Программное задающее устройство

(594 С 05 ИЯИСАНИЕ ИЗОБРЕТ ВТОРСК Самохвало ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(71) Норильский вечерний индустриальный институт(56) Авторское свидетельство СССР 9 447688, кл. С 05 В 19/04, 973.Страшун А,З., Чернухин В.Ш. Программные регуляторы технологических процессов. - Л.: Энергия, 1973, с. 92-94:(54) ПРОГРАММНОЕ ЗАДА 10 ЩЕЕ УСТРОЙСТВО (57) Изобретение относиФся к автоматизации технологических процессов и может быть использовано в процессе автоматизированной термообработки изделий в печах периодического действия, и позволяет увеличить надежность и точность задания программы за счет увеличения стабильности максимального выходного напряжения на участке выдержки. Выходное напряжение, формируемое интегратором 5, изменяется по линейному закону со скоростью, зависящей от делителя напряжения 4, управляемого блоком управления 6. Приувеличении выходного напряжения научастке выдержки ключ 2 открыт и пропускает напряжение источника 1 стабилизированного напряжения на вход компаратора 3, выходное напряжение которого имеет такую полярность, чтобынапряжение с интегратора 5 постоянноприближалось к напряжению с ключа2В случае равенства этих напряжений компаратор 3 дополнительно выполняет функцию генератора переменногонапряжения, поэтому на участке выдержки переменная составляющая напряжения с компаратора 3 через выпрямитель 8 запускает реле времени 7, апостоянная составляющая напряжениячерез делитель 4 и интегратор 5 осуществляет автоподстройку выходногонапряжения к задающему напряжению систочника 1 стабилизированного напряжения. По окончании выдержки ключ 2закрывается, и выходное напряжениеуменьшается до нуля по программе, зависящей от блока управления 6, 2 ил,Изобретение относится к автоматизации технологических процессов и может найти применение при термической обработке изделий, преимущественно может быть использовано для задания прогРаммы при автоматическом регулировании температуры печей обжига керамических изделий и кирпича.Цель изобретения - повышение надежности и точности за счет увеличения стабильности максимального выход 1 О ного напряжения на участке выдержки. На фиг.1 изображена функциональная схема программного задающего уст ройства; на фиг.2 - принципиальнаясхема устройства,вариант выполнения. Устройство содержит источник 1стабилизированного напряжения, ключ2, двухполярный компаратор 3 с поло 20 жительной обратной связью по переменному току, управляемый делитель 4 напряжения, интегратор 5, блок 6 управления, реле 7 времени, выпрямитель 8, конденсатор 9.В варианте выполнения устройства (фиг.2) источник 1 стабилизированного напряжения содержит источник напряжения (не показан) и делитель на резисторах 10 10, 1 Оз, компаратор 25 30 3 содержит операционный усилитель 11,компаратора 3 имеет такую полярность, чтобы напряжение с интегратора 5 посрезисторы 12-14, конденсаторы 15 и 16; делитель 4 напряжения содержит ключи 17, резисторы 18,18, интегратор 5 содержит операционный уси литель 19, резисторы 20, и 20, конденсатор 21; блок 6 управления содержит резисторы 22-28, транзистор 29, стабилитроны 30-32; реле 7 времени содержит операционные усилители 33 и 40 34, транзисторы 35 и 36, тиристоры 37 и 38, стабилитроны 39 и 40, диод 41, резисторы 42-56, конденсаторы 57-62, резисторы 63-65, светодиод 66, кнопку ПУСК 67; выпрямите ь 8 со держит диод 68, резисторы 69-71, конденсатор 72.Выходное напряжение, формируемое интегратором 5, изменяется по линейному закону со скоростью, зависящей от делителя 4 напряжения, управляе 50 мого блоком 6 управления, При увеличении выходного напряжения и научастке выдержки ключ 2 открыт и пропускает напряжение с источника 1 ста 55 билизированного напряжения на вход компаратора 3. Выходное напряжение тоянно приближалось к напряжению с ключа 2, а в случае равенства этих напряжений компаратор 3 дополнительно выполняет функции генератора переменного напряжения, Поэтому на участке выдержки переменная составляющая напряжения с компаратора 3 через выпрямитель 8 запускает реле 7 времени, а постоянная составляющая напряжения через делитель 4 и интегратор 5 осуществляет автоподстройку выходного напряжения к задающему напряжению с источника 1. По окончании выдержки ключ 2 закрывается и выходное напряжение уменьшается до нуля по программе, зависящей от блока 6 управления.