Устройство для регулирования температуры

 

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН (51)4 G 05 D 23/19

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМ У СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСЩАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И OTHPblTHRM

ARM ГКНТ СССР (21) 3862528/24-24 (22) 25.02.85 (46) 23.01.89. Бюл. N 3 (72) Н.В.Соколов (53) 621.555.6(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

9 538349, кл. G 05 D 23/22, 1975.

Авторское свидетельство СССР

Ф 782225, кл. G. 05 D 23/19, 1979. (54) (57) 1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕГУЛИРОВАНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ, содержащее датчик температуры, два задатчика температуры, два элемента сравнения, блок управления, блок синхронизации, реверсивный счетчик, блок запуска, включенные последовательно в сеть переменного тока тиристорный ключ и нагреватель, причем датчик температуры подключен к одному из входов элементов сравнения, другие входы которых связаны с выходами соответствующих задатчиков температуры, а выходы элементов сравнения подключены соответственно к первому и второму входам блока управления, первый выход которого соединен с первым входом блока запуска, подключенного выходом к управляющему входу тиристорного ключа, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью снижения времени выхода на режим и снижения уровня помех, устройство содержит последовательно соединенные первый и второй делители частоты, вход первого делителя частоты соединен с выходом блока синхронизации и вторым входом блока запуска, а выход — с третьим входом блока управления, четвертый вход которого связан с выходом второго делителя частоты, вход сброса которого соеди„„SU„„1453375 А 1 нен с вторым выходом блока управления третий и четвертый выходы которого подключены соответственно к суммирую щему и вычитающему входам реверсивного счетчика, вход предварительной установки которого связан с пятым выходом блока управления, пятый вход которого соединен с выходом реверсивного счетчика, а шестой выход блока управления связан с третьим входом блока запуска.

2. Устройство по и. 1, о т л ич а ю щ е е с я тем, что блок управления содержит четыре. триггера, четыре инвертора, четыре элемента И, шесть элементов И-НЕ, три элемента задержки, два формирователя импульсов, элемент ИЛИ-HE элемент пуска и компаратор, причем первый триггер, первый инвертор, первый элемент задержки, второй инвертор соединены последовательно, вход первого триггера связан с первым входом блока управления, а выход — с первым входом второго элемента И, второй вход которого подключен к выходу первого элемента задержки, вход которого связан с вторым входом первого элемента И, первый вход которого соединен с выходом второго инвертора, первый вход четвертого элемента И соединен с четвертым входом блока управления и через последовательно соединенные второй элемент задержки и третий инвертор со своим вторым входом, третий вход четвертого элемента И связан с первым входом третьего элемента И и через последовательно соединенные четвертый инвертор и третий элемент задержки с вторым входом третьего элемента И, выходы первого, 14 второго, третьего и четвертого элементов И подключены соответственно к четырем,. входам элемента ИЛИ-НЕ, выход которого соединен с вторым выходом блока управления и первыми входами первого и второго элементов

И-НЕ, вторые входы которых подключены к первому входу второго и первому входу первого элементов И соответственно, выход первого элемента

И-НЕ связан с третьим выходом блока управления, четвертый выход которого подключен к выходу второго элемента

И-НЕ, второй вход первого элемента

И-НЕ подключен к одному из входов третьего элемента И-НЕ, другой вход которого связан с первым выходом второго триггера, один из входов которого через первый формирователь импульсов подключен к первому выходу блока управления и выходу элемента пуска, выход третьего элемента

И-НЕ соединен с одним из входов четвертого элемента И-НЕ, другой вход

53375 которого связан с выходом пятого элемента И-НЕ, а выход — с одним из входов третьего триггера, другой вход которого соединен с третьим входом блока управления и первым входом компаратора, выход третьего триггера подкл.очен к шестому выходу блока управления, другой вход второго триггера подключен к выходу шестого элемента И-НЕ, входы которого соединены соответственно с выходом третьего элемента задержки и входом четвертого инвертора, который подключен к выходу четвертого триггера, связанного входом с вторым входом блока управления, второй выход второго триггера подключен через второй формирователь импульсов к пятому выходу блока управления и одному из входов пятого элемента И-НЕ, два . других входа которого подключены соответственно к выходу четвертого триггера и выходу компаратора, второй вход которого соединен с пятым входом блока управления.

Изобретение относится к автоматике и может быть использовано при автоматизации технологических процессов при поддержании заданного уровня температуры и для программного измене- 5 ния температуры с высокой точностью.

