Устройство для программного регулирования

СОК)3 СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИРЕСПУБЛИК 9) 3/19 51)5 6 ИЯ .:л ЗОБ РЕТ В ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНВЕДОМСТВО СССР, (46) 30.08.93. Бюл. М 32(71) Институт физики АН УССР; (72) Ю.С. Подгорный и А.К. Кадащук(56) 1. Авторское свидетельство СССРМ 1345178, кл. 6 05 О 23/19, 1985, ,: (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПРОГРАММНОГОРЕГУЛИРОВАНИЯ, .(57) Изобретение относится к технике автоматического регулирования и преднаэначе-но для терморегулирования физических , объектов в парах криогенной жидкости позаданному закону, а также для модулирова ния температуры небольшими, порядка 0,5градуса, различного типа осцилляциями, чтонеобходимо для метода модуляционной , термоактивационной спектроскопии, кото рый позволяет изучать тонкую структуруразличных стадий отжига изучаемых обьекИзобретение относится к технике автоматического регулирования и может найти ; применение для терморегулирования физи ческих объектов в парах криогенной жидко; сти по заданному закону, а также для ; модулирования температуры небольшими, , порядка 0,5 градуса, различного типа осцил: ляциями, что необходимо для метода "моду: ляционной термоактивационной , :спектроскопии", который позволяет изучать , тонкую структуру различных стадий отжига изучаемых объектов.Цель изобретения - повышение точно: .сти, быстродействия и уменьшение потребления мощности,На фиг. 1 представлена блок-схема уст, :ройства; на фиг, 2 - график модуляционного ступенчатого режима регулирования темпе. ратуры. 183 Т 26 Т А тов. Цель изобретения - повышение точности, быстродействия и уменьшение потребления мощности, Для этого устройство содержит генератор импульсов, элемент ИНЕ, счетчик импульсов, блок индикации 4, преобразователь код-аналог, сумматор, компаратор 8 со входом уставки, программный задатчик, блок сравнения, пульт 12 управления, таймер, элементы И, каналрегулирования параметра в режиме его стабилизации и каналрегулирования параметра в режиме его изменения, Каналсодержит УПТ, АЦП, блок расчета ПИД-воздействия, распределитель сигналов, ЦАП, усилители мощности, датчик параметра, клапан и нагреватель. Каналсодержит датчик параметра, УПТ, АЦП, нагреватель, клапан, переключатель управляющего воздействия, усилители мощности, 1 з.п. ф-лы, 2 ил. Устроиство содержит генератор импульсов 1, элемент И-НЕ 2, счетчик 3 импульсов, блок 4 индикации, преобразователь 5 код-аналог, сумматор 7, компаратор 8 с уставкой 9 на входе, про.граммный эадатчик 10, блок 11 сравнения, пульт 12 управления, таймер 13, первый 14 и второй 15 элементы И, канал 16 регулирования параметра в режиме его стабилизации, канал 17 регулирования параметра в режиме его изменения, рабочую камеру 18. Канал 16 содержит регулируемый узел, включающий в себя усилитель постоянного тока 19, аналого-цифровой преобразователь 20, блок расчета ПИД-воэдействия 21, распределитель сигналов 22, цифроаналоговые преобразователи 23, 24 и усилители мощности 25,26, а также датчик параметра 27, клапан 28 и нагреватель 29. Канал 17содержит датчик параметра 30, усилительпостоянного тока 31, аналого-цифровойпреобразователь 32,нагреватель 33,клапан34, переключатель управляющего воздействия 35, усилители мощности 36, 37. 5Устройство работает следующим образом,Пусть требуется управлять изменениемтемпературы по закону, представленномуна фиг. 2. Для этого в программный задатчик "010 с пульта 12 управления заносится программа. Каждый участок программы определяется словом, состоящим из трех кодов:код скорости изменения температуры, кодконечной температуры на данном участке и 15время стабилизации температуры (для горизонтального участка). На фиг, 2 видно, чтографик терморегулирования состоит иэ трехпериодически повторяющихся температурных режимов: нагрев, стабилизация и охлаждение. Поэтому для того, чтобы понятьпринцип работы устройства, достаточнорассмотреть график терморегулированияна трех участках: АВ, ВС, СД,Работа устройства начинается по сигналу "Пуск" с пульта управления, который разрешает прохождение импульсов отгенератора 1 на элемент И-НЕ 2. Из программного задатчика 10 извлекается информационное слово, соответствующее 30данному участку терморегулирования. Кодскорости изменения температуры с третьего выхода программного задатчика 10 поступает на генератор импульсов 1,устанавливая его частоту соответствующей 35скорости роста температуры на участке АВ.