Программное задающее устройство
Изобретение oтнocиtcя к автоматизации технологических процессов и может быть использовано в процессе автоматизированной термообработки изделий в печах периодического действия , и позволяет увеличить надежность и точность задания программы за счет увеличения стабильности максимального выходного напряжения на участке вьщержки. Выходное напряжение, формируемое интегратором 5, изменяется по линейному закону со скоростью, зависящей от делителя напряжения 4, управляемого блоком управления 6. При увеличении выходного напряжения на участке выдержки ключ 2 открыт и пропускает напряжение источника 1 стабилизированного напряжения на вход компаратора 3, выходное напряжение которого имеет такую полярность, чтобы напряжение с интегратора 5 постоянно приближалось к напряжению с ключа 2. В случае равенства этих напряже-- НИИ компаратор 3 дополнительно вьтолняет функцию генератора переменного напряжения, поэтому на участке выдержки переменная составляющая напряжения с компаратора 3 через выпрямитель 8 запускает реле времени 7, а постоянная составляющая напряжения через делитель 4 и интегратор 5 осуществляет автоподстройку выходного напряжения к задающему напряжению с источника 1 стабилизированного напряжения . По окончании вьщержки ключ 2 закрывается, и выходное напряжение уменьшается до нуля по программе, зависящей от блока управления 6. 2 ил. S с/)
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИН (59 4 С 05 В 19 04
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ 1
Н А BTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР
ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 41)2503/24-24 (22) 02.06.86 (46) 23.03.88. Бюл. Ф 11 (71) Норильский вечерний индустриальный институт (72) Г.Д.Афанасьев, С,Я.Самохвалов и А.А.Чусовитин (53) 621.503.55(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР
N - 447688, кл. G 05 В 19/04, 1973.
Страшун А.З., Чернухин В.Ш. Программные регуляторы технологических процессов. — Л.: Энергия, 1973, с. 92-94. (54) ПРОГРАММНОЕ ЗАДА10ЩЕЕ УСТРОЙСТВО (57) Изобретение относиФся к автоматизации технологических процессов и может быть использовано в процессе автоматизированной термообработки изделий в печах периодического действия, и позволяет увеличить надежность и точность задания программы за счет увеличения стабильности максимального выходного напряжения на участке выдержки. Выходное напряжение, формируемое интегратором 5, изменяется по линейному закону со скоростью, зависящей от делителя напряжения 4, управляемого блоком управления 6. При увеличении выходного напряжения на участке выдержки ключ 2 открыт и пропускает напряжение источника 1 стабилизированного напряжения на вход компаратора 3, выходное напряжение которого имеет такую полярность, чтобы напряжение с интегратора 5 постоянно приближалось к напряжению с ключа
2. В случае равенства этих напряжений компаратор 3 дополнительно выполняет функцию генератора переменного напряжения, поэтому на участке выдержки переменная составляющая напряжения с компаратора 3 через выпрямитель 8 запускает реле времени 7, а постоянная составляющая напряжения через делитель 4 и интегратор 5 осуществляет автоподстройку выходного напряжения к задающему напряжению с источника 1 стабилизированного напряжения. По окончании выдержки ключ 2 закрывается, и выходное напряжение уменьшается до нуля по программе, зависящей от блока управления 6. 2 ил.
1383296
Изобретение относится к автоматизации технологических процессов и может найти применение при термической обработке изделий, преимущественно может быть использовано для задания программы при автоматическом регулировании температуры печей обжига керамических изделий и кирпича.
Цель изобретения — повышение надежности и точности за счет увеличения стабильности максимального выход10 ного напряжения на участке выдержки.
На фиг.l изображена функциональная схема программного задающего уст- 15 ройства; на фиг.2 — принципиальная схема устройства, вариант выполнения.
Устройство содержит источник 1 стабилизированного напряжения, ключ
2, двухполярный компаратор 3 с поло20 жительной обратной связью по переменному току, управляемый делитель 4 напряжения, интегратор 5, блок 6 управления, реле 7 времени, выпрямитель 8, конденсатор 9.
