Устройство для регулирования температуры

00 558269 ОЛИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз Советских Социалистических Республик(51) М. Кл.- Ст 05 Р 2 присоединением заявки М Государственнык кавит овета Министров ССС 23) Приоритет УЛК 621 555 6(088.8) Опубликовано 05.77, Боллстець М 1 о делам изобретений ткрытнй та опубликования описания 21.06.77 72) Авторы изобретения(71) Заявите О ДЛЯ РЕГУЛИРО ТЕМП ЕРАТУР Ъ(б 1) Дополцительцое к ав (22) Заявлено 18.10.74 (21) Предлагаемое устройство для регулирования температуры относится к области вычислительной и измерительной техники и предназначено для точного измерения температуры в установках, где необходимо поддержи вать строго определенную температуру, либо изменять ее по определенному закону (по программе).Известно устройство для регулирования температуры, содержащее датчик - термопару, 10 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 ограничи вает сферу его применения,Из известных устройств наиболее близким является устройство для регулирования температуры, содержащее датчик и программный задатчик температуры, подключенный к пер вому входу элемента сравнения, блок отсчета и индикации и цифро-аналоговый преобразователь, выход которого подключен к исполнительному элементу (2).Однако известный прибор не позволяет 25 обеспечить высокую точность и широкий диапазон регулирования, так как содержит датчик-термосопротивление, обладающий значительной нелинейностью и узким температурным диапазоном. К числу недостатков также 30 следует отнести большую инерционность прибора, что снижает его быстродействие.Для повышения быстродействия ц точности регулирования в предлагаемом устройстве установлены усилитель, блок задания смещения, источник эталонного напряжения, кварцевый генератор, формирователи импульсов, логический блок и блок синхронизации, причем датчик температуры подключен к входу 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 входам источника эталонного напряжения и логического блока, второй в;од которого подключен к первому входу элемента сравнения, второй выход которого соединен с первым входом одного цз формирователей импульсов, 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 выходы которого подсоединены к исполнительному элементу, выходы формирователей импульсов подключены к входам блока отсчета и индикации, а выход второго формирователя импульсов соедццен с входом ццфро-аналогового преобразователя,На чертеже показана блок-схема описываемого устройства, содержащего датчик 1, усилитель 2, програ.,мньЙ задатчик 3, блок задания смс 11 ен 151 , ИстсчгИ 1 эталонного напр 51 жс 1 и 51 5, эле 1 снт сравнения 6, Олок спн. хронпзации 7,;варцевый генератор 8, формирователи импульсов 9 и 10, логический блок 11, блок отсчета и индикации 12, цифро-аналоговый преобразователь 13 и исполнительный элемент 14. Ероме того на чертеже приняты следуюпие обозначения: с 1, 1,г, .,з, .1, - напряжения, подводимые на входы элемента давления; ть тг - длительность сформированныхВ 0 Р 0 ТВ Э Л Е М С Н Т С С Р а В Н Е Н И Я, Д, Пг и 0 Л и чество отсчитанных импульсов; 1 Г, Г",- напряжение, управляющее исполнительным элсментом, Ь 5, 06, 7 - импульсы управления от блока синронизации.Устройство работает следующим образом, Сигнал от датчика 1 поступает на усилитель 2, выход которого подсоединен к входу элемента сравнения б. Программный задатчик 3 позволяет фиксировать любое значение температуры в пределах диапазона в ручном и автоматическом (программном) режимах. Выход его подключен к входу элемента сравнения б. 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 б. Источник эталонного напряжения 5 (схема ГЛИН) представляет собой компенсационный генератор с смкостной отрицательной обратной связью, обладает высоким 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, диелносьр 2 ВН 2; Т 3 У - (г И Тг + (. - lгСформированные горота с выхода элемента сравнения б поступают па первый вход формирователя импульсов 9, на второй вход которого поступают импульсы от кварцевого генератора 8, следуюшис с частотой, кГц. В результате заполнения ворот на выходе формирователя импульсов 9 появится количсство импульсов г 1, численно раьнос измеряемой температуре:топ 1= с 1 - + Т зИмпульсы поступают на вход блока отсчета и индикации 12 и высвсчиваот на табло значение тсмпеРатУРы Таз на ООьсктс. 