Устройство для регулирования температуры

 

Изобретение относится к автоматике и может быть использовано для автоматического регулирования температуры. Цель изобретения - повышение точности регулирования путем перехода от нелинейной зависимости к регулированию по линейному закону. Для этого в устройство, содержащее задатчик 1 и датчик 5 температуры, тель 2 кодов, формирователь 4 синхроимпульсов , блок 11 управления.нагреватель 8 и аналого-цифровой преобразователь 3, введены вычитающий счетчик 6, суммирующий счетчик 7, одновибратор 9, триггер 10 и элемент И 12. 3 ил.

СОЮЗ СОВГТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)з 6 05 D 23/19

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНО(ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТ0РСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

1 (21) 4732245/24 (22) 10.07.89 (46) 23.12.92. Бюл. М 47 (71) Научно-исследовательский институт средств автоматизации (72) М.А.Дорошкевич (56) Авторское свидетельство СССР .

М 960760, кл. G 05,D 23/19, 1981.

Авторское свидетельство СССР

М 1312546, кл, G 05 0 23/19, 1985, Авторское свидетельство СССР

N 1168913, кл. G 05 О 23/19, 1984. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕГУЛИРОВАНИЯ

ТЕМПЕРАТУРЫ

„„. Ж„„1783496 А1 (57) Изобретение относится к автоматике и может быть использовано для. автоматического регулирования температуры. Цель изобретения — повышение точности регулирования путем перехода.бт нелинейной за-. висимости к регулированию по линейному закону, Для этого в устройство, содержащее задатчик 1 и датчик 5 температуры, вычитатель 2 кодов, формирователь 4 синхроимпульсов, блок 11 управления, нагреватель 8 и аналого-цифровой преобразователь 3, введены вычитающий счетчик 6, суммирующий счетчик 7, одновибратор 9, триггер 10 и элемент И 12. 3 ил, 1783496

Предлагаемое изобретение относится к автоматике и может быть использовано для автоматического регулирования температуры в устройствах с нагревательным элементом.

Известно устройство для регулирования температуры, содержащее датчик и двоичный задатчик температуры, операционный усилйтель, генератор пилообразного напряжения, формирователь импульсов, импульсный блок питания, тиристорный усилитель мощности, выпрямитель, нагреватель, электронный ключ. . Недостатком известного устройства является его сложность и низкая точность регулированйя, обусловленная неоднократным преобразованием цифровых величин в аналоговые, а также получение разностного сигнала регулирования аналоговым методом, Известно устройство для регулирования температуры, содержащее. формировате-ль "синхрбимпуль со в, элемент И, тиристорный исполнительный элемент, нагреватель, счетчик, операционный усилитель, аналого-цифровой преобразователь, цифровой элемент сравнения и термочувствительный мост .

Недостатком известного устройства является отсутствие возмо>кности цифрового управления, а также невысокая точность, обусловленная наличием помехи нэ выходе

:элемента И, равйой по длительности суммарному времени переключения счетчика и цифрового элемента сравнения.

Наиболее близким к предлагаемому является устройство для регулирования температуры, содержащее датчик и задатчик температуры, вычитатель; формирователь синхроимпульсов, последовательно соединенные блок управления и нагреватель, причем выход задатчика подключен к одно. му из входов вычитателя, аналого-цифровой преобразователь и делитель с переменным коэффициентом деления, вход аналогового, преобразователя связан с датчиком температуры, а выход — с другим входом вычитателя, подключенного выходом к входу управления делителя с переменным коэффициентом деления, счетный вход которого связан с выходом формирователя синхроимпульсов, а выход — с входом блока управления.

Недостатком данного устройства является невысокая точность регулирования, обусловленная тем, что регулирование частоты подключения полупериодов сетевого нап ря жения к наг ревател ю, т.е. регул и рование действующего напряжения на нагревателе, происходит в соответствии с формулой. y

5 1„, — частота импульсов на выходе формирователя синхроимпульсов, равная удвоенной частоте сетевого напряжения;

А — числовая форма параллельного кода с задатчика температуры;

10  — числовая форма параллельного кода с выхода аналого-цифрового преобразователя.

Т.е, каждое последующее значение напряжения в процессе регулирования отли15 чается от предыдущего в целое число раз, что приводит к- большим отклонениям действительного значения регулируемой температуры относительно заданного.