В варианте выполнения устройства (фиг.2) источник 1 стабилизированного напряжения содержит источник напряжения (не показан) и делитель на резисторах 10,, 10, 10, компаратор
30
3 содержит операционный усилитель ll, компаратора 3 имеет такую полярность, чтобы напряжение с интегратора 5 посрезисторы 12-14, конденсаторы 15 и
16; делитель 4 напряжения содержит ключи 17, резисторы 18,,...,18в, интегратор 5 содержит операционный уси- 35 литель 19, резисторы 20, и 20, конденсатор 21; блок 6 управления содержит резисторы 22-28, транзистор 29, стабилитроны 30-32; реле 7 времени содержит операционные усилители 33 и 40
34, транзисторы 35 и 36, тиристоры
37 и 38, стабилитроны 39 и 40, диод
41, резисторы 42-56, конденсаторы
57-62, резисторы 63-65, светодиод 66, кнопку ПУСК" 67; выпрямитель 8 со- 45 держит диод 68, резисторы 69-71, конденсатор 72. .Выходное напряжение, формируемое интегратором 5, изменяется по линейному закону со скоростью, зависящей от делителя 4 напряжения, управляе50 мого блоком 6 управления. При увеличении выходного напряжения и на участке выдержки ключ 2 открыт и пропускает напряжение с источника 1 ста55 билизированного напряжения на вход компаратора 3. Выходное напряжение тоянно приближалось к напряжению с ключа 2, а в случае равенства этих напряжений компаратор 3 дополнительно выполняет функции генератора переменного напряжения. Поэтому на участке выдержки переменная составляющая напряжения с компаратора 3 через выпрямитель 8 запускает реле 7 времени, а постоянная составляющая напряжения через делитель 4 и интегратор 5 осуществляет автоподстройку выходного напряжения к задающему напряжению с источника 1. По окончании выдержки ключ 2 закрывается и выходное напряжение уменьшается до нуля по программе, зависящей от блока 6 управления.
Устройство работает следующим образом.
При нажатии кнопки "ПУСК" 67 реле времени на анод тиристора 38 подается -)5B и он закрывается, при отпускании кнопки на аноде появляется напряжение +15B (перевод реле 7 времени в ждущий режим). Часть этого напряжения, снимаемая с делителя на резисторах 51 и 52, подается на ключ 2, от-. крывая его. Поэтому на вход компаратора 3 через открытый ключ поступает напряжение, пропорциональное заданному напряжению (конечной температуре обжига), снимаемому с резистора 2.
Это напряжение, поступающее на инвертирующий вход компаратора 3, приводит к глубокому насыщению операционного усилителя 11 и на его выходе появляется постоянное напряжение
-l1B (переменная составляющая в этом напряжении отсутствует и после конденсатора 9 напряжение равно уулю).
Выходное напряжение компаратора 3 делится на двойном делителе из четырех сопротивлений 18 ., 18 и 18<, 18 и поступает на вход интегратора 5 через резистор 20,. Постоянная интегрирования для данной схемы к ° С
2о а напряжение на выходе интегратора
"вых увеличивается по линейному закону согласно выражению
"вык = — -= - вх 1
0 0 М
Из данного выражения видно, что скорость нарастания выходного напряжения U „„ зависит не только от а но и от входного напряжения, устанав1383?96 ливаемого резистором 18 . Напряжение
UB„„ изменяется с постоянной скоростью до U, (U, зависит от величины резистора 22), после чего параллель— но резистору 18, подсоединяется ре5 зистор 18 с одного из ключей 17, т.е. по сигналу с блока 6 управления делитель 4 напряжения увеличивает входное напряжение интегратора UB на некоторую величину, зависящую от
4 положения движка резистора 18 .
Поэтому, начиная с U, âûõîäíîå напряжение U Bb,„ начинает увеличиваться быстрее. При достижении выходного напряжения значения U (регулируется резисторами 27 и 25) открывается стабилитрон 32 и на базу транзистора 29 поступает положительное напряжение, которое открывает транзистор и сопротивление 22 оказывается зашунтированным, а напряжение на управляющем входе ключей 17 становится меньше IB u резистор 18 отключается.
При этОм же напряжении U (,подстройка с помощью резистора 25) параллельно резистору 18, подключается резистор 18 с помощью однвго ключа 17. Таким образом, скорость изменения UB пОсле значения U< зависит
6Ь1 как от величины резистора 18, так и от резистора 183. С такой скоростью
UB увеличивается до значения U<, Вы т.е. до тех пор, пока выходное напряжение программного задающего устройства не станет равным напряжению, по- 35 даваемому на инвертирующий вход компаратора 3 с резистора 10 . При равенстве этих напряжений операционный усилитель 11 выходит из насыщения в режим усиления и создает отрицатель40 ную обратную связь по постоянному току, стремяшуюся сохранить равенство напряжений на входах компаратора (U; > = U < 1 ), т. е. напряжение на выИ 45 ходе интегратора 5 поддерживается постоянным (как и температура в печи), равным напряжению U .
