Устройство для регулирования температуры

О П И С А Н И Е (п)752265ИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскикСоцналистическнкРеспубликс присоединением заявки Рй Геаудэретвенный комитет СССР но донам наобретеннй н открытнй,6(088,8) Дата опубликования описания 01.08.80 Ю. А. Махмудов, Ч. О. Каджар, Г. Х Алиев, М, Э, Эминов и Р, К. Алекперов(71) Заявитель Институт кибернетики АН Азербайджанской ССР(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕГУЛИРОВАНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ Изобретение относится к системам автоматического регулирования и можетбыть применено для регулирования температуры в системах термостатироввния,Известно устройство регулированиятемпературы, содержащее датчик, преобразующий блок, блокзадвющий закон регулирования, исполнительный блок 11Однако устройство для регулированиятемпературы может поддерживать только1 Оодно значениетемпервтуры в термостате,нв которое настроен датчик. В этом случае время подготовки к рабочему режимуопределяется временем прогрева термостата от минимального значения темпера 15туры окружающей среды заданного рабочего дивпвзонв до температуры, нв которую настроен датчик. Сокращение времениподготовки при этом возможно эа счетувеличения мощности обЬгревв,Наиболее близким к изобретению техническим решением является устройстводля регулирования температуры, содержащее преобразователь внвлог-код, включа,ющий генератор прямоугольных импульсов, блок формирования пилообразного напряжения, подключенный к выходам преобразователя аналог-код, элемент ИЛИ, подключенный к входам преобразователя аналогкод, пороговый блок, на который подается сигнал, пропорциональный контролируемой температуре, выход которого подключен к выходу преобразователя аналог-код, дешифратор, блок запуска, триггер управления, элементы И, формирователь двоичного кода, блок перезаписи, формирователь управ ляющего сигнала, исполнительный эле мент 121Известное устройство работает следующим образом. После включения питания блок запуска устанавливает в исходное состояние формирователь двоичного кода, испопнительный элемент, пре обраэоввтель аналог-код, а триггер управления переводит в состояние 1.Прямоугольные импульсы с генератсда, поступают на блок формирования пилообразного напряжения и на датчик регулируз 75226 немого параметра. С датчика импульсы амплитуды пропорциональной величины регулируемого параметра поступают на пороговый блок, где сравниваются с пилообразным напряжением. Число импульсов, прошедших через пороговый блок и открытый элемент И, записывается в двоичном коде в формирователе. Эго число является хавктеристикой регулируемого параметра в момент включения.1 ОПосле окончания первого периода (период опроса) пилообразного напряжения дешифратор вырабатывает импульс, который определяет начало следующего периода опроса, разрешает работу блока перезаписи и переводит триггер в состояниеО",Начиная со второго периода, число импульсов, характеризующее значение регулируемого параметра, с порогового блока через открытый элемент И поступает на формирователь управляющего сигнала, где происходит вычитание числа импульсов на вькоде порогового блока в данный период опроса из числа, записанногоформирователе.25До окончания формирования пилообразного напряжения, но после окончания операции вычитания, дешифратор вырабатывает. импульс, который через элемент И разрешает работу исполнительного элемента,Если текущее значение регулируемого параметра равно значению, заданному в формирователе, то на выходе исполнительного элемента отсутствует сигнал управления, если текущее значение меньше, то на выходе появляется сигнал, вызывающий увеличение управляющего воздействия, если текущее значение больше, то на выходе появляется сигнал, вызывающий уменьшение регулирующего воздействия. 4Недостатки известного устройства- сложность конструкции, сравнение текущего значения температуры с заданной величиной. Формированиеуправляющих сигналов производится не непрерывно, а в определенные промежутки периодов пилообразного напряжения, что снижает точность регулирования температуры, а также надежность работы устройства.