Устройство работает следующим образом.При нажатии кнопки "ПУСК" 67 реле времени на анод тиристора 38 подается -15 В и он закрывается, при отпускании кнопки на аноде появляется напряжение +15 В (перевод реле 7 времени в ждущий режим). Часть этого напряжения, снимаемая с делителя на резисторах 51 и 52, подается на ключ 2, от-. крывая его. Поэтому на вход компаратора 3 через открытый ключпоступает напряжение, пропорциональное заданному напряжению (конечной температуре обжига), снимаемому с резистора 2, Это напряжение, поступающее на инвертирующий вход компаратора 3, приводит к глубокому насыщению операционного усилителя 11 и на его выходе появляется постоянное напряжение -11 В (переменная составляющая в этом напряжении отсутствует и после конденсатора 9 напряжение равно уулю). Выходное напряжение компаратора 3 делится на двойном делителе из четырех сопротивлений 18 ., 18 и 18, 18 и поступает на вход интегратора 5 через резистор 20,. Постоянная интегрирования для данной схемыс=КС 2 о а напряжение на выходе интегратора "алых увеличивается по линейному закону согласно выражению"вык = -- .= "Вх1оИз данного выражения видно, что скорость нарастания выходного напряжения Пзависит не только от с но и от входного напряжения, устанав 1383296ливаемого резистором 18 . НапряжениеЦ изменяется с постоянной скоростью до Б, (Б, зависит от величинырезистора 22), после чего параллельно резистору 18, подсоединяется ре 5зистор 18 с одного из ключей 17,т.е. по сигналу с блока 6 управленияделитель 4 напряжения увеличиваетвходное напряжение интегратоРа Бна некоторую величину, зависящую от4положения движка резистора 18.Поэтому, начиная с 0 выходноенапряжение Бщ, начинает увеличиваться быстрее. При достижении выходногонапряжения значения 1) (регулируетсярезисторами 27 и 25) открывается стабилитрон 32 и на базу транзистора 29поступает положительное напряжение,которое открывает транзистор и сопротивление 22 оказывается зашунтированным, а напряжение на управляющем входе ключей 17 становится меньше 1 В ирезистор 18 отключается.При этом же напряжении 1) (подстройка с помощью резистора 25) параллельно резистору 18, подключаетсярезистор 18 с помощью однвго ключа 17. Таким образом, скорость изменения 1)з после значения У зависитЬЬукак от величины резистора 18, так иот резистора 18 , С такой скоростьюБц увеличивается до значения Б,Выт.е. до тех пор, пока выходное напряжение программного задающего устройства не станет равным напряжению, подаваемому на инвертирующий вход компаратора 3 с резистора 10. При равенстве этих напряжений операционныйусилитель 11 выходит из насыщения врежим усиления и создает отрицатель 40ную обратную связь по постоянномутоку, стремяшуюся сохранить равенство напряжений на входах компаратора(1); 1 = Б 1 ), т.е. напряжение на выИ - ф 45ходе интегратора 5 поддерживаетсяпостоянным (как и температура в печи), равным напряжению 1)м,С переходом операционного усилителя в усилительный режим на его выходе появляется переменное напряжениевысокой частоты (-100 аГц), возникающее за счет генерации, создаваемой цепочкой резистор 12 - конденсатор 15. Генераторный режим операционного усилителя 11 возможен только 55при равенстве напряжений на обоихвходах и при открытом ключе 2, поскольку лишь в этом. случае глубина отрицательной обратной связи по цепи резистор 13 - конденсатор 16 оказывается недостаточной для срыва генерации. Переменное напряжение с выхода компаратора 3 через конденсатор 9 поступает на выпрямитель 8 и на базе транзистора 35 появляется постоянное отрицательное напряжение, которое закрывает ранее открытый транзистор 35. Появившееся на коллекторе транзистора 35 положительное напряжение открывает стабилитрон 39, который открывает тиристор 37, что создает положительный импульс на входе одновибратора (через конденсатор 57), собранного на операционных усилителях 33 и 34. На выходе операционного усилителя 33 появляется положительное напряжение, открывающее транзистор 36, поэтому на конденсаторе 59 .