Устройство для регулирования температуры
(i t1 558269
ОПИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ
Союз Советских
Социалистически»
Республик (á1) Дополнительное к авт. свпд-ву (22) Заявлено 18.10.74 (21) 2069360, 24 с присоединением заявки ¹ (23) Приоритет
Опубликовано 15.05.77. Б|оллстень ¹ 18
Дата опубликования описания 21.06.77 (51) М. Кл.- G 05D 23/19
Государственнык комитет
Совета Министров СССР (53) УДК 621-555.6 (088.8) ло делам изобретений и открытий (72) Авторы изобретения
М. И. Кошевой, П. Я. Ничай и С. А. Стрельникова (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕГУЛИРОВАНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ
Предлагаемое устройство для регулирования температуры относится к области вычислительной и измерительной техники и предназначено для точного измерения температуры в установках, где необходимо поддерживать строго определенную температуру, либо изменять ее по определенному закону (по программе) .
Известно устройство для регулирования температуры, содержащее датчик — термопару, усилитель, блок задания смещения, элемент сравнения, блок отсчета и индикации, коммутатор каналов (1). Прибор не обладает достаточным быстродействием, начальный отсчет шкалы начинается с 200 С, что ограничивает сферу его применения.
Из известных устройств наиболее близким является устройство для регулирования температуры, содержащее датчик и программный задатчик температу ры, подключенный к первому входу элемента сравнения, блок отсчета и индикации и цифро-аналоговый преобразователь, выход которого подключен к исполнительному элементу (2).
Однако известный прибор не позволяет обеспечить высокую точность и широкий диапазон регулирования, так как содержит датчик-термосопротивление, обладающий значительной нелинейностью и узким температурным диапазоном. К числу недостатков также следует отнести большую инерционность прибора, что снижает его быстродействие.
Для повышения быстродействия и точности регулирования в предлагаемом устройстве ус5 тановлены усилитель, блок задания смещения, источник эталонного напряжения, кварцевый генератор, формирователи импульсов, логический блок и блок синхронизации, причем датчик температуры подключен к входу
10 усилителя, выход которого соединен со вторым входом элемента сравнения, к другим входам которого подключены блок задания смещения, источник эталонного напряжения и блок синхронизации, подсоединенный к вхо15 дам источника эталонного напряжения и логического блока, второй вход которого подключен к первому входу элемента сравнения, второй выход которого соединен с первым входом одного пз формирователей импульсов, 20 второй вход которого подключен и выходу кварцевого генератора, соединенного со вторым входом другого формирователя импульсов, первый вход которого подключен к одному из выходов логического блока, другие вы25 ходы которого подсоединены к исполнительному элементу, выходы формирователей импульсов подключены к входам блока отсчета и индикации, а выход второго формирователя импульсов соединен с входом цифро-анало30 гового преобразователя.
558269
На чертеже показана блок-схема описываемого устройства, содср>Нашего датчик 1, усилитель 2, програ..!мнь!й задатчик 3, блок задания смс!- !ен!!я ., Нсточ:kiк эталонного напря>кения 5, элемс<гг cpàâíåíèÿ 6, блок cllllхронпзации 7, кварцевый генератор 8, формиpoBaTcли импульсов 9 и 10, логический блок
11, блок отсчета и индикации 12, цифро-аналоговый преобразователь 13 и исполнительный э7eiiekiT 14. Iipoi< того на чертеже приняты следуioB!kle обозначения: Ui, U2, U, U,— напряжения, подводимые на входы элемента давления; т!, т — длительность сформированных
<<ВороТ>> В эле!> !с!!те сравнения; !1!, и — I Устройство работает следующим образом. Сигнал от датчика 1 поступает на усилитель 2, выход которого подсоединен к входу элемента сравнения 6. Программный задатчик 3 позволяет фиксировать любое значение температуры в пределах диапазона в ручном и автоматическом (программном) режимах. Выход его подключен к входу элемента сравнения 6. Блок задания смещения 4 позволяет сместить начало отсчета (нулевое значение) температуры на линейный участок интегрирования и с большой точностью зафиксировать его. Стабильность поддержания нуля обеспечивает необходимую точность результата измерения температуры. Напряжение, вырабатываемое блоком задания смещения 4, поступает на вход элемента сравнения 6. Источник эталонного напряжения 5 (схема ГЛИН) представляет собой компенсационный генератор с емкостной отрицательной обратной связью, обладает высо;<и vi быстродействием и повышенной линейностью при малом времени интегрирования, что повышает точность измерения и быстродействие. Выход его подключен к входу элемента сравнения 6. В результате сравнения напряжений в элементе сравнения 6 на его выходах формируются «ворота», длительнОсть которых соответствснно равна: т! — >- U; — Уз и т — >- Ui — Uz. Сформированные «горота» с выхода элемента сравнения 6 поступают»а первый вход формирователя импульсов 9, kiа второй вxoä которого поступают импульсы от кварцевого генератора 8, следующие с частотой f кГц. В результате заполнения «ворот» «а выходе формирователя импульсов 9 появится количсство импульсов и>, численно равное измеряемой температуре: то
