Регулятор температуры

СОЮЗ СОВЕТСКИХсацмлишюесиииРЕСПУБЛИН 4(51) Я 05 Э 23/19 Г:,ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИМ АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУь ГГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ(56) 1. Авторское свидетельство СССРУ 387346; кл. б 05 Э 23/19, 1962.2. Блок регулирования температурытипа БРТ. Техническое описаниеЗРЕ.670.271 (прототип).(54)(57) 1, РЕГУЛЯТОР ТЕМПЕРАТУРЫ,содержащий первый генератор цифрового кода задания, выход которого соединен с входом первого цифроаналогового преобразователя, первый источникопорного напряжения, блок сравнения,выход которого связан с последовательно соединенными блоком формирования управляющего воздействия иисполнительным органома первыйвход подключен к датчику температуры,о т л и ч а ю щ и й с я тем, что,с целью повьппения точности, в него введены постоянное запоминающее устройство, второй и третий цифроаналоговые преобразователи, второй источник опорного напряжения, первый ивторой сумматоры, при этом адресныевходы постоянного запоминающегоустройства подключены к выходу первого генератора цифрового кода задания, а выходы соединены с входамивторого и третьего цифроаналоговогопреобразователей, опорные входыкоторых соединены с выходом второгоисточника опорного напряжения, авыходы второго и третьего цифроаналоговых преобразователей подключенысоответственно к первым входампервого и второго сумматоров, квто"рым входам которых подключены соответственно выходы первого источникаопорного напряжения и первого цифроаналогового преобразователя, опорныйвход которого соединен с выходомпервого сумматора, а выход второгосумматора подключен к второму входублока сравнения.1136122 2. Регулятор по и, 1, о т л и ч аю щ и й с я тем, что, с целью расширения области применения, он содержит второй генератор цифрового кода задания, выход которого соединен со старшими разрядами адресного 1Изобретение относится к автоматическому регулированию и может быть использовано преимущественно для прецизионного регулирования температуры в электротермических установ ках.Известно устройство для регулирования температуры электропечи, состоящее из термометра сопротивления и задатчика температуры, подключенных 10 к терморегулятору, в котором с целью уменьшения погрешности регулирования, вызванной нелинейностью передаточной .характеристики датчика температуры, задатчик выполнен в виде генераторов 15 и основного и вспомогательного преобразователей число испульсов-напряжений, входы которых соответственно подключены к выходам генераторов с управляемой и неуправляемой часто той, а выход вспомогательного преобразователя подключен к входу генератора с управляемой частотой импульсов 13.г25Недостаток этого устройства заключается в том, что в качестве датчика температуры может быть использован только термометр сопротивления, что ограничивает область использования устройства.Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является блок регулирования температуры, содержащий узел определения рассогласования, входы которого подключены к датчику и задатчику температуры, узел, формирования управляющего воздействия, выход которого подключен к входу исполнительного. органа. При40 этом задатчик выполнен в виде последовательно соединенных генератора цифрового кода задания и цифроаналогового преобразователя, выполненного на основе управляемого резистивного входа постоянного запоминающегоустройства, а к выходу первого генератора цифрового кода задания подключены младшие разряды адресноговхода постоянного запоминающегоустройства. делителя напряжения и воспроизводящего градуировочную характеристикудатчика температуры при помощи кусочно-линейной аппроксимации.Максимально возможное число Иучастков аппроксймации определяетсявидом выходного сигнала генераторацифрового кода задания (двоичный,двоично-десятичный, десятичный ит.д. код), в частности для десятичного кода М - 10 23,Недостатком известного блокарегулирования температуры являетсянизкая точность, вызванная ограниченным числом участков аппроксимацииградуировочной характеристики датчика. Кроме того, такое техническоерешение предполагает использованиетолько одного, конкретного датчикатемпературы. При переходе на датчикс другой передаточной характеристикойтребуется полная перестройка управляемого резистивного делителя.Пель изобретения - повышениеточности регулирования температурыи расширение области применениярегулятора. Поставленная цель достигается тем, что в регулятор температуры, содержащий первый генератор цифрового кода задания, выход которого соединен с входом первого цифроаналогового преобразователя, первый источник опорного напряжения, блок сравнения, выход которого связан с последовательно соединенными блоком формирования управляющего воздействия и исполнительным органом, а первый вход подключен к датчику температуры, введены постоянное запоминающее устройство, второй и третий цифроаналоговые преобразователи, второй источник опорного напряжения, первый и второй сумматоры, при этом адресныевходы постоянного запоминающего устройства подключены к выходу первого генератора цифрового кода задания, а выходы соединены с входами второго и третьего цифроаналоговых 5 преобразователей, опорные входы которых соединены с выходом второго источника опорного напряжения, а выходы второго и третьего цифроаналоговых . преобразователей подключены соответ- О ственно к первым входам первого и второго сумматоров, к вторым входам которых подключены соответственно выходы первого источника опорного напряжения и первого цифроаналого вого преобразователя, опорный вход которого соединен с выходом первого сумматора, а выход второго сумматора подключен к второму входу блока сравнения. 