Цифровой регулятор температуры

(51)4 С 05 Р 2 ТЕНИЯ 081988/244,05.865.11.87. Б в температу яется повыРегулятор туры 1, выый преобратовых им.(46) (72) н(56)Ф 112АвВ 947 ССР984.Р82. синхроимсумматор 7,яти 9, комь управляющйхий элементик температуп. ф-лы,орское свид 42, кл. С 0(54) (57) ФРОВОИ РЕобретениеического авто быть егулирован для постр может спользован СУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ ССС О ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫ ОПИСАНИЕ ИЗ АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТ л. 9 42и А.Н. Мазу8,8)идетельство05 О 29/19,етельство С5 0 23/19,УЛЯТОР ТЕМПЕРАТУРЫотносится к области автоматических регулятор ры. Целью изобретения яв шение точности регулятор содержит задатчик темпер читатель 2, цифроаналого зователь 3, генератор та пульсов 4, формирователь пульсов 5, дешифратор 6, мультиплексор 8, блок па паратор 10, формировател импульсов 11, регулирующ 12, нагреватель 13, датч ры 14, усилитель 151 з 3 ил,1 352470 2 Изобретение относится к автоматическому регулированию и может быть использовано для построения автоматических регуляторов температуры в различном технологическом оборудовании.Целью изобретения является повышение. точности устройства.На фиг.приведена функциональная схема регулятора; на фиг. 2 функциональная схема генератора тактовых импульсов; на фиг. 3 - функциональная схема цифроаналогового преобразователя.Регулятор содержит задатчик 1 температуры, вычитатель 2, цифроаналоговый преобразователь (ЦАП) 3, генератор 4 тактовых импульсов, формирователь 5 синхроимпульсов, дешифратор 6, сумматор 7, мультиплексор 8, блок 9 памяти, компаратор 10, формирова- тель 11 управляющих импульсов, регулирующий элемейт 12, нагреватель 13, датчик 14 температуры, усилитель 15 (фиг. 1), Генератор тактовых импульсов содержит импульсный генератор 16, умножитель 17 частоты, управляемый делитель 18 частоты (фиг. 2). ЦАП включает в себя счетчик 19 импульсов, преобразователь 20 код-аналог (фиг.3),Регулятор работает следующим образом.В момент включения устройства на ервом выходе ЦАП 3 устанавливается нулевой код, поступающий на первый вход вычитателя 2, на втором входе которого присутствует код с выхода задатчика 1, соответствующий заданной температуре. Разностный код с выхода вычитателя 2, соответствующий максимальному рассогласованию, суммируется в сумматоре 7 с кодом, поступающим на второй вход сумматора 7 с выхода мультиплексора 8, и записывается импульсом установки в исходное состояние в блоке 9 памяти, который выполнен в виде запоминающего регистра на Р-триггерах. Поскольку при этом величина кода на выходе вычитателя 2 велика, дешифратор 6, на вход которого подключены старшие разряды кода вычитателя 2, не переключает мультиплексор 8, и с выхода мультиплексора 8 на сумматор 7 поступает нулевой код, В результате в блоке 9 памяти запоминается код с выхода вычитателя 2. С выхода блока 9 этот код поступает на первый вход генератора 4 тактовых импульсов. Частота следования импульсов на выходе генератора 4является функцией от величины кодана выходе блока 9 памяти и величиныкода задатчика 1 температуры, посту,3пающего, на второй вход генератора 4тактовых импульсов (на информационныйвход умножителя 17 частоты):2 К И10 Т (К - п)где Г - частота следования импульсовна выходе генератора 4 тактовых импульсов;2 КГ= -- частота следования импульсов15 Тна выходе генератора 16;Т - период питающего нагревателянапряжения;М - коэффициент умножения умножителя 17 частоты (код на выходе задатчика 1);К - емкость счетчика делителя 18частоты (КМ);.и - величина кода с выхода блока9 памяти.Формирователь 5 синхроимпульсоввырабатывает последовательность синхроимпульсов с периодом следования,равным половине периода напряжения,питающего нагреватель 13. Синхроим 30пульсы формируются в момент переходачерез нуль питающего нагреватель напряжения,Каждый синхроимпульс, поступая науправляющий вход цифроаналоговогоЗб преобразователя 3, устанавливаетсчетчик 19 в нулевое (исходное) состояние. По окончании синхроимпульсана выходе счетчика 19 появляется код,возрастающий с тактовой частотой,о определяемой генератором 4, а на выходе преобразователя 20 - возрастающее с той же тактовой частотой ступенчатое напряжение, поступающее навторой вход компаратора 10. На пер вый вход компаратора 1 О подаетсясигнал с датчика 14, усиленный усилителем 15. В момент равенства сигналов на входах компаратора последнийформирует на выходе импульс, поступающий на вход формирователя 1, вырабатывающего управляющий сигнал наоткрывание регулирующего элемента 12,через который запитывается нагреватель 13. Регулирующий элемент 12 за крывается по завершении полупериодапитающего напряжения.