Многоканальный широтно-импульсный регулятор температуры

Сова Советских Сочмалистмчвских Рвспублнкс ирисоединение заявки % Гааударстааааме каметет Саеата Маеатраа СССР ае даяаи авааретеаЯ и вткрытаа(54) МНОГОКАНА к устройствам длявания различных фиименно,. для регулиобогрева матернальдля литья пластмассЬ Изобретение относится. автоматического регулирознческнх параметров, арования температуры зониых цилиндвов машинпод давлением.,Известны одноканальные широтно-импульсные регуляторы температуры 1, 2), З, Эти регуляторы содержат датчик, задатчик, исполнительный элемент и широтно-импульсный модулятор, состоящий, например, иэ последовательно соединенных .усилителя сигнала ошибки и порогового элемента, ко второму входу которого подключен выход генератора пилообразного напряжения. Выход широтно-импульсного модулятора подключен ко входу исполнительного элемента, а ко входу усилите ля сигнала ошибки через узел сравнения подключены выходы датчика и задатчнка.В таких регуляторах формирование управляющего воздействия, функционально связанного с величиной ошибки регулирования, происходит в каждом периоде квантования, определяемого периодом генератора пилообразного напряжения. Например, длительность импульса на выходе широтно-импульсного регулятора Ю каждом периоде квантования пропорциональна значению сигнала ошибки. И Й ЯИРОТНСЬ ИМЛУДЬСНЫЙ РЕГУЛЯТОРМЙЕРАТУРЦ ФВ частном случае период пилообразного налрижения может совпадать с полунериодом сетевого нвнряжения. При этом управление осуществляется за счет изменения фазового угла включения тирнсторного исполнительного элемента в каждом полупериоде сетевого напряжения.При одновременном регулировании ряда объектов используется такое же число од-ноканальных широтно-импульсных регуляторов, что снижает надежность оборудования.Наиболее близким по технической сущности к изобретению является многоканальный широтно-импульсный регулятор температуры, содержащий в каждом канале датчик и за датчик, подключенные к последовательно соединенным ключу, усилителю, пороговому элемеи. ту, и исполнительный элемент, коммутатор и генератор пилообразного напряжения, выход которого подключен ко входам порогового эле. мента и коммутатора, выходы которого под. ключеиы к управляющим входам ключей (4.Недостатком этого регулятора является не. высокая точность регулирования и низкие динамические показатели процесса регулирования, поскольку регулятор ие в состоянии эа. помнитьэ и воспроизвести значение управляю. щего воздействия (в виде соответствующей дли3тельности включения исполнительного элемента) в те периоды .квацтования, когда канал регулирования отключен от объекта регулирова.ния, В подобном регуляторе на объекты регулирования, отключенные от канала регулирования, поступают импульсы фиксированнойскважносги, установленной вручную, н в общем случае не совпадающей со значениемскважиости управляющего воздействия, сформированным каналом регулиров ния для данного объекта при последнем (по времени)замыкании контура регулирования этого объекта.Целью изобретения является повышение точности работы,Эта цель достигается тем, что нредложенный регулятор содержит генератор импульсови в каждом канале - элементы запрет, совпадение, сборка, счетчик импульсов и триггер, Выход генератора импульсов подключенко входу элемента запрет каждого канала,второй вход которого соединен с выходом комМутатора, и ко входу одного из элементов сов.падение каждого канала, второй вход которого соединен с выходом коммутатора, а третий - с выходом порогового элемента. Выходпервого элемента совпадение подключен кпоследовательно соединенным первому элементу сборка, второй вход которого соединен евыходом элемента запрет, счетчику.импульсов, вход сброса которого подключен к выходу коммутатора, триггеру, второй вход которого соединен с выходом генератора пило-.образного напряжения, и второму элементусборка, второй вход которого подключен квыходу другого элемента. совпадение, яодключенного к выходам коммутатора, и порогового элемента, а выход второго элементасборка соединен с исполнительным элементом,:При таком решении обеспечивается запоминание регулятором . скважности управляющеговоздействия, сформированной широтно-импульснымм модулятором для 1-го объекта .регулирования в последием (по времени) периоде кван.товаиия подкдоченяя регулятора к этому объе:ту регулироваиия, Запомненное значение скважиости управляющего воздействия автоматически обеспечивает включение 1-го исполнитель-ного элемента на соответствующее время вкаждом периоде квантования. При очередномподклвчейии регулятора к этому объекту регулнрования ШЙЯ-модулятор формирует новое значение скважностн управляющего воз.действия, вновь автоматически запоминаемоеи воспроизводимое регуля ором,Это позволяет значительно повысить точ,ность регулирования.Ио фиг, 1 представлена структурная схе.ма предлагаемого многоканального анротноимпульсного регулятора температуры;. на фиг. 2ареаейная диаграмма управляющих импульсов:на выходах регулятора (при трех каналах).