания

:, нуль"органа 4 до срабатывания нульоргана 5 подается половинная мощность, чем достигается уменьшение величины первого выброса температуры при выходе на заданный режим . (фиг. 2е) .

677 4

Дл". синхронизации работы устрой ства иСлользуются сигналы с формирователя 8, который вырабатывает импульсы в момент перехода через нуль синусоиды напряжения питания (фиг. 2е), это позволяет производитьпереключение в момент минимальных помех от сетевого напряжения, Дели-. тель 9 частоты с переменным коэффициентом деления обеспечивает работу коммутатора 7 с различной скоростью переключения каналов. Включение кон" тактов для каждого канала в соответствующих цепях производится одновременно;

Блок расширителей импульсов вырабатывает сигналы для фазового управления симистором 20 (фиг.21}, длительность которых соответствует различной фиксированной мощности, выделяемой на нагревателе 21. Выбор необходимой мощности осуществляется .переключателем 17.

Триггеры )3 и 14 запоминают сос" .тояние нуль-органов 4 и 5 на время опроса соседних каналов. Для сокращения количества коммутирующих элементов сигналы с нуль-органов 4 и 5 поступают на объединенные З -входы первых и вторых триггеров соответственно, а С вЂ” входы триггеров каждого элемента памяти объединены между сооой и через контакт 3 подключаются к формирователю 8 импульсов, в результате чего одним коммутирующим элементом обеспечивается получение информации от двух нуль-органов так как триггеры принимают сос" тояния соответствующие сигналам с нуль органов только при наличии сиг- нала с формирователя 8 импульсов.

Таким образом прн наличии положительных уровней напряжения на выходах нуль-органов 4 и 5 триггеры

13 и 14 устанавливаются в состояние

"l" и на элементы И 15 и 16 прступает разрешение. В зависимости от положения переключателя 17 на.выходы элементов И проходят импульсы, длительность которых соответствует заданной мощности для данного канала..

Через оптроны 18 и 19 включается си1164677

После срабатывания нуль-орrана 4

,триггер 13 устанавливается в состоя ние "0" и на нагревателе 21 поступает лишь половина мощности, так как сииистор 20 открывается только в отрицательные полупериоды питающего напряжения, При достижении заданной

° температуры срабатывает нуль-орган 5, триггер 14 .устанавливается в состояние "0". В этом состоянии симистор

20 закрыт в течение всего периода питающего напряжения, т.е. нагреваI тель полностью отключен.

Работа остальных каналов аналогич- 1$ . на указанной вышее.

Таким образом устройство наряду с трехпозиционным регулированием в ре-. зультате введения фиксированного фазового управления симистором и построения элемента памяти приближает

его по точности к устройствам пропорционального регулирования, но значительно проще и дешевле. Стоимость| приходящаяся на один канал устройства при обеспечении высокой точнос- . ти, в 40-60 раз дешевле устройств пропорционального регулирования.

Кроме того, упрощение коммутации как в измерительных, так и в цепях-уп-. раления повышает надежность устройства в целом.

1164677

Составитель Л» Птенцова

Редактор Ю. Ковач Техред.М;ГерГель . Корректор И. Эрдейи

Заказ 4186/44 Тирик 863 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, 11I-35, Рауаская наб,, д.4/5

Филиал IIIIG "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 5