Целью изобретения является снижение времени выхода на режим и снижение уровня помех.

На чертеже приведена блок-схема устройства для регулирования температуры.

Устройство содержит датчик 1 температуры, задатчик 2 температуры, блок 3 сравнения, блок ч управления, I 15 содержащий первый триггер 5, первый инвертор 6, первый элемент 7 задержки, второй инвертор 8, первый элемент И 9, второй элемент И 10, элемент ИЛИ вЂ  11, первый элемент И-НЕ

12, второй элемент И-HE 13, второй элемент 14 задержки, третий инвертор

15, третий элемент И 16, элемент 17 пуска, первый формирователь 18 импуль сов, второй триггер 19, третий эле25 мент И-HE 20, четвертый элемент И-HE

21, третий триггер 22, четвертый триггер 23, четвертый инвертор 24, третий элемент 25 задержки, четвер- тый элемент И 26, пятый элемент

И-НЕ 27, шестой элемент И-НЕ 28, второй формирователь 29 импульсов, компаратор 30, а также реверсивный счетчик 31, первый лелитель 32 частоты, второй делитель 33 частоты, блок 34 синхронизации, блок 35 запуска, тиристорный ключ 36, нагреватель 37, задатчик 38 температуры, "элемент 39 сравнения.

В тексте приняты следующие ооо-. значения:

Цс — входное напряжение питающей сети;

3 и — сигнал записи числа в реверсивный счетчик; (?; — сигнал i-го выхода; (); — инвертировавньй сигнал;

0; — задержанный сигнал i-го выхола;

С?. — инвертированный задержанный 13 сигнал.

25 з

14533

Устройство работает следующим образом.

Датчик 1 температуры измеряет температуру объекта, задатчик 2 температуры задает точку регулирования тем5 пературы, которая в элементе 3 сравнения сравнивается с сигналом датчика 1 температуры. Сигнал сравнения подается в блок 4 управления на вход первого триггера 5, Выходной сигнал первого триггера инвертируется первым инвертором 6. Сигнал ; задерживается первым элементом 7 задержки. Сигнал, инвертируется вторым инвертором 8. Сигналы Ц; и ; подаются на первый элемент И 9, а сигналы Q и (; подаются на второй ! элемент И 10. На выходах элементов 9 и lU появляются управляющие сигна20 лы в моменты изменения состояния триггера 5. Эти сигналы подаются на первый и второй входы элемента

ИЛИ-НЕ 11. С выхода схемы 1 1 сигнал подается на первые входы первого элемента. И-НЕ 12 и второго элемента

И-НЕ 13, на вторые входы которых подаются сигналы с выхода триггера

5 и инвертора 8 соответственно. С выходов элементов 12 и 13 сигналы подаются на суммирующий и вычитающий входы реверсивного счетчика 31, увеличивая или уменьшая его содержимое.

В течение времени, когда состояние триггера 5 не изменяется, содержимое реверсивного счетчика 31 изменяется следующим образом. Блок 34 синхронизации формирует короткие импульсы, начинающиеся в те моменты, когда напряжение сети, перейдя ноль, 40 достигает 10 В, и заканчивающиеся, когда напряжение сети достигает -30 В

Эти импульсы поступают на вход первого делителя 32 частоты и далее на вход второго делителя 33 частоты, на вход второго элемента 14 задерж45 ки и на вход третьего инвертора 15.

С выходов инвертора 15 и делителя

33 частоты сигналы поступают на входы третьего элемента И 26, с выхода которого тактовые импульсы поступают на четвертый вход элемента ИЛИ-НЕ 11.

При этом элемент 11 периодически формирует сигналы, которые через элементы 12 и 13 изменяют состояние реверсивного счетчика 31, увеличивая или уменьшая его содержимое в зависимости от состояния триггера 5. Если температура ниже заданного, то

/5 4, триггер 5 разрешает прохождение сигналов через элемент 12 и содержимое реверсивного счетчика 31 увеличивает-. ся до момента превышения объектом заданной температуры. После этого триггер 5 опрокидывается и сигналы проходят через элемент 13, уменьшая содержимое реверсивного счетчика 31, одновременно сигналом с выхода элемента 11 делитель 33 частоты сбрасывается в ноль. Этим исключается подача лишнего импульса на вход реверсивного счетчика, если тактовый импульс с выхода элемента 26 последовал бы вскоре после подачи сигнала элементами 9 и 10 или 16. На выходе элемента 26 возникает сигнал только через период делителя 33 частоты после возникновения сигнала на выходе элемента 11,. Этим ускоряется выход в точку регулирования.