Код конечной температуры на данном участке через первый выход блока 10 поступаетна второй вход блока 11 сравнения. Так каккодтемпературы в точке В, поступающий на 40второй вход блока 11 сравнения, большекода температуры в точке А, поступающегона первый вход блока 11 сравнения, то повторому выходу "" блока сравнения 11вырабатывается сигнал, разрешающий про. хождение импульсов с выхода элемента ИНЕ 2 через первый элемент И 14 на первыйвход прямого счета счетчика 3 импульсов. Впоследнем производится подсчет поступившего числа импульсов с индикацией в блоке 504. Выход счетчика подключен также ко входупреобразователя 5 код-аналог, преобразующего их в аналоговый сигнал, соответствующий градуировке измерительногопреобразователя. Выходной сигнал преобразователя 5 код-аналог поступает навход переключателя управляющего воздействия 35. С помощью сигнала на втором выходе "" блока сравнения 11переключатель 35 подключает выход преобразователя 5 код-аналог к усилителю мощности 37, который включаетэлектронагреватель 33. На первый вход сумматора 7 поступает сигнал с выхода счетчика 3 импульсов, на второй вход - сигнал термодатчика 30 через УПТ 31 и АЦП 32, С выхода сумматора 7 разностный сигнал заданиятемпературы и температуры рабочей камеры 18 подается на вход компаратора 9. При наличии ошибки регулирования на выходе компаратора вырабатывается уровень напряжения, запрещающий прохождение импульсов от генератора 1 через элемент И-НЕ2 и элемент И 14 на вход прямого счета импульсов счетчика 3. Последовательноеувеличение содержимого счетчика 3 приво.дит к росту температуры на участке АВ со скоростью, определяемой частотой генератора 1, При равенстве кода с выхода счетчика 3 коду с первого выхода программного задатчика 10 блок сравнения 11 вырабатывает сигнал на первом выходе "=", который блокирует элемент И-НЕ 2 и вызывает новое информационное слово в программном задатчике 10, определяющее изменение температуры на участке ВС. Температура наданном участке должна поддерживаться постоянной в течение заданного промежутка времени. Код времени стабилизации температуры через второй выход программного задатчика 10 поступает на вход таймера 13. При этом на первом выходе "=" блока сравнения 11 вырабатывается сигнал, который блокирует элемент И-НЕ 2 и запускает канал 16. Канал 17 в это время отключается, После окончания отработки временного интервала таймером 13 программный задатчик отключает канал 16 и вызывает новое информационное слово, определяющее изменение температуры на участке СД. Код, определяющий температуру в точке Д и поступающий на второй вход блока 11 сравнения, меньше кода, поступающего со счетчика 3 импульсов (код температуры в точке С), поэтомублок 11 сравнения разблокирует элемент И-НЕ 2, запрещает прохождение импульсов от генератора 1 импульсов через первый элемент И 14 и сигналом с третьего выхода "" блока 11 сравнения разрешает их прохождение через второй элемент И 15 на второй вход обратного счета счетчика 3 импульсов. С помощью сигнала на третьем выходе "" блока сравнения 11 коммутатор переключатель 35 подключает выход преобразователя 5 код-аналог к усилителю мощности 36, который открывает электроклапан 34 и, следовательно, вызывает уменьшениетемпературы в рабочей камере 18 с заданной скоростью до значения температуры вточке Д, 1837267Канал 16 в процессе работы осуществляет контроль температуры в рабочей каме; :ре 18 с помощью термодатчика 27, сигнал с : которого через УПТ 19 и АЦП 20 поступает . ;в блок расчета 21, который осуществляет 5 ; пропорционально-интегрально-дифферен. циальный (ПИД) закон регулирования.