Устройство для регулирования температуры

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИН 5 В 23/ САНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ а Ленинаим, В.И.Ле Гунбин, А .А.Качано олиинаВ,Дю оэлектр и связь е984,2183, ство ССС 23/19, 1 2. ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ ВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ(71) Харьковский ордентехнический институт(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕГУЛИРОВАНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ (57) Изобретение относится к технике автоматического регулирования и может быть использовано для автоматического поддержания температуры различных объектов, содержащих электронагрева- тельные приборы. Цель изобретения - повышение уровня диагностики, работоспособности и упрощение. Устройство содержит задатчик и датчик температуры, элемент сравнения, три КЗ-триггера, реверсивный счетчик, регистр памяти, два элемента 2 И-НЕ, два элемента ЗИ-НЕ, усилитель, симистор,: агрева- д тель, источник переменного тока, узел Е сброса и узел индикации. 2 ил.Изобретение относится к автоматическому регулированию и может бытьиспользовано для .автоматического поддержания температуры различных объек-,тов, содержащих электронагревательныЕ 5элементы.Целью изобретения является повышение уровня диагностики работоспособности и упрощение реализации.,На фиг. представлена схема уст 10ройства; на Фиг2 - диаграммы, поясняющее его работу; фиг.2 а - сигналыс задатчика температуры (А) и с датчика температуры (Б); фиг.2 б - сигнална Б-входе первого КБ-триггера15фиг.2 в - сигнал на выходе первого КБтриггера; Фиг.2 г - импульсы с выходаФормирователя импульсов; фиг.2 д - напряжение на выходе источника переменного тока; Фиг,2 е - сигналы на выходеэлемента 2 И-НЕ; фиг.2 ж - сигналы напрямом выходе второго КБ-триггера;Фиг,2 з - напряжение на нагревателе;фиг.2 и в . сигнал на выходе третьегоКБ-триггера; Фиг.2 к - сигнал на 025входе реверсивного счетчика;фиг,2 л, м - сигналы на входах сложеФния и вычитания реверсивного счетчика.На Фиг,2 обозначены;-момент ЗОпервого импульса формирователя,момент переброса третьего КБ-триггерав единичное состояние; й - моментотказа одного из элементов устройства, . 35сУстройство для регулирования температуры содержит задатчик 1.и датчик 2 температуры, элемент 3 сравнения, реверсивный счетчик 4, усилитель5, симистор б, включенный в цепь источника 7 переменного тока госледовательно с нагревателем 8, подключенныйуправляющим входом к выходу усилителя 5, формирователь 9 импульсовКБтриггеры 10-12, элемент И-НЕ 13, второй элемент 3 И-НЕ 14, второй элемент2 И-НЕ 15, первый элемент 2 И-НЕ 16,узел 17 сброса, состоящий из ре :т;. -ра 18 и конденсатора 19, узел 20 ин,и сацпи регистра 21 памяти, 5 ОУстройство работает следующим образом.Сигналы с задатчика 1 температуры(фиг.2 а,б) поступают на входы элемента 3 сравнения, который осуществляетсравнение указанных сигналов и усиление разностного сигнала до величины .(Фиг.2 б), необходимой для управления первым КБ-триггером 10 по его Б-входу.При температуре объекта регулирования существенно меньше заданной, например при включении устройства, разностный сигнал вызывает появление на выходе элемента 3 сравнения сигнала логического "нуля" и КБ-триггер1 О переключается в единичное состояние (фиг.2 в). Сигнал с его выхода разрешает прохождение импульсов с выхода Формирователя 9 импульсов (фиг.2 г) на вход, элемента 2 И-НЕ 16 (Фиг.2 е) так как на Б-входе КБ-триггера 10 постоянно присутствует логический "нуль", эти импульсы не изменяют состояния КЯ-триггера 10, Поэтому импульсы, поступающие с выхода элнмента 2 И-НЕ 16 на Б-вход второго КБ-триггера 11, переключают его в единичное состояние, Единичный сигнал (фиг.2 ж) спрямого выхода второго КБ-триггера 11 поступает на вход усилителя 5, который усиливает этот сигнал до уровня, достаточного для надежного включения симистора б в начале каждого периода напряжения питания и удержания его в этом состоянии практически в течение всего периода напряжения питания. Изменение напря- .жения на нагревателе 8 показанонаФиг.2 з.По мере повьппения температуры объекта регулирования разностный сигналуменьшается, и при температурах,близких к заданной, сигнал на выходеэлемента 3 сравнения начинает возрастать вплоть до ограничения на уровне,соответствующем логической единице".Поэтому КБ-триггер 10 опрокидываетсяв нулевое состояние по К-входу очередным импульсом с выхода элемента2 И-НЕ 16. Одновременно с ним переключается в нулевое состояние и КБ-триггер 11, что осуществляется нулевымсигналом, поступающим с прямого выхода КБ-тригг ра 10 на В.-вход КБтриггера 11,В установившемся режиме поддержание заданной темгературы обеспечивается путем апериодического включения симистора б, причем независимо от продолжительности включения симистор 6 включается в начале, а выключается в конце периода напряжения питания (фиг.2 з), что обеспечивает уменьшение до минимума постоянной составляющейтока черезисточник 7 переменного тока в процессе. изменения температурыво всем диапазоне регулирования, вчастности при температурах, близкихк заданной. 