Устройство для регулирования температуры

 

Союз Советских

Социалистических

Республик

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ (is) 881700

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. сеид-ву (22) Заявлено 301 1.79 (2 t )2845915/18-24 с присоединением заявки ¹ (5!)м. Клз

G 05 0 23/19

Государственный комитет

СССР ио делам изобретений и открытий (23) Приоритет (53) УДК. 621. 555. 6 (088.8) Опубликовано 151181. Бюллетень N942

Дата опубликования описания 1511.81 (72) Авторы изобретения

В.А.Апаев и A.Ï.Êðàåâ, /

Горьковский исследовательский физико-техннееакцй инс иту и ри Горьковском государственном университете с итут им. Н.И.Лобачевского (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕГУЛИРОВАНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ

Изобретение относится к системам регулирования неэлектрических вели- чин, в частности к регулированию температуры по программе с использованием электрических средств и может быть использовано, например, в установках нагрева для проведения металлургических процессов, в аппаратуре для моделирования термической операции, позволяющей следить за характером протекающих,в сплаве фазовых превращений.

Известно устройство регулирования температуры, содержащее датчик и задатчик температуры, подключенные к терморегулятору. В качестве датчика температуры в устройстве использован. термометр сопротивления, выходная

ЭДС которого имеет параболическую зависимость от температуры.

Программный задатчик температуры, выполненный в виде генераторов, основного и вспомогательного преобразователей число импульсов — напряжение, входы которых соответственно подключены к выходам генераторов с управляемой и неуправляемой частотой, а выход вспомогательного преобразователя подключен ко входу генератора с управляемой частотой импульсов, обеспечивает,сигнал задания тепмературного хода также по параболическому. закону, что позволяет обеспечить строго линейное изменение температуры электропечи (1).

Однако известное решение не может быть применено в устройствах регулирования, использующих в качестве датчиков температуры термопару, обеспечивающую закон изменения температурыг близкий к линейному. Кроме того, известное устройство имеет ограниченный диапазон регулирования температуры (до 500 С), так как в качестве датчика используется термометр сопротивления.

Из известных решений наиболее

2р близким по технической сущности к предлагаемому является устройство, которое предназначено для управления линейным температурным режимом объектов электрического нагревания по за25 данной программе. устройство содержит датчики температуры — термопары, включенные дифференциально, блок управления, исполнительный элемент, задатчик, генератор импульсов, усили3р тель, модулятор. Программный темпе

881700 ратурный режим осуществляется задат- чиком. Задание программы производится изменением частоты импульсного генератора, который связан с одним из входов модулятора. На второй вход модулятора поступает сигнал от датчика температуры. На модуляторе происходит коррекция длительности импульсов, подаваемых на задатчик, зависящая от сигнала термопары, устройство позволяет повысить точность регулирования (2).

Однако данное устройство имеет ограниченные функциональные возможности из-за применения оцнотипных датчиков температуры. B качестве датчиков температуры в устройстве используются термопары и не могут быть использованы термометры сопротивления, Цель изобретения — расширение области применения. 20

Указанная цель достигается тем, что устройство для регулирования температуры содержит задатчик, генератор импульсов и последовательно соединенные датчик, блок управления и 5 исполнительный элемент, содержит последовательно соединенные пороговый элемент и реверсивный счетчик, а также инвертор, вход которого соеди" нен с выходом порогового элемента, Зо выход — с инверсным входом реверсивного счетчика, к счетному входу которого подключен выход генератора импульсов, входы порогового элемента связаны с выходами датчика и задатчика соответственно, а выход реверсивногo c÷åò÷èêà — co вторым входом блока управления.

При этом блок управления содержит последовательно соединенные усилитель, аналого- цифровой преобразова40 тель, цифровой компаратор и двухпозиционный регулятор, причем выход блока управления связан с выходом двухпозиционного регулятора, первый вход — со входом усилителя, второй 45 вход — со вторым входом цифрового компаратора.

Благодаря введению порогового элемента, подключенного к датчику и задатчику инвертора и реверсивного счетчика, счетный вход которого соединен с генератором импульсов, управляющие входы прямой и инверсный соответственно соединены с выходом порогового элемента непосредственно и через инвертор, а выход подключен к блоку управления. Устройство для регулирования температуры может быть использовано с любым датчиком температуры. Блок управления в предложен- () ном устройстве выполнен из цифрового кампаратора, входы которого соединены с выходом реверсивного счетчика и выходом аналого-цифрового преобра зователя, подключенного к датчику температуры через усилитель, а выход — к исполнительному элементу че рез двухпозиционный регулятор.

На чертеже представлена структурная схема устройства.

Устройство содержит объект 1 регулирования, датчик 2 температуры, подключенный к объекту 1, трехдекадный задатчик 3 температуры, генератор импульсов 4, пороговый элемент 5, инверторы 6, реверсивный счетчик 7.