Целью изобретения является пояыше20 ние точности регулирования.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство для регулирования температуры, содержащее задатчик температуры, вычитатель кодов, формирователь

25 синхроимпульсов и последовательно соединенные блок управления, нагреватель, датчик температуры и аналого-цифровой преобразователь (АЦП), соединенный разрядными выходами с первой группой входов

30 вычитателя кодов, подключенного второй группой входов к соответствующим выходам зэдатчика температуры. введены вычитающий счетчик, суммирующий счетчик, одновибрэтор, триггер и элемент И, соеди35 ненный выходом с входом блока управления и вычитающим.входом вычитающего счетчика, первым входом — с выходом формирователя синхроимпульсов и входом суммирующего счетчика, а вторым входом—

40 с выходом триггера, подключенного входом нулевой установки к выходу переноса вычитающего счетчика, а входом единичной установки — к входу начальной уСтановки вычитающего счетчика и выходу одновибра45 тора, соединенного входом с выходом переноса суммирующего счетчика, при этом информацйонные входы вычитающего счетчика соединены с соответствующими разрядными выходами вычитателя кодов.

50 На фиг, 1 представлена функциональная схема устройства для регулирования температуры; на фиг, 2 — временные диаграммы, поясняющие работу устройства; на фиг. 3 — пример выполнения блока управле55 ния.

Устройство для регулирования температуры содержит задатчик 1 температуры. вычитатель 2 кодов, АЦП 3, разрядными выходами соединенный с первой группой

1783496

30 термопреобразователя и усилителя, Придит путем изменения действующего напряжения на нагревателе 8. Регулирование действующего напряжения осуществляется мер выполнения блока 11 управления представлен на фиг. 3. Остальные составляющие заявляемого устройства являются известпутем изменения частоты подключения сеными элементами автоматики и цифровой тевого напряжения к нагревателю 8, т.е, чатехники. .. 35

Устройство для регулирования темпе- .. ратуры работает следующим образом.

Сигнал сдатчика 5 температуры подается на вход АЦП 3, Параллельный цифровой код В сигнала датчика 5 поступает с разряд- 40 ных выходов АЦП 3 на первую группу входов стоты fynp импульсов на выходе элемента 12

И в соответствии с формулой

А - В

fynp = так N . (2)

На фиг. 2 представлены временные диа грам мы, поясняющие работу устройства при N ..==- -10, При этом диаграммы на фиг. вычитателя 2 кодов, на вторую группу вхо-. 2а-ж соответствуют А - В = 9, а диаграммы на фиг. 2а-в, э-л — А - В = 2.

Предлагаемое устройство значительно дов которого подается параллельный цифровой код А задатчика 1 температуры, Если