Блок расчета 21, анализируя величину температуры в рабочей камере 32, опреде: ляет ошибку управления Х и рассчитывает 10 : управляющее воздействие У, которое посту пает на распределитель 22, В зависимостиот знака сигнала управления У распредели тель 22 подключает либо электроклапан 28 : через усилитель мощности 25 и ЦАП 23, 15либо электронагреватель 29 через усили: тель мощности 26 и ЦАП 24, таким образомосуществляя стабилизацию температуры врабочей камере 18.Заявляемое устройство обеспечивает 20следующие параметры: модуляционное сту: пенчатое терморегулирование, которое по; вышает быстродействие до 5 градусов в ; минуту, увеличивает точность до 0,1 градуса ; и уменьшает мощность выделяемую на 25электронагревателе, до 10 Вт.Формула изобретения1. Устройство для программного регули: рования, содержащее генератор импульсов,подключенный выходом в первому входу 30элемента И-НЕ, подключенного вторым вхо-дом к первому выходу пульта управления, а , третьим входом - к первому выходу блока сравнения, первый вход которого соединенс выходом счетчика импульсов, а второй 35 вход - с первым выходом программного за датчика, а также блок индикации, вход кото рого соединен с выходом счетчика; импульсов, преобразователь код - аналог,сумматор и коммутатор, выход которого 40 ; подключен к четвертому входу элемента И: :НЕ, два элемента И и таймер, вход которого , :подключен к второму выходу, а выход - к первому входу программного задатчика, . второй вход которого соединен с первым 45выходом блока сравнения. третий вход - свторым выходом пульта управления, а третий выход - с входом генератора импульсов, при этом выход элемента И-НЕ подключен к первым входам первого и второго элементов И, вторые входы которых соединенй соответственно с вторым и третьим выходами блока сравнения, а выходы - с соответствующими входами счетчика импульсов, подключенного выходом к входу преобразователя код - аналог, о т ли ч а ющ е е с я тем, что, с целью повышения точности, быстродействия и уменьшения потребления мощности, устройство содержит канал регулирования параметра в режиме его стабилизации, включающий в себя датчик параметра, подключенный к информационному входу регулирующего узла, нагреватель и клапан на линии подачи охладителя, включенные на выходах регулирующего узла, управляющим входом соединенного с первым выходом блока сравнения, а также канал регулирования параметра в режиме его изменения, включающий в себя последовательно соединенные датчик параметра, усилитель постоянного тока и аналого-цифровой преобразователь, выходом подключенный к второму входу сумматора, нагреватель и клапан на линии охладителя, подключенные через переключатель управляющего воздействия канала и соответствующие усилители мощности к выходу преобразователя код - аналог, причем управляющие входы переключателя управляющего воздействия соединены с вторым и третьим выходами блока сравнения,2. Устройство по и, 1, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что регулирующий узел выполнен в виде последовательно соединенных усилителя постоянного тока, вход которого является первым входом узла, аналого-цифрового преобразователя, блока расчета ПИД-воздействия, вход запуска которого является управляющим входом узла, и распределителя сигналов, а также двух пар последовательно соединенных цифроаналогового преобразователя и усилителя мощности, выходы которых являются выходами регулирующего узла.1837267 Т Т ф1 4 зо,Ре Корректо л Заказ 2864 ВНИИПИ о изобр35, Рауш омбин Г 98 ЛОВ 408ФиСоставитель Ю.Подго Техред М,Моргентал Тираж сударственного комитета 113035, Москва, Ж одственно-издательский5882ый Подписноеениям и открытиям при ГКНТ СССРая наб, 4/5П атент", г. Ужгород, ул.Гагарина,