Цель изобретения - повышение точности и надежности устройства.Поставленная цель достигается тем, что устройство содержит последовательно соединенные компаратор и первый элемент НЕ, а также второй элемент НЕ, вход которого соединен с выходом порогового блока и вторым входом триггера управления, второй выход которого соединен со вторым входом первого элемента И, выход 5 4блока формирования пилообразного напряжения соединен с первым входом компаратора, второй вход которого подключен ковторому входу порогового блока и выходудатчика температуры, а выход - ко второму входу второго элемента И, третий входкоторого соединен с выходом второго элемента НЕ и первым входом третьего элемента И, второй вход которого подключенк выходу первого элемента НЕ, третийвход третьего элемента И соединен спервым выходом триггера управления, авыход - со вторым входом формирователяуправляющего сигнала, выход блока запуска соединен со вторыми входами исполнительного элемента и формирователя пилообразного напряжения. В указанном устройстве формирователь пилообразного напряжения содержит последовательно соединенные двоичный счетчик и преобразователь код-аналог,На чертеже приведена функциональнаясхема предложенного устройства.Устройство содержит блок 1 запуска,двоичный счетчик 2, блок формированияпилообразного напряжения 3, триггер 4управления, первый элемент 5 И, второйэлемент 6 И, третий элемент 7 И, генератор 8 прямоугольных импульсов, преобразователь 9 код-аналог, пороговый блок10, датчик 11 температуры, второй элемент 12 НЕ, компаратор 13, формирователь 14 управляющего сигнала, первыйэлемент 15 НЕ, исполнительный элемент 16. Устройство работает следующим образом.После включения питания блок 1 запуска устанавливает в исходное состояние двоичный счетчик 2, исполнительный элемент 3, а триггер 4 управления переводит в состояние 0", При этом с выхода триггера 4 управления на второй вход первого элемента 5 И поступает высокий потенциал, а на первые входы второго элемента 6 И и третий вход элемента 7 И- низкий потенциал, Поэтому прямоуголь ные импульсы с выхода генератора 8 прямоугольных импульсов, пройдя. через элемент 5 И, поступают на вход двоичного счетчика 2, Так как выход двоичного счетчика 2 соединен с входом преобразователя 9 код-аналог, то каждое текущее содержимое двоичного счетчика 2 преобразуется в напряжение преобразователем 9 код-аналог, Таким образом, на выходе преобразователя 9 код-аналог получается ступенчато возрастающее, т.е.5 7522 пилообразное напряженно р . Это напряжение поступает на первый вход порогового блока 10, а на второй вход порогового блока 10 поступает напряжение с с входа датчика 11 темнературы,.(например от термопары, терморезистеров и т,д.), пропорциональное величине регулируемого параметра. Прис М на выходе порогового блока 10 сигнал отсутствует, двоичный счетчик 2 продолжает запол О няться импульсами с выхода элемента 5 И и поэтому напряжение увеличивается.Когда напряжениестановится равным С, т.е. при р: о, на выходе порогового блока 10 появляется сигнал "1", 15который перебрасывает триггер 4 управления в другое состояние, т.е. в состоя ние"1 ". Когда на выходе порогового блока 10 - сигнал "1", на выходе второго элемента 12 НЕ - сигнал "0" и поэтому на выходе элементов 6 И и 7 И сигнал отсутствует. Как видно из чертежа, когда триггер 4 управления переходит в состояние "1", на первый вход элемента 5 И поступает низкий потенциал, заполнение . 25 двоичного счетчика 2 импульсами прекращается и число, находящееся в этот момент в двоичном счетчике 2 является характеристикой регулируемого параметра. Згочисло запоминается в двоичном ЗО счетчике 2, что соответствует напряжению на выходе преобразователя 9 коданалог, После этого текущее значение регулируемой температуры, т.е, напряжение сА, с выхода датчика температуры непрерывно сравнивается с напряжениемв компараторе 13 и в пороговом блоке 10 (чувствительность компаратора выбирают больше или равной чувствительнос- ти порогового блока). 