1 ваР- цевый генератор является источником опорной частоты, заполняюшей Ворота, сформи рованные элементом сравнения б.Стабильность частоты кварцевого генера 10 15 20 25 зо 35 45 50 55 бО тора повышает точность измерения, формирователи импульсов 9 и 10 значительно улучшают форму импульсов кварцезогс генератора 8. Это исклочает всз 510 кнось лсх,1 ьх сиаОатываНЙ блса Отсчет;1 и 1 ндикапии 12 цифро-аналогового преобразова;еля 13, что повышает точность измерения. Сфор.прованные ворота с выхода элемента сравнения 6 поступают на логический блок 11, где определяется режим работы исполнительного элемента 14, Логический бло11 значительно повышает точность и скорость регулирования. Оп представляет собой импульсно-потенциальный дешифратор, имеющий трп выхода, обеспечиваюцих трехпозиционное регулирование Нагрев, Охлакдение, Выключено, и четвертый выход - разница между заданной температурой и температурой объскта, поззо. ляющей управлять интенсивностью работы исполнительного элемента, Сформированные ворота тг с выхода логического блока поступают на первый вход формирователя 1 О, на второй вход которого поступают импульсы опорной частоты 1 кГц от кварцевого генератора 8.В результате заполнения этих ворот на выходе формирователя 10 появится количество импульсов пг, численно равное разности температур:огг=тг 1 кГЦ - + Т иза - 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 напрякение, 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 лопческим 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 отдельными 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-экономическихи показателями, которые сосгавляют его преимущество перед известными:обеспечивает 3-х позиционное регулирование против 2-х пози 11 Оннсго у прототипа с применением законов регулирования;558269 Составнтсаь Л, ПтсацсвРгдактор Р 1. Ке)ки и Го).да Изд. М 445 осу дар стаеного косПтет по дедам зсорстепй 13035, Москва, Ж, Раут 1 ов Совета .1.,ская вад д. 4,5 Заказ 1251/14111 ИИПИ Г 1 я, Гр. Са 1 ова ипогра обладает повышенным быстродействием и более высокой чувствительное-,ь 0 чем пвототип;Обеспеивает ВозуОН(ность Включения прибора в совхестю и с )ВМ работ,",прибор позволяет ках дискрегно, так и плавно регулировать температуру Ооъскта, что значительно уменьшает врем 51 фиксации температуры. Формула изобос. СНИ 51 Устройство для регулировНя тс:,шсратуры, содержащее датчик и программный задатчик тсх 1 пературы, подключенный к пср ВОМ 1 Входу элемента ср 2 внения, Олох Отсчета и индикации и циф 1)0-аналоговы 11 преобразователь, выход которого подклОчен исполштельному элементу, отличаюцесся тс:,1, что, с целью повышения быстродействия и точности регулирования устройства, в пего введены усилитель, блок задания смецения, источник эталонноГО папояжени 51, (Варцевы 1 генератор, формирователи импульсов, логический Олок и Оло;( снхрснизацип, причех датчик температуры подключен к входу усилителя, выход которого соединен со вторы:, входом элемента сравнения, к другим входам которого подключены блок задания смещения, источник эталонного напряжения и блок синхронизации, подсоединенный к входам источника эталоннОГО напряжения и лОГичес(ОГО 5 олока, второй Вход которого подключен кпервоу Входу элемента сраВненпя, второй выход котороГО соединен с перВым входом Одного пз формирователей импульсов, второй вход которого подключен к выходу кварце) вого генератора, соединенного со вторым входом другого формирователя импульсов, первый вход которого подключен к одному из выходов логич ского блоха, друпс Выходы ко- ;ОРОГО ПОДСОЕДППСНЫ К. ПСПОЛНПТСЛ.НОМ;15 менту, выходы формп; оватслсй импульсовподклочены к вхсдам блох отсчет и инди ации, 2 Выход второго форхнрователя импу льсов соединен с входом тифро-аналоОВОГО п;собразователя.р2) Источники инфорхации, принятые во внимание прп экспертизе:1. У 1 рнал Г 1 риборы и системы управления, Щитовой прибор для измерения темпе ратурЫ фирМЫ . СсгрОГ 1 1.,21)ОГ 21 ОГ 1 ЕВ США,2, 1974, стр. З 5 - Зо.2. Патент Японии47-30998, кл. 5.1(7) Н21, 1972.