20Кроме того, регулятор содержит второй генератор цифрового кода задания, выход которого соединен со старшими разрядами адресного входа постоянного запоминающего устройства, 25 а к выходу первого генератора цифрового кода задания подключены младшие разряды адресного входа постоянного запоминающего устройства.На фиг. 1 изображена блок-схема предлагаемого регулятора; на фиг. 2 - диаграммы, поясняющие принцип его работы.Регулятор температуры содержит блок 1 сравнения, блок 2 формирова 35 ния управляющего воздействия, исполнительный орган 3, датчик 4 температуры, задатчик 5, имеющий в своем% составе первый генератор 6 цифрового кода задания, первый цифроаналоговый 40 преобразователь (ЦАП) 7, первый источник 8 опорного напряжения (ИОН) постоянное запоминающее устройство 9 (ПЗУ), второй ЦАП 10 и третий ЦАП 11, второй ИОН 12, первый 13 и второй 14 сумматоры, второй генератор 15 цифрового кода, характеризующего тип используемого датчика температуры.Регулятор работает следующим обра зом.Блок 1 определяет рассогласование между заданным значением 0температуры, которое поступает с выхода задатчика 5, и текущим О , информа 55 ция. о котором поступает с датчика 4 температуры. Полученный сигнал рассогласования преобразуется в управляющее воздействие по одному из законов регулирования (например, пропорциональному, пропорционально-интегральному и т.п.) блоком 2 и поступает на исполнительный орган 3, который изменяет состояние объекта управления таким образом, при котором в системе автоматического регулирования поддерживается равновесие.Заданное значение температуры формируется следующим образом. Выходной сигнал генератора 6 представляет собой цифровой двоичный код, численно равный заданному значению регулируемой величины в физических единицах измерения температуры (например, С, К и т.п.) и который поступает на информационные входы первого ЦАП 7, преобразуется в аналоговый эквивалент и через второй сумматор 14 поступает на вход блока 1. В качестве опорного для первого ЦАП сигнала используется выходной сигнал О первого сумматора 13 (фиг. 2 а), представляющий собой сумму двух сигналов: выходного сигнала первого источника 8 опорного напряжения 0и сигнала аО; с выхода второго ЦАП 10, причем сигнал д 0,. является корректирующим для сигнала 8, служит только для компенсации нелинейности передаточной характеристики используемого датчика температуры (фиг. 2 б, где сплошной линией показана передаточная характеристика датчика, аштрихпунктирной - передаточная характеристика задатчика) и определяется содержимым ячеек, памяти ПЗУ 9. При помощи этого корректирующего сигнала осуществляется кусочно-линейная аппроксимация градуировочной кривой датчика 4 по формуле Е; = К;Т, где Е - выходной сигнал ЦАП 7; Т; - выходной сигнал генератора 6; К, - коэффициент, пропорциональный выходному сигналу первого сумматора 13. Количество участков аппроксимации зависит от количества старших разрядов выход-, ного кода генератора 6, которые используются для задания адреса ПЗУ 9, а точность аппроксимации на конкретном: участке определяется разрешающей способностью второго ЦАП 10. Выходное напряжение 9источника 8 выбирается таким, что при нулевом сигнале на выходе второго ЦАП 10 обеспечивается линейная аппроксимация передаточной характеристики на участке с минимальным коэффициентом пере1136122 6 дачи К (на фиг. 2 б между 001 и 010 - дывается с выходным сигналом ЦАП 7. старшие разряды выходного кода гене- Информация о величине А для конкретратора 6). На других участках, тре-ного участка аппроксимации записана бующих большего коэффициента переда- в ПЗУ 9, выход которого соединен с чи, напряжение источника 8 склады входом третьего ЦАП 11. вается с выходным напряжением вто- Дяя того, чтобы регулятор кожно рого ЦАП 1, и эта сумма является было использовать с различными опорным напряжением дяя первого датчиками, имеющими разные градуиро- ЦАП 7. Выходной сигнал второго ЦАП 10 вочные кривые (например термопары является аналоговым эквивалентом 10 различных градуировок: ХА, ХК, ПП, цифровой информации, поступающей ПР, ВР), служит второй генератор 5 на ПЗУ, в котором по адресам, опре- цифрового кода, выходы которого деяяемым выходным кодом генератора 6, подключены к старшим адресным раза следовательно, и заданным. значением рядам ПЗУ 9. Информация, необходитемпературы предварительно записаны 15 мая дяя аппроксимации той ияи иной двоичные эквиваленты напряжения градуировки, записана в соответЬЦ, которое нужно добавить к напря- ствующей области памяти ПЗУ 9, жейию второго ИОН 12 дяя осуществяе- которая определяется двоичным кодом, ния кусочно-линейной аппроксимации поступающим от генератора 15. на соответствующем заданной темпера О Генераторы 6 и 15 цифрового кода туре участке аппроксимации. могут быть выполнены, например, вНекоторые датчики температуры виде последовательно соединенных обладают такой передаточной харак- переключателей ПП 10-Ис и преобразотеристикой, которая не может быть ватеяя двоично-десятичного кода в аппрокснмирована с достаточной точ двоичный (эяементы 16, 17 и 18, 19 ностью управяением типа Е = К.Тсоответственно). К таким датчикам может быть отнесена, Технико-зкономический эффект пред- например, термопара градуировки яагаемого регулятора закяючается в ПР . Дяя таких датчиков требуется повышении точности регулирования, кусочная аппроксимация при помощи ЗО обусловленном исключением составяяуравнения типа Е ф- К;Т+А , где ющей погрешности, вызываемой нели- А, - постоянное дяя 1-того участка нейностью датчика температуры, Кроме аппроксимации смещение (фиг. 26). того, регулятор может быть испольВеличина А. представляет собой выход- ,зован с датчиками, имеющими разяичной сигнал третьего ЦАП 11, который д ные передаточные характеристики, что при помощи второго сумматора 14 скяа- расширяет область его использования. Заказ 10285/353 Подписное ВНИИТираж филиал ППП. "Патент",г. Ужгород, ул. Проектная, 4