Устройство для программного регулирования температуры

(19) (11) 605023 19 САНИЕ ИЗОБРЕТЕН ТЕЛ ЬСТВУ АВТОРСКОМУ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР(56) Авторское свидетельство СССР М 978101, кл. 0 05 О 23/19, 1981.Авторское свидетельство СССР М 1196826, кл. 0 05 О 23/19, 1984.(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПРОГРАММНОГО РЕГУЛИРОВАНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ (57) Изобретение относится к технике автомжического регулирования и может быть использовано для программного управления температурным режимом технологических процессов, Цель изобретения - повышение надежности устройства. Устройство содержит пусковой элемент 1, кварцевый генератор 2 импульсов, логический элемент И 3, программируемый делитель 4 частоты, переключатель 5 на логических элементах, реверсивный счетчик 6, задатчик 11 скорости изменения температуры, цифровой компаратор 9, задатчик 10 уставок температуры, блок управления 20 направлением счета, триггер 19, логический элемент ИЛИ 17, адресный сдвигающий регистр 18, цифроаналоговый преобразователь 12, датчик 14 температуры, вычитающий элемент 13, исполнительный элемент 15, нагреватель 16, блок 7 аппроксимации характеристики датчика температуры. Устройство обеспечивает регулирование температурных режимов процессов по заданной программе, включающей участки нагрева. охлаждения и стабилизации температуры, а также автоматическоеЫ начало программного регулирования от мо-мента достижения обьектом заданной температуры Ткач., что увеличивает ресурс работы устройства. 2 ил.изотермического участка выдержки;1 И 1 Дв; - длительности изотермическлх участков выдержки;Токл.коя, - конечная температура регу лируемого процесса охлаждения,В исходном состоянии на устройство подано питающее напряжение, элементы схемы обнулены, адресный сдвигающий регистр 18 находится в первой позиции, при Изобре ение относится к технике автоматического регулирования и может быть использовано для программного управления температурным режимом технологических процессов.Цель изобретения, - псвь шение наДежнос иНа фиг,1 приведена структурная схема устройства; на фиг,2 - циклограмма его работы,Усройсво содеркит усоОЙ элемент 1, генератор 2 импульса, элемент И 3, программируемь 1 й делитель частоты (ПДЧ) 4, переключатель 5, реверсивный счетчик 6., блок 7 аппроксимации характеристики датчика температуры, коммутатор 8 кодов, цифровой компаратор 9, задатчик 10 уставок температуры, задатчик 11 скорости изменения темп 8 ратуры, цифроан:элоговыЙ пр 806- разователь (ЦАП) 12, вычитающий элемент 13, датчик 14 температуры, исполнительный элемент 15, нагреватель 16, элемент ИЛИ 17, адресный сдвигающий регистр 18, запоминающий триггер 19, блок 20 управления направлением счета реверсивного счетчика, состоящего из элемента ИЛИ-НЕ 21, эле. ментов 2 И 22 и 23, элемента 2 И-НЕ 24,Работу устройства рассмотрим на примере выполнения программы регулирования, включающую в себя зону нагрева, состоящую из трех участков с различными скоростями изменения температуры, изотермичЯс(ий участок Выдерж 1(и максимальной температуры нагрева в течение ЗадаННОГО ИНтЕРВВЛа ВР 8 МЕНИ гааз УЧВСтка С РВЗЛИЧНЫМИ СКОРОСТЯМИ ИЗМВНВНИЯ Тем" пературы в зоне охлаждения с и ромежуточ ным изотермическим участком выдержки в заданном интервал 8 Времени.На фиг.2 обозначены:Тисх. - тЕМПЕРатУРа ОбЪЕКта ДО ВКЛЮЧ 8- ния нагревателя,кривая А-Б - участок нере улируемагонагрева Объека;Тнач. - начальная температура регупирования;Тн 1, Туг, Тохл.1 - ус гавки температур, ПРИ КОТОРЫХ ПРОИСХОДИТ ИЗМЕНВНИВ СКОРО- стей нагрева и охлаждения;Табаке - максимальная температура 5 15 20 30 1 Э 40 атом с его выходов поступают ситнвль. На управляющий вход переключателя 5 и адресный вход уставки Ткач о задатчика 10 уставок температуры. Под Воздейстьчем управляющего сигнала переключате ь 5 находится в позиции передачи импульсов свыхода элемента И 3, коммутагор 8 Одев находится в позиции передачи кода с выхо- ДОВ реверсивноГО счетчика 6, Первый и второй входы блока 20 управления находятся в состоянии "0", становивсваяся вследствие этого "1" на го выходе .,:танаьливает ре- ВерсивныЙ счв;чик 6 в реким прямо;О счета,Пусковой элемент 1 закрыл, на его вгчходе напряжение логический "О", Генератор 2 импульсов подключен к источнику питания и вырабатывает сигналы стабильной часто ты, В памят заДатчика 11 скорости изменения температуры и задатчикв 10 уставок температуры занесены цанные для рассмат. риваемой программы регулирования фиг.2),Б момент подачл на устройство команды "Пуск" срабатывает пусковой элемент 1.