Устройство для регулирования температуры

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИК 9) (11) 1932 05 0 2319 4 тЬ ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ И а Трудового Красический институт тельство СС 3/19, 1978.льство СССР , 23/1 9, 1980 ро УЛИРО- ащее за- оследоваэлемент, и усилиов, блокформиик темпе- читателя, вышения ены анаГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИ(71) Куйбышевский орденого Знамени политехим. В. В. Куйбышева(54) (57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕГ ВАНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ, содерж датчик температуры, вычитатель, п тельно соединенные регулирующий нагреватель, датчик температуры тель, генератор тактовых импульс памяти, формирователь импульсов рователь синхроимпульсов, задатч ратуры связан с первым входом вы отличающееся тем, что, с целью по точности устройства, в него введ лого-цифровои преобразователь, делитель частоты, двоичный счетчик, первый и второй реверсивные счетчики Ю-триггер, причем генератор тактовых импульсов, делитель частоты, двоичный счетчик, блок памяти, первый реверсивный счетчик, формирователь импульсов, КЬ-триггер и регулирующий элемент соединены последовательно, при этом выход блока памяти подсоединен к суммирующему входу первого реверсивного счетчика, вычитающий вход которого связан с выходом генератора тактовых импульсов, выход формирователя импульсов подключен к вычитающему входу второго реверсивного счетчика и управляющему входу первого реверсивного счетчика, суммирующий вход которого связан с выходом вычитателя, а ,рФ выход - с 5 входом КЯ-триггера, усилитель подключен к второму входу вычитателя через аналого-цифровой преобразователь, вход формирователя синхроимпульсов связан с входом регулирующего элемента, а выход - с управляющими входами блока памяти, й второго реверсивного счетчика и с К входом Ю-триггера.Изобретение относится к автоматике и может быть использовано для регулирования температуры нагревательных элементов.Известно устройство для регулирования температуры, содержащее последовательно соединенные трансформатор, коммутирующий элемент и исполнительный элемент, последовательно соединенные выпрямитель, входом связанный с выходом трансформатора, формирователь опорного напряжения и элемент сравнения, к второму входу которого подключен через масштабирующий блок вход исполнительного элемента, а также пороговый элемент, выход которого связан с управляющим входом коммутирующего элемента, последовательно соединенные формирователь трапецеидальных импульсов, входом связанный с выходом выпрямителя, амплитудный модулятор и интегратор, выход которого соединен с входом порогового элемента, причем к второму входу модулятора подключен вы- ход элемента сравнения 11.Недостатком этого регулятора является то, что для достижения высокой точности регулирования необходимо обеспечить стабильность крутизны нарастания напряжения поступающего на первый вход порогового элемента, что усложняет устройство и уменьшает надежность его работы.Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство для регулирования температуры, содержащее задатчик температуры, формирователь синхроим пульсов, последовательно соединенные датчик температуры, усилитель, компаратор, формирователь импульсов управления, регулирующий элемент и нагреватель, последовательно соединенные вычитатель, блок памяти, генератор тактовых импульсов и цифроаналоговый преобразователь, управляющий вход которого связан с выходом формирователя синхроимпульсов, первый выход - с первым входом вычитателя, второй выход - с вторым входом компаратора, выходом подключенного к управляющему входу блока памяти, причем выход задатчика температуры соединен с вторым выходом вычитателя 2.В известном устройстве крутизна нарастания пилообразного напряжения на втором выходе цифроаналогового преобразователя, а вследствие этого и мощность, подводимая к нагревательному элементу, зависит от разности кодов температуры нагревательного элемента и задатчика температуры. В сочетании с обычным фазовым регулированием это позволяет снизить перерегулирование, однако не обеспечивает высокой точности регулирования.Цель изобретения - повышение точности устройства.Указанная цель достигается тем, что в устройство для регулирования температуры,5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 содержащее задатчик температуры, вычитатель, последовательно соединенные регулирующий элемент, нагреватель, датчик температуры и усилитель, генератор тактовых импульсов, блок памяти, формирователь импульсов, формирователь синхроимпульсов, задатчик температуры связан с первым входом вычитателя, введены аналогоцифровой преобразователь, делитель частоты, двоичный счетчик, первый и второй реверсивные счетчики, КЗ-триггер, причем генератор тактовых импульсов, делитель частоты, двоичный счетчик, блок памяти, первый реверсивный счетчик, формирователь им пульсов, КЗ-триггер и регулирующий элемент соединены последовательно, при этом выход блока памяти подсоединен к суммирующему входу первого реверсивного счетчика, вычитающий вход которого связан с выходом генератора тактовых импульсов, выход формирователя импульсов подключен к вычитающему входу второго реверсивного счетчика и управляющему входу первого реверсивного счетчика, суммирующий вход которого связан с выходом вычитателя, а выход - свходом КЬ-триггера, усилитель подключен к второму входу вычитателя через аналого-цифровой преобразователь, вход формирователя синхроимпульсов связан с выходом регулирующего элемента, а выход - с управляющими входами блока памяти, второго реверсивного счетчика и с Й входом Ю-триггера.