Для начала регулирования температуры необходимо подать сигнал с элемента 17 пуска (например, с кнопки).

При этом по первому входу открывается блок запуска, а через формирователь импульсов 18 второй триггер 19 устанавливается в исходное состояние и на один вход третьего элемента

И-НЕ 20 приходит логическая единица, на его другом входе находится также логическая единица и на его выходе появляется логический ноль, поступающий на вход четвертого элемента

И-НЕ 21. На выходе элемента 21 появляется логическая единица, поступающая на первый вход третьего триггера 22. С приходом на второй вход триггера 22 логического нуля с выхода первого делителя 32 частоты триггер 22 опрокидывается, на его выходе появляется логическая единица, передаваемая на третий вход блока 35 запуска. С приходом на второй вход блока запуска импульса с выхода блока 34 синхронизации блок запуска запускает тиристорный ключ 36 и нагреватель 37 начнет нагрев полной мощностью. После превышения объектом температуры, заданной задатчиком 2, блок 3 сравнения опрокидывает триггер 5 и на вход элемента 20 поступает логический ноль, а на выходе элемента 20 появляется логическая единица, подаваемая на вход элемента 21.

Нагрев продолжается полной мощностью, После превышения объектом температуры, заданной задатчиком 38, блок 39

14533

5 сравнения опрокидывает триггер 23. Через инвертор 24 и элемент 25 за-. держки на вход элемента И 16 приходит сигнал логического нуля не иэменяюФ

5 щий состояние устройства, а логический нуль с выхода триггера 23 приходящий на вход элемента И-НЕ 27, устанавливает на его выходе логическую единицу, приходящую на второй вход элемента И-НЕ 21. На выходе элемента 21 возникает логический ноль, опрокидывающий триггер 22, который выключает блок запуска. Начинается ускоренное охлаждение объекта при ну- 15 левой мощности нагрева. Одновременно с этим логический ноль с выхода триггера 23 поступает на вход элемента И 26 и запирает его. Импульсы управления с выхода делителя 33 частоты не проходят на элемент 11 и в реверсивный счетчик 31 и счетчик запоминает информацию, при которой произошло выключение нагревателя.

После охлаждения Объекта ниже тем- 25 пературы задатчика 38 триггер 23 вновь опрокидывается. На один из входов элемента 27 подается единица с выхода триггера 23, на другой вход схемы 27 подается единица с выхода зо формирователя 29 импульсов и начинается. регулирование температуры. Это происходит следующим образом ° На один вход компаратора 30 поступает цифроI

75 6 вой сигнал с выхода реверсивного счетчика 31, на другой вход поступает цифровой сигнал с выхода делителя

32 частоты. При регулировании на выходе реверсивного счетчика 31 сигнал условно постоянный, а на выходе делителя 32 частоты сигнал периодически изменяется. Нулем делителя 32 триггер 22 опрокидывается и открывает тиристорный ключ, а когда на выходе целителя 32 число достигает числа, запИсанного в реверсивном счетчике

31, компаратор 30 выдает сигнал ра,венства и через блоки 27, 21 и 22 .запирает тиристорный ключ 37. Чем больше число в счетчике 31, тем дольше открыт тиристорный ключ 36, тем выше температура объекта.

В устройстве первоначальный нагрев до заданной температуры осуществляется с наибольшей скоростью, определяемой мощностью нагревателя, и тем не менее установившийся режим достигается за переходный процесс в одно колебание. При этом устройство за счет синхронизации включения тиристора с нулем питающей сети снижает уровень создаваемых радиопомех, кроме того, что оно позволяет применять однотипные (унифицированные) элементы сравнения при небольшом объеме реверсивного счетчика и компаратора, несложно в настройке.

1453375

Составитель H.Ñîêîëîâ

Редактор А. Грати.i.ëî 1. expel y1. Ходанич „

Корректор С.Шекмар

Производстненнс -ио r crpпфическое предгриятие, r. Ужг врон, ул. 11роектная, 4

Заказ 7281/44 Тираж 788 Подписное

В11ИИПИ Гост; п1 стяенного комитета по изобретениям и открытиям пг и 1 КН ) t. ÑÑÐ

113 )35, 1осква, Ж вЂ” 35, Раушская наб., n,. 4/5