Напряжение на его выходе изменяется из ".0" в "1". Импульсы напряжения с выхода генератора 2 через элемент И 3 и переключатель 5 начинают .поступать на счетный вход ревеосивного счетчика 6 и за короткое время десятки мкс) заполня,от его до состояния, когда код на выходах его разрядов не СТЯН 8 Т ОДИНВКОВЫМ С КДОМнауч. На ВЬХО- дах задатчика 10 уставок темпер.т ры. В моме, г их равенства на Выходе цифрового кОмпаратора 9 появляется сиГнал, которыЙ через элемент ИЛИ 17 поступает на вход адресного регистра ",8 и гереводит его в новую позицию. На коммутатор 8 кодов поступает управляющий сит; ал, который переводит его в положение переда;и кода Т ач. с Вы;Ода задатчика 10 уставок температуры на информационные входы ЦАП 12. Управляющий сигнал с переключателя 5 снимае гся,Аналоговый эквивалент напряжения преобразованного кода Тч, с выхода ЦАП 12 поступает на вычитающий эг емент 13, на другой вход которого поступает аналоговый сигнал от датчика 14 температуры,Напряжение, полученное в результате вычитания одного напряжения из другого, поступает на исполнительный элемент 15, которыЙ управляет нагревателем 16, Происходит нерегулируемый нагрев объекта участок А-В, фиг.2), . При достижении нагРеваемым Объектом темпеРатУРы Ткач напряжение на выходе вь читающего элемента 13 становится равным нулю, а затем изменяет знак. В этот момент срабатываетзапоминающий триггер 19, Сигнал с его вы 16952хода через элемент ИЛИ 17 поступает на вход адресного регистра 18 и переводит его в следующую позицию.Коммутатор 8 кодов возвращается в исходное состояние, на переключатель 5 подается управляющий вигнал. на второй вход блока 20 управления поступает напряжение логической "1", на его первом входе остается напряжение логический "0", в результате чего на выходе блока 20 управления устанавливается напряжение логический "0" и реверсивный счетчик 6 переходит в режим вычитания, на выходах задатчика 10 уставок температуры остается код Ткач,.На вход реверсивного счетчика 6 начинают поступать импульсы с большой частотой повторения и он быстро возвращается в состояние, когда код на его выходах равен Тч,. До этого, во время нагрева обьекта, на счетчик б поступали импульсы с выхода ПДЧ 4 и он находился в неопределенном состоянии. После срабатывания цифрового компаратора 9 адресный регистр 18 переходит в следующую позицию, что является началом регулируемого процесса нагрева по скорости, При этом управляющий сигнал с переключателя 5 вновь снимается, на оба входа блока 20 управления поступает напряжение логический "0", счетчик 6 переходит в режим прямого счета, который сохраняется до окончания участка термостабилизации при температуре Табаке., на соответствующие адресные входы зэдатчиков 10 и 11 поступают сигналы выборки уставок температуры Тн 1 О и скорости на участке Тнач. - Тн 1 О. Считанный иэ задатчика 11 скорости код изменяет коэффициент ПДЧ 4.Счетчик б, находившийся в состояниикода Тнач начинает пересчет импульсов с выхода ПДЧ 4, период которых определяет скорость нагрева.Б момент достижения счетчиком 6 состояния. одинакового с кодом Тн 1, на выходе задэтчикэ 10 от сигнала с выхода цифрового компараторэ 9 адресный регистр 18 переходит в следующую позицию, Дале аналогичным образом происходит работа на втором и третьем участках нагрева,На всех участках нагрева выходыразрядов счетчика б через коммутатор 8 подключены к ЦАП 12. На участке термостабилизации необходимо, чтобы код на входе ЦАП 12 оставался постоянным в течение заданного времени выдержки ти 1.