На чертеже изображена функциональная схема устройства для регулирования температуры.Устройство для регулирования температуры содержит задатчик 1 температуры, вычитатель 2, второй реверсивный счетчик 3, КЬ-триггер 4, регулирующий элемент 5, нагреватель 6, датчик температуры 7, усилитель 8, аналого-цифровой преобразователь 9, генератор 10 тактовых импульсов, делитель 11 частоты, двоичный счетчик 12, блок 13 памяти, первый реверсивный счетчик 14, формирователь 15 импульсов формирователь 16 синхроимпульсов.Устройство работает следующим обра - зом,В момент включения устройства задатчик 1 температуры преобразует температуру нагревателя 6 в напряжение, которое усиливается усилителем 8. Аналого-цифровой преобразователь 9 преобразует напряжение с выхода усилителя 8 в цифровой код, поступающий на второй вход вычитателя 2, На первый вход вычитателя 2 поступает код температуры, заданной задатчиком 1. Вычитатель 2 формирует на своем выходе код п, соответствующий разности температур нагревателя 6 и задатчика 1.Делитель 11 частоты делит частоту, генерируемую генератором 10, на 2 где М - разрядность кода, формируемого на выходеСоставитель Г. Крейман Техред И. Верес Корректор О. Луговая Тираж 863 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж - 36, Раушская наб., д. 4/6 Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4Редактор Е. ПапиЗа каз 2322/36 вычитателя 2. На выходе делителя 11 частоты вырабатываются импульсы частотой-- где 1 о - частота, генерируемая генератором 10. Выход делителя 11 частоты подключен к счетному входу счетчика 12.При переходе напряжения, питающего нагреватель 6, через ноль формирователь синхроимпульсов,16 формирует на выходе одиночные импульсы. Импульс с выхода формирователя синхроимпульсов 16 переписывает код с выхода счетчика 12 в блок 13 памяти, и обнуляет счетчик 12, т.е. посЛедний считывает импульсы, поступающие с выхода делителя 11 частоты в период времени, равный т, где Т - период напряжения, питающего нагреватель 6. Таким образом, код Х 1, который записывается в блок 13 памяти каждый полупериод напряжения, питающего нагреватель 6, равен Импульсы частотой 1 с выхода генератора 10 поступают на вычитающий вход первого реверсивного счетчика 14. При уменьшении кода на выходе счетчика 14 до нуля формирователь импульсов 15 формирует короткий импульс записи, который переписывает код Х 1 с выхода блока 13 памяти в счетчик 14. По окончании импульса записи сигнал на выходе счетчика 14 уменьшается с кода 1 М,до нуля и описанные действия повторяются.Время т за которое сигнал на выходе счетчика 14 уменьшается с кода Х до нуляавно РМ Юа т 1 1 тЬ 2" 2 Ь 2 ЦТаким образом, формирователь 15 импульсов вырабатывает импульсы частотой равной=2 ф.1 я 2Импульс формирователя 16 синхроимпульсов переписывает код п с выхода вычитателя 2 во второй реверсивный счетчик 3 и переводит КЯ-триггер 4 в состояние логического нуля, Этот сигнал закрывает регулирующий элемент 5, через который запитывается нагреватель 6.На вычитающий вход реверсивного счетаючика 3 поступают импульсы частотои 1 с выхода формиревателя 15 импульсов. Сигнал на выходе реверсивного счетчика 3 уменьшается с кода и до нуля. В этот момент времени импульс с выхода счетчика 3 переводит КЬ-триггер 4 в состояние логической единицы, открывая регулирующий элемент 5.Время, за которое сигнал на выходереверсивного счетчика 3 уменьшается с кода и до нуля, соответствует времени открытия регулирующего элемента. Оно равно откуда видно, что время открытия регули рующего элемента не зависит от частотыгенератора 10 тактовых импульсов.Кроме того, из выражения (1) видно,что максимальному коду с выхода вычитателя 2 и ар 2 соответствует максимальноетгвремя открытия регулирующего элемента 255 1 гпак= - . Из этого следует что, такГкак во время работы устройства с помощью формирователя 16 синхроимпульсов производится текущее определение периода Т, то погрешности формирования времени 1, связанные с нестабильностью периода Т, исключаются. Вследствие этого исключаются и аналогичные погрешности регулирования температуры нагревателя 6.Изобретение обладает рядом существенных преимуществ по сравнению с известным 35 устройством. За счет исключения погрешностей регулирования температуры, связанных с нестабильностью частоты генератора тактовых импульсов и частоты питающего нагреватель напряжения, повышается точность регулирования, при этом отпадает необходимость в разработке дополнительных устройств, стабилизирующих частоту питающего нагреватель напряжения.