5Диагностирование. устройства осуществляется следующим образом,В момент включения устройства КЯтриггер 12 сбрасывается в состояние,когда на его инверсном выходе сформирована единица". Поэтому элемент.2 И-НЕ 15 открыт по первому входу ипервым же импульсом с выхода формирователя 9 импульсов в реверсивныйсчетчик 4 по входам 0 записывается 15код, равный половине емкости 0 счетчика (фиг.2 к) - момент времени ;Элементы ЗИ-НЕ 13, .14 заперты по своим входам "нулем" с прямого выходаКЯ-триггера 12. 20В момент равенства текущей температуры и заданной КЯ-триггер 12 перебрасывается .в состояние, .когда с егопрямого. выхода снимается "единица"(фиг.2 и), элемент И-НЕ 15 запирается .25по первому входу, и наего выходе сэтого момента постоянно будет ."единица", и теперь счетчик 4 может рабо-Фтать на сложение и вычитание,При нормальной работе. регуляторасостояние выходов КЯ-триггера 11 периодически изменяется, что приводитк периодическому поступлению на входы сложения и вычитания счетчика 4импульсов с выхода формирователя 9импульсов, при этом их количество,35поступившее .на эти входы, за большой.промежуток времени должно быть примерно равно (фиг 2 л;м), т.е.1 дш(И -Я ) = 0где Ю,и М - количество импульсов,поступивших за времяС навходы сложения и вычитаниясчетчика 4 соответственно,т.е, при нормальной работе регулятора 45код в реверсивном счетчике 4 будетколебатвея вокруг кода Б/2, записанного по входам 0 в момент времени йЕсли в результате отказа одногоиз элементов (усилителя 5, симистора 506; нагревателя 8) температура начнетпостоянно уменьшаться (фиг,2 а, моментвремени й ) или постоянно увеличизваться, то через некоторое время кодв счетчике либо станет равным нулю 55(если температура постоянно увеличивается) и схема 20 индикации будетсигнализировать об отказе регулятора. Емкость М реверсивного счетчика 4выбирается несколько большей количества импульсов, снчмаемых с выходаформирователя 9 импульсов за цикл регулирования при нормальной работе регулятора.. В данном устройстве задатчик 1температуры может быть выполнен набазе потенциометра, запитанного отисточника постоянного напряжения. Вкачестве датчика 2 температуры можетиспользоваться термопара Элемент 3сравнения может быть выполнен на основе, стандартного компаратора серииК 521. Реверсивный счетчик 4 можетбыть собран на микросхемах типа К 155ИЕ 7, усилитель 5 - на согласующемтранзисторном каскаде. Формирователь9 импульсов может быть реализован натриггере Шмидта, последовательно скоторым включен формирователь коротких импульсов, собранный по любой известной .схеме. КЯ-триггеры 10-12 могут быть собраны на основе микросхемтипа .К 155 ТМ 2, элементы ЗИ-НЕ 13,14 -на основе микросхем К 155 ЛА 4, а элементы 2 И-НЕ 15, 16 - на микросхемахтипа К 155 ЛАЗ. Узел 20 индикации содержит .резисторы и светодиоды, первые выводы которых подключены ко вхо-.дам схемы индикации, а вторые выводычерез резисторы связаны с выходом источника питания устройства,Таким образом, в предлагаемом устройстве осуществляется непрерывныйконтроль работоспособности, и при выходе из строя элементов, обладающихмаксимальнои вероятностью отказа,схема диагностики сигнализирует оботказе регулятора.Формула изобретенияУстройство для регулирования температуры, содержащее датчик и задатчик температуры, подключенные к входам элемента сравнения, выход которого подключен к последовательно соединенным первому КЯ-триггеру, элементу И-НЕ и второму КЯ-триггеру, к прямому выходу которого подключен усилитель и соединенный с его выходом управляющим электродом симистор, последовательно с которым подключены нагреватель и источник переменного тока, а также формирователь импульсов, соединенный входом с источником нита- ния, а выходом в . с вторым входом первого элемента 2 И-НЕ, выход которого3 12 б 0928 подключен к К-входу первого КБ-триггера, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что с целью повьппения уровня диагностики работоспособности и упрощеьия реализации, в устройство введены тре-тий КБ-триггер, первый и второй элементы ЗИ-НЕ, второй элемент 2 И-НЕ узел сброса, реверсивный счетчик, регистр памяти, узел индикации, причем первые входы первого и второго эле ментов ЗИ-НЕ соединень: с прямыми и инверсными выходами второго 88-триггера соответственно, вторые их входы и первый вход второго элемента 2 И-НЕ подключены к выходу формирователя им пульсов, а третьи входы первого и второго элементов .ЗИ-ИЕ соединены с прямым выходом третьего КБ-триггера, : ФиОель А, Ис .Кравчук внико КоПа.т аж 836 Государс елам изоб Мо кои, 7,Заказ 5230/4 Подписноемитета СССРткрытийая наб д, 4/5 венног етений Раинверсный выход которого подключен квторому входу второго элемента 2 И-НЕ,выход которого соединен с входом управления предварительной записью реверсивного счетчика входы сложения ивычитания которого подключены к выходам первого и второго элементов ЗИ-НЕсоответственно, вход сброса реверсивного счетчика заземлен, вход предварительной записи реверсивного счетчикасоединен с выходом регистра памяти, авыходы переполнения и заема реверсивного счетчика подключены к входам узла индикации, выход элементасравнения связан с Я -входом третьего ЯВ -триггера, Й -вход которого подключен к выходу узласброса,