Импульсы поступают на вход блока отсчета и индикации 12 и высвсчива!От на табло значение темпеРатУРы Т„з„на Об ьекте. I,âBÐцевый генератор является источником опорной частоты, заполняющей «Bîротà», сфoðìè рованные элементом сравнения 6. Стабильность частоты кварцевого генер-.— 25 зо GO тора повышает точность измерения, формирователи импульсов 9 и 10 знач!!тельно улучшают форму импульсов кварцезогo генератора 8. Это искл!Очает воз: !0>кнoc <ь лох<ны х el! B0BTblBB!IHH б 7OI<3 ОТсчста k! Нпдикапин 12 li цифро-аналогового г!реобразов!!Селя 13, что повышает точность измерения. Сформированные «ворота» с выхода элемен.а сравнения 6 поступают на логический блок 11, где определяется режим работы исполнительного элемента 14. Логический бло < 11 значительно повышает точность и скорость, егулпрова ия. Оп представляет собой импульсно-потенциальный дешифратор, имеющий трп выхода, обеспечивающих трехпозиционное регулирование «Нагрев», «Охла>кдение», «Выключено», и четвертый выход — разница между заданной температурой и температурой объскта, позволяющей управлять интенсивностью работы исполнительного элемента. Сформированные «ворота» т с выхода логического блока поступают на первый вход формирователя 10, на второй вход которого поступают импульсы опорной частоты f кГц от кварцевого генератора 8. В результате заполнения этих «ворот» на выходе формирователя 10 появится количество импульсов п2, численно равное разности температур: о O л2=тг f кГц > Т из>! — Т зад Эти импульсы поступают на блок отсчета и индикации 12 и на вход цифро-аналогового преобразователя 13, в результате чего на табло засвечивается разность температур ХТ, позволяющая произвести качественный анализ скорости регулирования и точности поддержания температуры объекта. С выхода цифро-аналогового преобразователя 13 Ilaпря>кение, соответствующее разности тем !. ератур, подается на управление исполните:,:.ным элементом 14 и позволяет вести плав! ..!е регулирование мощности нагревательной и. и охлаждающей установок в зависимости от режима, который определяется логическим блоком 11. Цифро-аналоговый преобразователь 13 позволяет при необходимости менять закон регулирования на пропорциональный, изодромный или пропорционально-интегральный. Цикличностью работы устройства управляет блок синхронизации 7. Он вырабатывает импульсы управления отдельны»ш узлами: «Сброс», «Блокировка», «Измерение» и другие, а также обеспечивает синхронизацию измерения с частотой питающей сети, что также повышает точность измерения. Питание устройства осуществляется от блока питания, который на блок-схеме не указан. Предлагаемое устройство обладает следующими технико-эконо:. ическими показателями, которые составляют его преимущество перед известными: обеспечивает 3-х позиционное регулирование про — èâ 2-х пози!Нионного у прототипа с применением законов регулирования; 558269 Сост !Витсдь Л. Птсг!цсва Кс 11;с.с; < р С. r;3;).i.-la Р< дактор И. Ке11ки!! Заказ 1251/14 Р1зд. JYo 445 Tl »a:; l 05 - !1151ИГ11! Государствен! ого вози!тета Совета . 1иии l0 .7сдам изсврстеll:.:il и с; г 113035, Москва, 5К-35, Раушская l;;.д.. д. - :,5 Типография, ир. Саиуиова, 2 обладает повышенным быстро,ействпем и более ВысокОЙ ч! ВстВительнос-: b?0, чем пвототип; ОбеспсчиВ2ет Воз!10 !<1!0ñòü Включения прибора в совместную с ЗВМ работ,", прибор п03Boляст ках дпскрегно, та:< и плавно регулировать тс:.ш..ратуру соъ"кта, что значительно уменьшает время фиксации температуры. Ф О () м .7 2 II 3 О б p " -. C!1 il II Устройство для регулиров21!ия те:;!псратуры, содержащее датчик и программный задатчик температуры, по..:ключенпый !< I cp30 у Входу элемента ср2внения, ОлОК Отсч"та l! индикации и цифро-аналого-ый преобразователь, выход которого подключен .: испо.71гптельному элементу, о тл и ч а ю lil,ее с я тс l, что, с целью повышения быстродействия и точности регулирования устройства, в пего введены усилитель, блок задания смегцения, источник эталонноГО папояжения,;Варцевы "! генератор, формирователи импул сов, лоrHческиЙ 0.!OI< H OЛ01< c!!H 5 олока, вт0170Й Вход которо! 0 поди 710HcH !< перво !у вход 1 э Лемен 2 сравнения, второЙ выход которОГО со динен с перВыхl вхОдОм Одного пз формирователей импульсов, второй вход 07oporo подк710 2() Источники информации, принятые во внимание прп экспертизе: 1. )iyhpHBл «Г1рибо;bl и спст(:.1ы управления», «Щитовой .—.pHoop для измерения темпе25 ратурЫ фирМЫ «.",С; pOrt 1,2LOratOr!CS» США, ., в 2, 1974, стр. 33 — 38. 2. Патент Японии Х -17-30998, кл. 5-1(7) Н 21, 1972.