Задатчик температуры 1 и датчик 2 первого канала регулирования через ключ 3 нодЬйдннены во входу последовательно вклвцищкх чсилителя 4 и аооогового элемента Ь,генератором пилообразного напряжения 6, подключенным ко второму входу порогового элемента 5, образуют широтно. импульсный модулятор 7, на выходе которого формируются импульсы, скважность которых пропорциональнасигналу ошибки на входе усилителя 4. Вйходпорогового элемента 5 подсоединен ко входупервого элемента сбвпадение 8, к выходукоторого подключены последовательно соеди.ненные первый элемент сборка 9, счетчикимпульсов 10, триггер 11, второй элемент сборка 12 и исполнительный элемент 13 первогоканала регулирования. Выход генератора 6подсоединен также ко второму входу триггера 11 и ко входу коммутатора 14, Ко второмувходу элемента сборка 9 подключен выходэлемента запрет 15. Вход сброса счетчикаимпульсов 10 :подключен к первому выходукоммутататора 14, Ко второму входу элемента сборка 12 подключен выход второго элемента совпадение 16, ко входу которогоподсоединен выход порогового элемента 5. Врегулятор входят также генератор импульсов17 и коммутатор 14. Выход генератора имнульсов 17 соединен с другим входом элементасовяадение 8, со входом элемента запрет15, а первый выход коммутатора соединен с25 управляющим входом ключа 3, вторым входомэлемента совпадение 8, с управляющим входом элемента запрет 15 и с другим входомэлемента совпадение 16,Второй канал регулирования состоит из аналогичных блоков; задатчияа 18, датчика 9,ключа 26 первого элемента совпадение 21,первого элемента сборка 22, счетчика импульсов 23, триггера 24, второго элемента сборка 25 исполнительного элемента 26, элемента заирет 27 и второго элемента всовпадез 5 иие 28,Остальные каналы регулирования состоятиз а(аналогичных блоков (блоки 29 . 39 - дляп.го канала) идентично соединенных междусобой.Выход генератора импульсов 17 подключен4 в ко входам всех первых элементов совпадение(21, 32) и элементов аапрет. (27, 38)Выход порогового элемента .Ь пМклвчен к другим входам всех первых элементов совйадение (21, .М) и ко входам всех вторых эле 5 ментов (28, 39), а соответствующие выходы,. коммутатора 14 подсоединены к управляющимвходам всех клкией (20, 33), к управляющимвходам элементов запрет. ( 27, 28) ко входам всех элементов совпадение (21, 28, 32,39) н к входу сброса счетчика. импульсоа (23:,5 о 34), а выход генератора пилообразного напряжения соединен со вторыми входами всех триггеров (24, 35).Регулятор работает следующим образом..Допустим, коммутатор 14 подключил модулятор 7 к первому каналу регулирования. Приэтом на управляющий вход ключа 3 поступает.сигнал 1 с первого выхода коммутатора 14,открывающий его. Задатчяк 1 и датчик 2 первого канала регулирования череа открытыйключ 3 подключаются ко входу усилителя 4.5коммутатора запирает элемент запрет .15, через вход сброса устанавливает счетчик импульсов 10 в исходное состояние н подготавлнвает к работе элементы совпаденне 8 н 16, На выходе модулятора 7 формируется прямоугольный импульс постоянной амнлнтуды, скважность которого - ф- пропорцнональна сигналу ошибки на входе уснлнтеля 4 в данном перноде квантования (т - длительность импульса, Т - период квантовавня), В теченне импульса на обоих входах элемента совпадение 16 прнсутствуют сигналы , следовательно, на выходах элемента совпаденне 16 н второго элемента сборка 12 - также сигнал 1, Это приводит к срабатыванию нс.полннтельного элемента 13 н включению нм нагревателя первого объекта регулнровання на время импульса т, Таким образом, асуаествляется шнротно-нмпульсная . модуляция снг нала ошнбкн в первом канале регулировании в том периоде квантования, когда модулятор 7 подключен к первому каналу регулирования.Одновременно с выхода генератора нмпульсов 17 на входы элемента совпадение 8 н элемента запрет 15 поступают импульсы с частотой следовання, значнтельно превышающей частоту квантования модулятора 7. В течение временн имнульса т в моменты появления очередного импульса на выходе генератораимпульсов 17 на всех трех входах эле.мента совнаденне 8 прнсутствуют снгналы . С той же частотой сигналыпоявляются йа выходе элемента совпаденне 8 н через элемент сборка 9 на входе счетчика импульсов 10, К моменту окончания периода квантовання в счетчик импульсов 10 поступает числе нмпульсов, соответствующее скважностн импульса модулятора 7. в данном периоде квантаванна Емкость счетчике импульсов 1 О соот- ветствует чнслу нмпульсов генератора 17, ноступающнх на него в теченне полного пернода квантовання, . Напрнмер, если емкость счетчика ИЮ (т. е. весь период квантования может быть заполнен 1 ОО нмпульсамн генератора 17), то йрн скаажностн регулирующего воздайстеня г - 0,65, в счетчик запнсывается 65 импульсов.По окончании периода квантования выходной свгнал генератора 6 устанавлнеает. трнг.герм 11, 24 н 35 в исходное .