С переходом операционного усилителя в усилительный режим на его выходе появляется переменное напряжение высокой частоты (100 аГц), возникающее за счет генерации, создаваемой цепочкой резистор 12 — конденсатор 15. Генераторный режим операционного усилителя ll возможен только при равенстве напряжений на обоих входах и при открытом ключе 2, поскольку лишь в этом. случае глубина отрицательной обратной связи по цепи резистор 13 — конденсатор 16 оказывается недостаточной для срыва генерации. Переменное напряжение с выхода компаратора 3 через конденсатор
9 поступает на выпрямитель 8 и на базе транзистора 35 появляется постоянное отрицательное напряжение, которое закрывает ранее открытый транзистор 35. Появившееся на коллекторе транзистора 35 положительное напряжение открывает стабилитрон 39, который открывает тиристор 37, что создает положительный импульс на входе одновибратора (через конденсатор
57), собранного на операционных усилителях 33 и 34. На выходе операционного усилителя 33 появляется положительное напряжение, открывающее транзистор 36, поэтому на конденсаторе
59 .положительное напряжение не превышает 1 В.
Одновибратор, собранный на операционном усилителе 33 с гистерезисом и операционном усилителе 34 находится в таком состоянии некоторое время (время выдержки при максимальной температуре), зависящее от положения движка резистора 56. Как только напряжение на выходе 34, увеличивающееся по линейному закону (скорость изменения зависит от резистора 56), станет равным напряжению на неинвертирующем входе операционного усилителя 33 (7,5 В), одновибратор переходит в ис. ходное состояние и закрывает транзистор 36, на коллекторе которого после заряда конденсатора 59 через резистор 43 появляется положительное напряжение. Это напряжение о гкрывает стабилитрон 40 и, поступив на управляющий электрод тиристора 38, открывает его, что вызывает запирание ключа 2, поскольку напряжение на аноде тиристора станет меньше 1 В. Закрытие ключа вызывает уменьшение напряжения на инвертирующем входе компаратора 3 до нуля. На выходе компаратора 3 появляется напряжение насыщения +11 В, а на выходе интегратора 5 напряжение начинает уменьшаться с постоянной скоростью, зависящей от резисторов
18 s и 183 При UBbix UB стабилитро
32 закрывается, закрывая транзистор
29, что вызывает открытие ключа 17, включенного последовательно с резистором 18 . В этот момент закрывается ключ 17, включенный последовательно
13832
Риз.2
ВНИИПИ Заказ 1296/45 Тираж 866 Подписное
Произв.-полигр. пр-тие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 с резистором 18» и скорость уменьшения Uù„,„ теперь определяется резисторами 18 и 18 . При напряжении
Б,„ = П скорость изменения напряжения уменьшается, поскольку зависит
5 от резистора 18, так как все ключи.
17 закрыты. При достижении Ue„„ нулевого значения операционный усилитель
11 снова входит в усилительный режим, 10 поддерживая U ы„ равным нулю. Однако генерации операционного усилителя II в этом случае нет и одновибратор реле 7 времени не запускается, поскольку ключ 2 разомкнут и глубина отрица- 15 тельной обратной связи по переменному току оказывается достаточно большой (К,4 ) / ((К, ) + (R,> )) = 0,5.
Схема находится в таком состоянии до повторного нажатия кнопки "ПУСК" 67.
Конденсаторы 61 и 62 и резистор
50 предназначены для открывания тиристора 38 в момент включения устройства, что позволяет устранить самопроизвольный запуск схемы при включе- 25 нии устройства без нажатия кнопки
"ПУСК" 67. Светодиод 66 предназначен для индикации участков нагрева и выдержки.
Изобретение позволяет по сравнению с известным устройством увеличить время выдержки в 3-4 раза (с
28 ч до !00 и более часов) при увеличении точности формирования задающего.íàïðÿæåíèÿ в 5 раз.
96 6 Формула изобретения
Программное задающее устройство, содержащее интегратор, управляемый делитель напряжения, источник стабилизированного напряжения, реле времени и блок управления, вход которого подсоединен к выходу интегратора, выход подсоединен к управляющему входу управляемого делителя напряжения, а выход интегратора является выходом устройства, о т л и ч а ю щ е е с я с тем, что, с целью повышения надежности и точности за счет увеличения стабильности максимального выходного напряжения на участке выдержки, оно дополнительно содержит двухполярный компаратор с положительной обратной связью по переменному току, выпрямитель, конденсатор и ключ, выход источника стабилизированного напряжения соединен с входом ключа, выход которого подключен к первому входу компаратора с положительной обратной связью по переменному току, второй вход которого соединен с выходом интегратора, а выход — с входом управляемого делителя напряжения, выход которого подключен к входу интегратора, выход компаратора с положительной обратной связью по переменному току через конденсатор соединен с входом выпрямителя, выход которого подключен к управляющему входу ключа.
ВвяаЗ
