Устройство для регулирования температуры

(5 ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ К АВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ(71) Институт физики АН УССР и Специальное конструкторско-технологическое бюро Физического приборостроения с опьггным производством Института физики АН УССР(56) Авторское свидетельство СССР // 1151932, кл. С 05 Г/ 23/19, 1983.Авторское свидетельство СССР В 436334, кл, С 05 Г/ 23/30, 1970,Цифровой регулятор температуры Е 3050 фирмы Тпог КевеагсЬ дпвггцшепгв, Великобритания, 1982. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕГУЛИРОВАНИЯ ТЕКТЕРАТУРЫ(57) Изобретение относится к автоматике и предназначено для регулирования и стабилизации температуры физи,801315960 ческих объектов, в частности при криогенных температурах в парах криогенной жидкости, Устройство с целью повышения точности при расширении функциональных Возможностей содержит два исполнительных элемента (нагреватель и электродинамический клапан), элемент сравнения, обеспечивающий формирование знакопеременного сигнала ошибки, аналого-циФровой преобразователь, три регистра, два коммутатора; два модулятора два переключателя, сумматор, а также три кодо-импульсных преобразователя в реверсивный счетчик, В устройстве обеспечивается Формирование ПИД - закона регулирования при независимой установке коэффициентов каждой из составляющих закона, работа устройства синхронизирована при помощи блока синхронизации, который также формирует установочные значения коэффициентов ПИД закона регулирования. 1 ил.Изобретение относится к автоматикеи предназначено для регулированияи стабилизации температуры различныхфизических объектов, в частности прикриогенных температурах в парах криогенной жидкости, например жидКогогелия в диапазоне температур.Целью изобретения является повыше ние точности при расширении функциональных возможноскей. 1 ОНа чертеже представлена блок-схема предлагаемого устройства.1Устройство предназначено для стабилизации температуры объекта 1 напЭример термокамеры, в которой установлены исполнительные элементы 2 (нагреватель) и 3 (электродииамическийклапан).В термокамере 1 установлен такжедатчик 4 температуры, подключенныйк одному иэ входов элемента 5 сравнения, второй вход которого связанс задатчиком 6 температуры, а выходчерез усилитель 7 подключен к входуаналого-циФрового преобразователя 8,Элемент 5 сравнения, задатчик 6 иусилитель 7 представляют собой фор,мирователь сигнала ошибки Х(с),К выходу аналого-цифрового преобразователя 8 подключены первый ком 30мутатор 9 и первый регистр 10, выход которого связан с входом второгорегистра 11. При этом выходы обоихрегистров 10 и 11 подключены к входамсумматора 12. Регистры 10 и 11, атакже сумматор 12 образуют формирователь кода производной. Выход сумматора 12 связан с входом коммутатора9, выход которого подключен к входупервого кодо-импульсного преобразова 40теля 13. Выход последнего связан содними из входов модуляторов 14 и 15,другие входы которых связаны соответственно с выходами переключателей 16и 17, Выходы модулятоРов 14 и 15 через коммутатор 18 подключены к входамреверсивного счетчика 19, выход которого связан с входом третьего регистра 20.Выход регистра 20 подключен к вхо дам второго кодо-импульсного преобразователя 21 и третьего кодо-импульсного преобразователя 22, Выходы преобразователей 21 и 22 связаны соответственно с электронагревателем 2и электродинамическим клапаном 3,Преобразователи 21 и 22 представляют, собой формирователи импульсов управления нагревом и охлаждением, соответственно.Устройство также содержит блок 23 синхронизации, выходы которого подключены к элементам 8 - 22, Блок 23, выполненный на базе генератора тактовых импульсов, счетчика-делителя и логических схем, вырабатывает импульсные сигналы, обеспечивающие согласованную работу устройства 8 - 22 во времени.Устройство работает следующим образом.Задатчиком 6 температуры устанавливается напряжение, соответствующее требуемой температуре и поступающее на один из входов элемента 5 сравнения, на второй вход которого с датчика 4 температуры поступает напряжение, соответствующее реальной температуре, Выходное напряжение элемента 5 сравнения через усилитель 7 поступает на вход аналого-цифрового преобразователя 8, который преобразует напряжение ошибки в знакопеременный код ошибки ХпТ 1.Формирование управляющего воздействия происходит за период, разделенный на два цикла - цикл ошибки и цикл производной.В цикле ошибки блок 23 включает в работу цепочку из последовательно включенных коммутатора 9, преобразователя 13, модулятора 14, коммутатора 18, реверсивного счетчика 19. Из аналого-цифрового преобразователя 8 код ошибки ".