40В зависимости от знака отклонениятекущего значения регулируемой температуры от заданной устройство вырабатывает управляющий сигнал, вызывающий45увеличение или уменьшение управляющеговоздействия. Например, если текущее значение регулируемой температуры большеот заданного, т,е,.), то на выходе порогового блока 10 получается сиг 50нал "0", а на выходе элемента 12 НЕ -высокий потенциал, т,е, сигнал "1", Таккак в это время на выходе компаратора13 имеется высокий потенциал, то сиг нал 1 с выхода элемента 12 НЕ про 55ходит через элемент 6 И и поступает вформирователь 14 управляющего сигнала,который вырабатывает сигнал, вызывающий уменьшение управляющего воздейсъ 65 6вия. При уменьшении текущего значениятемпературы до, т.е, при Ф= р,навыходе порогового блока получается сигнал "1", а на выходе элемента 12 НЕсигнал 0 и поэтому на выходе 6 И и7 И сигнал отсутствует.Если текущее значение регулируемойтемпературы меньше от заданного, т.е.О, то на выходе порогового блока 10 - сигнал "0", а на выходе элемента 12 НЕ - высокий потенциал, т.е.сигнал "1". При б ( р на выходе компаратора 13 - низкий потенциал, т.е. сигнал 0", а на вькоде первого элемента15 НЕ - сигнал "1. Поэтому сигнал "1с выхода элемента 12 НЕ проходит черезэлемент 7 И и поступает в формировательуправляющего воздействия. При увеличениитекущего значения температуры дот.е,при К= , на выходе порогового блока появляется сигнал "1", а на выходеэлемента 12 НЕ - сигнал 0 и поэтомуна выходе элементов 6 И и 7 И сигналотсутствует. Далее регулирование температуры повторяется аналогично описанному вИспользование компаратора и элементов НЕ упрощает схему устройства, Ввиду непрерывного сравнения текущего значения регулируемой температуры с заданной, а также ввиду того, что управляющее воздействие вырабатывается как только текущее значение температуры откло- .няется от заданной на величину больше,чем чувствительность компаратора, то по 4вышается точность регулирования температуры,Поскольку в предложенном устройствене требуется согласования амплитудысигналов, приходящих с датчика, с амплитудой пилообразного напряжения, то повышается надежность работы устройства.фор мула изобретен ия1. Устройство для регулирования температуры содержащее датчик температу-. ры, последовательно соединенные генератор импульсов, первый элемент И, блок формирования пилообразного напряжения и пороговый блок, последовательно соединенные блок запуска, триггер управлв ния, второй элемент И, формирователь управляющих сигналсв и исполнительныйэлемент,а также третий элемент И, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что с це лью повышения точности и нааежностй7 752265 8устройства,оно содержит последователь- триггера управления, а выход - со втоно соединенные компаратор и первый рым входом формирователя управляющего элемент НЕ, а также второй элемент НЕ, сигнала, выхоа блока запуска соеаинен со вход которого соединен с выходом лоро- вторыми входами исполнительного элеменгового блока и вторым входом триггерата и формирователя пилообразного напря управления, второй выход которого сое- жения.аинен со вторым входом первого эпемен. Устройство по п. 1, о т л и ч а юта И, выхоа блока фюрмирования.пилооб ш е е с я тем, что формирователь пило- разного напряжения соединен с первым образного напряжения содержит поаедовходом компаратора,второй вхоа которо вательно соеаиненные двоичный счетчик го подключен ко второму входу парогово- и преобразователь код-аналог.го блока и выходу датчика температуры, Источники информации,а выход - ко второму входу второго эле- принятые во внимание при экспертизе .мента И, третий вход которого соединен 1, Архипов Г. В. Автоматическое рес выхоаом второго элемента НЕ и первым 1 ф гулирование поверхностных теплообменнивходом третьего элемента И, второй вход . ков. М., фЭнергия", 1971, с. 52.которого подключен к выходу первого 2, Авторское свидетельство СССР элемента НЕ, третий вход третьего эле- М 9 547736, кл. 6 050 23/19, 1976 мента И соеаинен с первым выходом (прототип).