состояние, нрнкотором на нх выходах врнсутствуют сигналы О, н йереводнт коммутатор 14 в сле-. дующее устойчивое состояние, при котором на втором его выходе присутствует снгнал 1. Прн этом через открытый ключ 2 О ко входу уснлнтела 4 подключаются задаток 18 н датчнк 19 второго канала регулирования, В этом периоде квантовзннн; аналогично вышеопнсаяном, функцнонирувт:модулятор 7; генератор нмпульсов 17, н элементы (21 - 23 н 25 - 28). относящиеся ко второму каналу регулнрова.ння. Шяротно-импульсная модуляция сигнала ошнбкн во втором канале регулнроваМя осуществляется модулятором 7, через элемент сов. паденне 28, элемент сборка 25 н наполннтельный элемент.26. Счетчик нмпульсов 23 в течение второго пернода квантовании иакаплн 6вает число импульсов, соответствующее скнажности, сформированной модулятором 7 в этом периоде квантования для .второго канала регулнрования.Одновременно элементы, относящиеся к пер. вому каналу регулирования, работают следующим образом. Сигнал О с первого выхода коммутатора.14 закрывает ключ 3, элементы совпадение 8,0 н 16 и открывает элемент запрет 15. Импульсы с выхода генератора импульсов 17 поступают на вход счетчика импульсов 10. черезэлемент запрет 15 и элемент сборка 9,Поскольку в первом периоде квантования всчетчике 10 поступило число импульсов (65),соответствующее скважности управляющего.воздействия в этом периоде квантования, тосчетчик импульсов 10 переполняется прн поступления на его вход числа импульсов (35),соответствующего времени паузы в первом перноде квантования. Следовательно, в моментокончання паузы на выходе счетчика .10 возннкает импульс переполнення, устанавливающнй триггер 11 в состоянин . Выходной снгнал триггера 11 через элемент сборка 2включает исполнительный элемент 3. До окон 25 чання периода квантования в счетчик импульсов 10, начавшнй после переполнения счетимпульсов генератора импульсов 17 с нуля,поступит то. же число импульсов (65), что нв первом нерноде квантовання;30Генератор 6 отключает иснолннтельный элемент 13 в момент окончания второго периодаквантования через триггер 11 н элемент сбор.ка 12,Таким образом, во втором периоде квантовання, когда модулятор 7 был подключен:коМ второму каналу регулирования, в первом канале регулнрования была воспроизведенаскважноеть управляющего воздействия, имев-.шая место в первом периоде квантовання. Поскольку к концу второго пернода квантованиясостояние счетчика импульсов 10 соответство 40 вало таковому в конце первого пернода квантовання, воснронзведенне скважностн управлякицего воздействия осуществляется и в последующне периоды квантования до возвращения модулятора 7 на этот канал регулнрова.45 НняАналогнчно работает регулятор на остальных каналах регулирования (фкг. 2).Использование новых элементов (генератора заполнявщнх импульсов и ряда. логическихэлементов) обеспечивающее запомннание и вос 50 произведение управляющего воздействия, позволяет повыснть точность регулнрованая к ка.чество переходных процессов, Повышенне точ.- ностн регулирования и качества переходныхпроцессов ведет к снижению процента бракатермообрабатываемых изделий н повышениюпроизводительности труда.Ио сравнению с одноканальными широтнонмйульснымн регуляторами. надежность предложенного устройства повыгнена и его схемаупрощена за счет исключения усилителей снг.60 нала ошибки,614429 формула изобретения Многоканальный широтно-импульсный регулятор температуры, содержащий в каждом канале датчик н задатчик температуры, подключенные к поСледовательно соединенным ключу, усилителю, пороговому элементу, и исполнительный элемент, коммутатор и генератор пилообразного напряжения, выход которого подключен ко входам нороговог) элемента и . коммутатора, выходы которого подключены куправляющимвходам ключей, отличающийся тем, что, с целью повышения точности работы, регулятор содержит генератор импульсов и в каждом канале - элементы занрет, совпадений, сборка, счетчик импульсов н трнг. агер; причем выход генератора импульсов под. ключен ко входу элемента запрет каждого канала, второй вход которого соединен с выходом коммутатора, я ко входу одного из элементов совпадение каждого канала, второй вход которого соединен с выходом коммута- О тора, а третий - с выходом порогового элемента; выход первого элемента совпадениеу 1 8подключен к последовательно соединенным первому элементу сборка, второй вход которого соединен с выходом элемента запрет, счетчику импульсов, вход сброса которого подключен к выходу коммутатора, триггеру, второй вход которого соединен с выходом генератора пилообразного напряжения, второму элементу сборка, второй вход которого подключен к другому элементу совпадение, подклю; ченному к выходу коммутатора и к выходу порогового элемента, а выход второго элемента сборка соединен с исполнительным элементом,Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:1, Авторское свидетельство СССР Ж 200923, кл, 42 ц 2/05, 1966,2. Певзнер В. В. Прецизионные регуляторы температуры. М., Энергия, 1973, с, 176 - 180.3. Сквржепа В, А. и Морозов А, А. Устройства автоматики иа тнристорах, Киев, Техника, 1974, с. 101 - 105.4, Авторское свидетельство СССР206201, кл. 42 и 2/05, 1966,