пТ 1 через коммутатор 9 поступает на вход преобразователя 13, который формирует из кода временной интервал длительностью, пропорциональной значению кода. Код ошибки поступает также через регистр 10 в регистр 11. В модуляторе 14 временной интервал заполняется импульсами с частотой, задаваемой переключателем 16. Регулирование этой частоты позволяет менять коэффициент передачи по каналу ошибки (К) . Одновременно знаковый разряд кода ошибки поступает из аналого-циФрового преобразователя 8 на управляющий вход коммутатора 18, В зависимости от значения этого разряда (О или 1) коммутатор 18 пропускает импульсы с модулятора 14 на суммирующий или на вычитающий вход реверсивного счетчика 19. Состояние счетчика 19 изменит1315960 ся на величину, пропорциональную кодуошибки,В цикле производной блок 23 включает в работу цепочку последовательновключенных регистров 10 и 11 и далеесумматора 12, коммутатора 9, преобразователя 13, модулятора 15, коммутатора 18, реверсивного счетчика 19.На входы сумматора 12 поступит с регистра 10 код текущего значения ошиб- Оки ХпТ, а с регистра 11 - код предыдущего значения ошибки Х(п) Т 1,Сумматор 12 вычисляет разность (производную) между текущим значением кода ошибки и предыдущим значением этого кода, Код производной .ХпТ-Х (п) Т 1 через коммутатор 9 поступает впреобразователь 13, где преобразуетсяво временной интервал, длительностькоторого пропорциональна значению ко да производной. В модуляторе 15 временной интервал заполняется импульсами с частотой, задаваемой переключателем 17. Изменяя эту частоту, меняюткоэффициент передачи по каналу произ водной (К 2) фЗнаковый разряд кода производнойиз сумматора 12 поступает на управляющий вход коммутатора.18. В зависимости от значения этого разряда коммутатор 18 пропускает импульсы с модулятора 15 на суммирующий или вычитающий вход реверсивного счетчика19. Состояние счетчика 19 изменяетсяна величину, пропорциональную коду 35производной.Таким образом, в счетчике 19 формируется код управляющего воздействия7 ЬТ 1=У (п) Т+КХ пТ+К, Х пТ --Х (п) ТЯ, который переписывается 40в регистр 20.Реверсивный счетчик 19, которыйработает беэ обнуления, выполняетфункцию цифрового интегрирования.В зависимости от величины и знака 45кода управляющего воздействия 7 пТпреобразователь 21 или преобразователь 22 вырабатывает импульсы управления нагревом или охлаждением, соответственно, длительность которых 50пропорциональна величине кода управляющего воздействия. Эти импульсывключают один из исполнительных органов: электронагреватель 2 или электродинамический клапан 3. 55Температура в термокамере изменяется по требуемому оптимальному закону. 4Устройство реализует оптимальный апериодический закон подхода к заданной температуре без перерегулирования, что позволяет использовать его при изучении фазовых переходов. Точность стабилизации заданной температуры не хуже + 0,003 К в диапазоне 4,2 - 300 К. Формула изобретения Устройство для регулирования температуры, содержащее датчик и задатчик температуры, последовательно соединенные элемент сравнения, усилитель и аналого-цифровой преобразователь, а также сумматор, блок синхронизации, реверсивный счетчик и два исполнительных элемента, причем входы элемента сравнения связаны с выходами датчика и задатчика температуры, о т - л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности при расширении функциональных возможностей, устройство содержит три регистра, два коммутатора, два модулятора, два переключателя и три кодо-импульсных преобразователя, причем первый выход аналого-цифрового преобразователя подключен к входу первого регистра и одному из входов первого коммутато ра, другой вход которого соединен с первым выходом сумматора, входы которого соединены с выходами первого и второго регистров, выход первого коммутатора через первый кодо-импульсный преобразователь подключен к одним из входов модуляторов, другие входы которых соединены с выходами соответствующих переключателей, входы которых соединены с соответствующими выходами блока синхронизации, входы второго коммутатора соединены соответственно с вторыми выходами аналого-цифрового преобразователя, вторым выходом сумматора и выходами модуляторов, выходы второго коммутатора подключены соответственно к суммирующему и вычитающему входам реверсивного счетчика, выход которого через третий регистр связан с входами второго и третьего кодо-импульсных преобразователей, выходы которых соединены с соответствующими исйолнительными элементами, а вход второго регистра связан с выходом первого регистра, управляющие входы аналого-цифрового преобразователя и каждого изСоставитель Г,КрейманТехред Л.Олийнык Корректор М.ДемчикРедактор А.Шандор Заказ 2362/50 Тираж Зб 3 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5.регистров, а также первый и второй таторов подключены к соответствующим управляющие входы каждого из комму- синхровыходам блока синхронизации,