Пороговый элемент 5 входами подключен к датчику 2 и трехдекадному задатчику 3 температуры, а выходом— к управляющим входам реверсивного счетчика 7 непосредственно и через инвертор 6. Счетный вход счетчика 7 подключен к генератору импульсов 4, а выход — к цифровому компаратору 8 блока управления 9. Другой вход компаратора 8 подключен к датчику 2 температуры через последовательно соединенные усилитель 10 и аналого-цифровой преобразователь 11. К выходу компаратора 8 подключен двухпоэиционный регулятор 12, выход которого соединен с исполнительным элементом 13 управления объектом 1.

Устройство работает следующим образом.

При отличии температуры, измеряемой датчиком 2, от программы, заданной задатчиком 3, пороговый элемент

5 вырабатывает сигнал управления реверсивным счетчиком 7 на сложение, когда уровень сигнала задатчика 3, поступающего на вход порогового элемента 5, больше уровня сигнала с датчика 2 температуры, поступающего на второй вход порогового элемента 5.

При этом управляющий сигнал подается с выхода порогового элемента 5 на вход реверсивного счетчика 7 через инвертор 6. При равенстве уровней сигналов датчика 2 и задатчика 3 происходит переключение управляющих входов реверсивного счетчика 7. В том случае, когда уровень сигнала задатчика 3 меньше уровня сигнала с датчика 2, пороговый элемент 5 вырабатывает сигнал управления реверсивным счетчиком 7 на вычитание, который подается непосредственно на вход счетчика 7. На счетный вход реверсивного счетчика 7 поступают импульсы с выхода генератора 4. На выходе счетчика

7 получается цифровой двоично-десятичный код, который характеризует программу регулирования температуры.

Закон программного регулирования температуры определяется частотой следования импульсов генератора 4. Выполнение задатчика 3 трехдекадным позволяет задавать любую температуру в интервале 20-1000 >С с дискретностью

I1T=1оС. Цифровой код, соответствующий заданной температуре, с выхода счетчика 7 поступает на один из входов цифрового компаратора 8 блока

881700 управления 9. Измеренный датчиком Y сигнал усиливается усилителем 10 и преобразуется аналого-цифровым преобразователем 11 в цифровой код, который поступает на другой вход цифрового компаратора 8. Компаратор 8 производит сравнение вышеуказанных кодов и вырабатывает сигналы Больше (Б ), Меньше (М ), Равно (= ). В зависимости от того или иного сигнала срабатывает двухпозиционный регулятор 12, имеющий П, ПД, ПиД законы регулирования.

Выходной сигнал двухпозиционного регулятора 12 используется для управления работой исполнительного элемента 13 нагревания (охлаждения) объекта 1.

Предложенное устройство обеспечивает соответствие температурных характеристик датчика и задатчика, что делает его работоспособным с любым типом датчика и позволяет расширить функциональные возможности всего устройства.

Устройство для регулирования температуры электропечи обладает рядом достоинств, а именно позволяет осуществить программное регулирование температуры в широком диапазоне скоростей. Закон регулирования может быть как линейным, что необходимо при количественном исследовании сплавов магнитным методом, так и любым .другим, что требуется в ряде случаев в практике заводских лабораторий.

Устройство позволяет с высокой степенью дискретности, равной 1"С задавать любую температуру от комнатной до 1000 С в объеме печи. Устройство реализуется на стандартных радиоэлектронных элементах и приборах, выпускаемых промышленностью.

Формула изобретения

1. Устройство для регулирования температуры, содержащее задатчик, генератор импульсов и последовательно соединенные датчик, блок управления и исполнительный элемент, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения области применения, оно содержит последовательно соединенные пороговой элемент и реверсивный счет. чик, а также инвертор, вход которого соединен с выходом порогового элемен" та, выход — с инверсным входом реверсивного счетчика, к счетному входу которого подключен выход генератора импульсов, входы порогового элемента ., связаны с выходами датчика и задатчика соответственно, а выход реверсив20 ного счетчика — со вторым входом бло" ка управления.

2. Устройство по п. 1, о т л и— ч а ю щ е е с я тем, что блок управ ления содержит последовательно соединенные усилитель, аналого-цифровой преобразователь, цифровой компаратор и двухпозиционный регулятор, причем выход блока управления связан с выходом двухпозиционного регулятора, первый вход — co входом усилителя, второй — со вторым входом цифрового компаратора.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР м 387346, кл. G 05 D 23/19„ 1971

2. Авторское свидетельство СССР

Р 533920, кл. G 05 D 23/22, 1976 (прототип).

881700

Составитель С.Стрелецкий

Техред Ж.Кастелевич Корректор Л.Вокшан

Редактор Л.Плисак

Филиал ППП Патент, г.ужгород, ул. Проектная, 4

Заказ 99б9/71 Тираж 943 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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