А - В < О, то на выходах вычитателя 2 кодов 45 точнее по сравнению с устройством-протоустанавливается цифровой код разности, типом, В устройстве-прототипе регулироваЕсли А- В > О, то на выходах вычитателя 2 ние происходит по обратно кодов - нули. Цифровой код разности запи- пропорциональному (нелинейному) закону, сывается в вычитающий счетчик 6 по сигна- Так, например, если для поддержания залу одновибратора 9 {фиг, 2в), который 50.данной температуры необходимо выключеформирует короткий импульс по заднему ние нагревателя на 90% номинальной фронту сйгнала переноса, суммирующего мощности, то в устройстве-прототипе нагресчетчика 7 (фиг. 26), емкость которого N оп- ватель будет включаться поочередно то на ределяетпериодре улированияустройства 100%, то íà 50% номинальной мощности, Т 1 И 55. что вызовет значительные отклонения регул, где 1 ак — частота импульсов на лируемой TeMoepaTypgi относительно зад выходе формирователя 4 синхроимпульсов ной, (фиг.2а),равнаяудвоеннойчастотесетевого В предлагаемом устройстве регулиронапряжения. Одновременно сигнал одно- вание происходит по линейному закону, что ,позволит более точно поддерживать заданвходов вычитателя 2 кодов, вторая группа вибратора устанавливает в "1" триггер 10, входов которого подключена к соответству- Сигнал "1" с выхода триггера 10 (фиг. 2д, и)ющим выходам задатчика 1 температуры, разрешает прохождение. импульсов формиформирователь 4 синхроимпульсов, датчик рователя 4, вырабатываемых в момент пере-, 5 температуры, вычитающий счетчик 6, сум- 5 хода через нуль сетевого напряжения, через мирующий счетчик 7, нагреватель 8, одно- элемент12И.Сигналысвыходаэлемента12 вибратор 9, триггер.10, блок 11 управления И (фиг. 2е, к) поступают на вход блока 11 и элемент И 12, Информационные. входы управления, который по каждому входномувычитающего счетчика 6 соединены с соот- импульсу подключает к нагревателю 8 полветствующими разрядными выходами вычи- 10 упериод сетевого найряжения (фиг. 2ж, л), тателя 2 кодов, вход начальной установки — Сигнал с выхода элемента 12 И одновременс выходом одновибратора 9 и входом еди- . но подается на вычитающий вход вычитаюничной установки триггера 10, вычитающий щего счетчика 6, емкость которого также вход — с выходом элемента 12 И и входом- равна N. По каждому входному импульсу блока 11 управления, а выход переноса — с 15 вычитающий счетчик 6 производит вычитавходом нулевой установки триггера.10. Вы- ние единицы из кода разности А- В, Сигнал ход триггера 10 подключен к первому входу переноса с выхода вычитающего счетчика 6 элемента12И, второй входкоторогосоеди- (фиг, 2г, з) задним фронтом переключает нен с выходом формирователя 4 синхроим- триггер 10 в "О". Сигнал "О" с выхода тригге- . пульсов и входом суммирующего счетчика 7. 20 ра 10 запрещает прохождение импульсов

Выход переноса суммирующего счетчика 7 формирователя 4 синхроимпульсов через подключен ко входу одновибратора 9. элемент 12 И. Блок 11 управления отключаВ качестве задатчика 1 температуры ет нагреватель 8 от сетевого напряжения„. можно использовать набор переключате- Таким образом, за период регулирования на лей, позволяющий установить на второй 25 нагреватель8подается целоечислополупе- группе входов вычитателя 2 кодов и-разряд- риодов сетевого напряжения, равное разноный двоичный код, или управляющую ЭВМ. сти цифровых кодов задатчика 1 и датчика 5

Датчик 5 температуры может быть выпал- температуры. нен в виде последовательно соединенных .. Регулирование температуры происхо- :

1783496

9 YO

8) в) Ug г) и е) 0 э) ную температуру. Дискретность регулиро вайия определяется емкостью счетчика Й, Так при N =. 10 предлагаемое устройство йозволяет аключать"нагреватель с дискретностью, равной 10% от номинальной мощ- 5 ности, т.е. включать нагреватель на 90О номинальной мощности (см. фиг. 2а-ж).

Таким образом", предполагаемое устройство для регулирования температуры позволяет более точно поддерживать значе- 10 ние регулируемой температуры относительйо заданной по сравнению"с известным техническим решением; что достигается поставленная цель — повышение точности регулирования.. 15

Формула-изобретения

Устройство для"регулироаанйя температуры; содержащее эадатчик температуры, вычитатель кодов, формирователь синхро импульсов и последовательно соединенные 20 блок управления, нагреватель, датчик температуры и аналого-цифровой преобразователь, соединенный разрядными выходами с первой группой вычитателя кодов, подключенного второй группой входов к соответствующим выходам задатчика температуры, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности регулирования, в него введены вычитающий счетчик, суммиру-. ющий счетчик, одновибратор, триггер и элемент И, соединенный выходом с входом блока управления и вычитающим входом вычитающего счетчика, первым входом — с выходом формирователя синхроимпульсов и входом суммирующего счетчика, а вторым входом — с выходом триггера, подключенного входом нулевой установки к выходу переноса вычитающего счетчика, а входом единичной установки — к входу начальной установки вычитающего счетчика in выходу одновибратора, соединенного входом с выходом переноса суммирующего счетчика, при этом информационные входы вычитающего счетчика соединены с соответствующими разрядными выходами вычитателя кодов.

1783496

Составитель M.ÄîðoUjêåâè÷

Техред М.Моргентал . Корректор М,Шарон и

::. Редактор

Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул.Гагарийа, 101

Заказ 4515 Тираж . Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5