положительное напряжение не превышает 1 В.Одновибратор, собранный на операционном усилителе 33 с гистерезисом и операционном усилителе 34 находится в таком состоянии некоторое время (время выдержки при максимальной температуре), зависящее от положения движка резистора 56. Как только напряжение на выходе 34, увеличивающееся по линейному закону (скорость изменения зависит от резистора 56), станет равным напряжению на неинвертирующем входе операционного усилителя 33 (7,5 В), одновибратор переходит в ис ходное состояние и закрывает транзистор 36, на коллекторе которого после заряда конденсатора 59 через резистор 43 появляется положительное напряжение. Это напряжение открывает стабилитрон 40 и, поступив на управляющий электрод тиристора 38, открывает его, что вызывает запирание ключа 2, поскольку напряжение на аноде тиристора станет меньше 1 В. Закрытие ключа вызывает уменьшение напряжения на инвертирующем входе компаратора 3 до нуля. На выходе компаратора 3 появляется напряжение насыщения +11 В, а на выходе интегратора 5 напряжение начинает уменьшаться с постоянной скоростью, зависящей от резисторов 18 и 18. При Бць,= Б стабилитрон 32 закрывается, закрывая транзистор 29, что вызывает открытие ключа 17, включенного последовательно с резистором 18, В этот момент закрывается ключ 17, включенный последовательно.2 ПИ Заказ 1296/45 Тираж 866 Подпис Произв.-полигр. пр-тие, г. Ужгород, ул. Проектна с резистором 18 з, и скорость уменьшения Бщц теперь определяется резисторами 18 и 18. При напряжении Б, = П скорость изменения напряжения уменьшается, поскольку зависит5 от резистора 18, так как все ключи.17 закрыты. При достижении Бц нулевого значения операционный усилитель 11 снова входит в усилительный режим, 10 поддерживая Б ы равным нулю. Однако генерации операционного усилителя 11 в этом случае нет и одновибратор реле 7 времени не запускается, поскольку ключ 2 разомкнут и глубина отрица тельной обратной связи по переменному току оказывается достаточно большои (К, ) /(К, ) + (К, ) - 0,5. Схема находится в таком состоянии до повторного нажатия кнопки "ПУСК" 67.Конденсаторы 61 и 62 и резистор 50 предназначены для открывания тиристора 38 в момент включения устройства, что позволяет устранить самопроизвольный запуск схемы при включе нии устройства без нажатия кнопки "ПУСК" 67. Светодиод 66 предназначен для индикации участков нагрева и выдержки,Изобретение позволяет по сравнению с известным устройством увеличить время выдержки в 3-4 раза (с 28 ч до 00 и более часов) при увеличении точностиформирования задающего напряжения в 5 раз. 96 6формула изобретения Программное задающее устройство, содержащее интегратор, управляемый делитель напряжения, источник стабилизированного напряжения, реле времени и блок управления, вход которого подсоединен к выходу интегратора, выход подсоединен к управляющему входу управляемого делителя напряжения, авыход интегратора является выходом устройства, о т л и ч а ю щ е е с ястем, что, с целью повышения надежности и точности за счет увеличения стабильности максимального выходного напряжения на участке выдержки, оно дополнительно содержит двухполярный компаратор с положительной обратной связью по переменному току, выпрямитель, конденсатор и ключ, выход источника стабилизированного напряжения соединен с входом ключа, выход которого подключен к первому входу компаратора с положительной обратной связью по переменному току, второй вход которого соединен с выходом интегратора, а выход - с входом управляемого делителя напряжения, выход которого подключен к входу интегратора, выход компаратора с положительной обратной связью по переменному току через конденсатор соединен с входом выпрямителя, выход которого подключен к управляющему входу ключа.ВвцоЗ