С целью получения интервала тв 1 перед началом работы устройства в память задатчика 10 уставок заносится код уставки температуры Туся., которая определяется соотношением5 10 15 20 25 30 35 4045 50 55 о 1 в 1 ОТусл. = -к - - + Тмаксд 11где Ь 1 - время. выдержки;- дискретность импульсов на входесчетчика 6,Пои достижении температуры нагреваТмак-о переключается коммутатор 8 кодов,навход ЦАП 12 поступает код устэвки Ткс.".Одновременно на вход цифрового компаратора 9 от задатчика 10 поступает код уставкиТу,к, Счетчик 6 продолжает пересчет импульсов с прежней скоростью до моментасрабатывания цифрового компаратора 9,Вследствие этого коммутатор 8 возврашэется в прежнее положение, на переключатель5 подается управляющее напряжение, навторой вход блока 20 управления подаетсянапряжение логической" 1", на вход цифро(вого компарэтора 9 от задатчика 10 подается код Т 4 акс Счетчик б переключается врежим вычитания и быстро возвращается всостояние ТкоРабота устройства в области охлаждения отличается лишь тем, что счетчик б работает в режиме вычитания, заис-лючением отрезка времени, когда онвозвращается в предыдущее состояниеТокл.1 ПОСЛЕ ВЫДЕржКИ ВРЕМЕНИ 1 р 2 ДЛЯ ЭТОго на пеовый вход блока 20 управления поступает напряжение логической 1" на всехучастках области охлаждения, а на второйвход поступает напряжение логической "1"только на время возврата счетчика б, Поокончании поограммы регулирования приконечной температуре Ткл кон. выдаетсясигнал нэ пусковой элемент 1, который сстэнээливэет устройство,В процессе работы устроиствэ с выходаПДЧ 4 на вход блока 7 аппроксимации поступает последовательность импульсов, спомо.цьа которых с определенной периодичностью, в зависимости от диапазонатемператур и точности аппроксимации, вырабатываются сигналы считывэния с элементов памяти данных о нелинейностихарактеристики конкретного датчика 14температуры, Двоичный код температурнойкоррекции пеоиодически заносится в счетчик б,Формула изобретенияУстройство для программного регулирования температуры, содержащее генератор импульсов и пусковой элемент,подключенные выходами к входэм элементаИ, к выходу которого подключены последовательно соединенные программируемыйделитель частоты, установочным входомсвязанный с выходом задатчикэ скоростиизменения температуры, и блок аппроксиТираж Подп Государственного комитета по изобретениям и 113035, Москва, Ж, Раушская наб Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул.Гагарина, 10исноеоткрытиям при ГКНТ СССР4/5 аказ 4161 ВНИИПИ мации характеристики датчика температуры, выходом подключенный к установочному входу реверсивного счетчика, последовательно соединенные коммутатор кодов, цифроаналоговый преобразователь, 5 вЫчитающий элемент с датчиком температуры на втором входе, исполнительный элемент и нагреватель, а также цифровой к мпаратор, связанный соответствующими в одами с выходами реверсивного счетчика 10 и задатчика уставок температуры, связаннЫми с информационными входами коммутатора кодов, и адресный сдвигающий регистр, подключенный соответствующими вйходами к управляющим входам пускового 15 элемента и коммутатора кодов и к адресным входам задатчиков скорости изменения температуры и уставок температуры, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения надежности устройства, оно содержит пере ключатель, последовательно соединенные запоминающий триггер и элемент ИЛИ, ав также блок управления направлением счета реверсивного счетчика, установленный на соответствующем входе последнего и содержащий элемент 2 И-НЕ, два элемента 2 И и элемент ИЛИ-НЕ, выход которого является выходом блока, входы соединены с выходами элементов 2 И, одни входы которых подключены к выходу элемента 2 И-НЕ, а другие входы - к соответствующим его входам, связанным с соответствующими выходами адресного сдвигающего регистра, причем счетный вход реверсивного счетчика через переключатель, связанный по управляющему входу с соответствующим выходом адресного сдвигающего регистра, подключен к выходам элемента И и программируемого делителя частоты, вход запоминающего триггера и второй вход элемента ИЛИ соединены соответственно с выходами вычитающего элемента и цифрового компаратора,