щий вход блока 9 памяти, по которому производится запись значения раз-.ностного кода, соответствующего разности кодов заданной и действительной температур во время каждого периода синхронизации.По мере приближения. значений действительной и заданной температурувеличивается уровень ступенчатогонапряжения, при котором срабатываеткомпаратор 10, что приводит к увеличению фазового сдвига импульсовотносительно синхроимпульсов. Уменьшение крутизны ступенчатого напряжения на выходе ЦАП 3 вследствие уменьшения частоты импульсов на выходегенератора 4 пропорционально умень-шению кода на выходе. вычитателя 2также приводит к увеличению фазовогосдвига. Частота генератора 4 стремится к величине2 МРмин тЭтот процесс продолжается до тех 2,пор, пока величина рассогласованиямежду действительной и заданной температурами не уменьшится до нескольких (например, трех) младших разрядов кода на выходе вычитателя 2. Приэтом на выходе дешифратора 6 появляется сигнал, поступающий на мультиплексор 8. Информация с выхода блока 9 памяти поступает через мультиплексор 8 на сумматор 7, где суммируется с кодом вычитателя 2. Приочередном импульсе сравнения на выходе компаратора 1 О на управляющийвход генератора 4 с выхода блока 9памяти поступает код 40п=п+п.,где и - мгновенное значение величи 1ны рассогласования междузаданной и действительнойтемпеРатурами в период синхронизации;и - число, хранившееся в блоке9 памяти до прихода импульса сравнения.До тех пор пока ошибка регулирования будет находиться в зоне малыхзначений, этот процесс будет продолжаться, увеличивая частоту импульсовна выходе генератора 4 и, тем самым,постепенно увеличивая угол наклонаступенчатого напряжения на входе компаратора 10, что приводит к уменьшению фазового сдвига импульса с выхода компаратора 1 О по отношению к синхроимпульсу и, следовательно, к увеличению мощности, подводимой к нагревателю 13. При превышении температурой объекта заданной температуры знак числа на выходе вычитателя 2 изменяется, величина ошибки регулирования поступает на сумматор 7 со знаком "минус" (единица в старшем разряде кода), и в результате величина кода, хранящегося в блоке 9 памяти, начинает с каждым периодом синхронизации дискретно убывать. Это приводит к уменьшению угла наклона ступенчатого напряжения и уменьшению мощности, подводимой к нагревателю. Процесс стремится к устойчивому состоянию, при котором ошибка регулирования равняется нулю, а мощность, подводимая к нагревателю, равна рассеиваемой мощности при заданной температуре.Формула изобретения1. Цифровой регулятор температуры, содержащий эадатчик температуры, формирователь синхроимпульсов, последовательно соединенные блок памяти, генератор тактовых импульсов, цифроаналоговый преобразователь, компаратор, формирователь управляющих импульсов, регулирующий элемент и нагреватель, а также датчик температуры и усилитель, причем выход компаратора соединен с управляющим входом блока памяти, управляющий вход цифроаналогового преобразователя соединен с выходом формирователя синхроимпульсов, а промежуточный выход цифроаналогового преобразователя соединен с первым входом вычитателя, второй вход которого соединен с выходом задатчика температуры и с управляющим входом генератора тактовых импульсов, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения точности, регулятор содержит мультиплексор, сумматор и дешифратор, вход которого соединен с первым входом сумматора и выходом вычитателя, выход сумматора подключен к информационному входу блока памяти, выход которого через мультиплексор соединен с вторым входом сумматора, причем управляющич вход мультиплексора соединен с выходом дешифратора.2. Регулятор по п. 1, о т л и -ч а ю щ и й с я тем, что генератортактовых импульсов содержит последо352470 ОР сУ оставитель С. Белякехред М.Ходанич и РРектор С, Шекмар дактор М. аказ 5566/4 П писноеСР о коий и 4/ а, Производственно-полиграфическое предприятие, г, Ужгороц, ул. Проектная вательно соединенные импульсный генератор, умножитель частоты и управляемый делитель частоты, информационный вход которого является первым входом5 генератора тактовых импульсов, выход Тираж 863 ВНИИПИ Государственно по делам изобретен 113035, Москва, Ж, управляемого делителя частоты является выходом генератора тактовых импульсов, а информационный вход умно- жителя частоты - вторым входом генератора тактовых импульсов. итета С ткрытий кая наб