Устройство для регулирования температуры

Союз Советских Социалистических Республик(5)М. Кл.з С 05 0 23/19 Государстаениый комитет СССР ио делам изобретениИ и открытий(72) Авторы изобретения В.А.Апаев и А.П.Краев,щщ, ,Горьковский исследовательский физико-техннъеакцй инс итуи ри Горьковском государственном университетес итутим. Н.И.Лобачевского(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕГУЛИРОВАНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ 2 Изобретение относится к системам регулирования неэлектрических вели-чин, в частности к регулированию температуры по программе с использованием электрических средств и может быть использовано, например, в установках нагрева для проведения металлургических процессов, в аппаратуре для моделирования термической операции, позволяющей следить за характером протекающих,в сплаве фазовых превращенийИзвестно устройство регулирования температуры, содержащее датчик и задатчик температуры, подключенные к терморегулятору. В качестве датчика температуры в устройстве использован термометр сопротивления, выходная ЭДС которого имеет параболическую зависимость от температуры,Программный задатчик температуры, выполненный в виде генераторов, основного и вспомогательного преобразователей число импульсов - напряжение, входы которых соответственно подключены к выходам генераторов с управляемой и неуправляемой частотой, а выход вспомогательного преобразователя подключен ко входу генератора с управляемой частотой импульсов, обеспечивает,сигнал задания тепмературного хода также по параболическому.закону, что позволяет обеспечитьстрого линейное изменение температуры электропечи 11.Однако известное решение не можетбыть применено в устройствах регулирования, использующих в качестве датчиков температуры термопару, обеспечивающую закон изменения температуры,близкий к линейному. Кроме того, известное устройство имеет ограниченныйдиапазон регулирования температуры(до 500С), так как в качестве датчика используется термометр сопротивления,Из известных решений наиболее 20 близким по технической сущности кпредлагаемому является устройство,которое предназначено для управлениялинейным температурным режимом объектов электрического нагревания по за данной программе. Устройство содержит датчики температуры - термопары,включенные дифференциально, блок управления, исполнительный элемент, задатчик, генератор импульсов, усили тель, модулятор. Программный температурный режим осуществляется задат чиком. Задание программы производится изменением частоты импульсного генератора, который связан с одним извходов модулятора. На второй входмодулятора поступает сигнал от датчика температуры. На модуляторе происходит коррекция длительности импульсов, подаваемых на задатчик, зависящая от сигнала термопары, Устройство позволяет повысить точность регулирования 2,Однако данное устройство имеетограниченные функциональные возможности из-за применения однотипныхдатчиков температуры. В качестве датчиков температуры в устройстве используются термопары и не могут бытьиспользованы термометры сопротивления.Цель изобретения - расширение области применения. 20Указанная цель достигается тем,что устройство для регулирования температуры содержит задатчик, генератор импульсов и последовательно соединенные датчик, блок управления и 25исполнительный элемент, содержит последовательно соединенные пороговыйэлемент и реверсивный счетчик, атакхе инвертор, вход которого соеди"нен с вь 1 ходом порогового элемента, ЗОвыход - с инверсным входом реверсивного счетчика, к счетному входу которого подключен выход генератора импульсов, входы порогового элементасвязаны с выходами датчика и задат- З 5чика соответственно, а выход реверсивного счетчика - со вторым входомблока управления,При этом блок управления содержитпоследовательно соединенные усилитель, аналого-циФровой преобразова 40тель, цифровой компаратор и двухпозиционный регулятор, причем выходблока управления связан с выходомдвухпозиционного регулятора, первыйвход - со входом усилителя, второй 45вход - со вторым входом цифровогокомпаратора.Благодаря введению порогового элемента, подключенного к датчику и задатчику инвертора и реверсивного счетчика, счетный вход которого соединен с генератором импульсов, управляющие входы прямой и инверсный соответственно соединены с выходом порогового элемента непосредственно и через инвертор, а выход подключен к блоку управления. Устройство для регулирования температуры может быть использовано с любым датчиком температуры, Блок управления в предложен- Щ ном устройстве выполнен из цифрового кампаратора, входы которого соединены с выходом реверсивного счетчика и выходом ана.лого-цифрового преобразователя, подключенного к датчику температуры через усилитель, а выход - к исполнительному элементу через двухпозиционный регулятор.На чертеже представлена структурная схема устройства.Устройство содержит объект 1 регулирования, датчик 2 температуры,подключенный к объекту 1, трехдекадный задатчик 3 температуры, генератор импульсов 4, пороговый элемент 5,инверторы б, реверсивный счетчик 7.Пороговый элемент 5 входами подключен к датчику 2 и трехдекадному задатчику 3 температуры, а выходом -к управляющим входам реверсивногосчетчика 7 непосредственно и черезинвертор б, Счетный вход счетчика 7подключен к генератору импульсов 4,а выход - к цифровому компаратору 8блока управления 9. Другой вход компаратора 8 подключен к датчику 2 температуры через последовательно соединенные усилитель 10 и аналого-цифровой преобразователь 11. К выходу компаратора 8 подключен двухпоэиционныйрегулятор 12, выход которого соединен с исполнительным элементом 13управления объектом 1,Устройство работает следующимобразом.При отличии температуры, измеряемой датчиком 2, от программы, заданной задатчиком 3, пороговый элемент5 вырабатывает сигнал управления реверсивным счетчиком 7 на сложение,когда уровень сигнала задатчика 3,поступающего на вход порогового элемента 5, больше уровня сигнала с датчика 2 температуры, поступающего навторой вход порогового элемента 5,При этом управляющий сигнал подаетсяс выхода порогового элемента 5 навход реверсивного счетчика 7 черезинвертор б, При равенстве уровнейсигналов датчика 2 и задатчика 3 происходит переключение управляющих входов реверсивного счетчика 7. В томслучае, когда уровень сигнала задатчика 3 меньше уровня сигнала с датчика 2, пороговый элемент 5 вырабатывает сигнал управления реверсивнымсчетчиком 7 на вычитание, который подается непосредственно на вход счетчика 7. На счетный вход реверсивногосчетчика 7 поступают импульсы с выхода генератора 4. На выходе счетчика7 получается цифровой двоично-десятичный код, который характеризуетпрограмму регулирования температуры.Закон программного регулирования температуры определяется частотой следования импульсов генератора 4. Выполнение задатчика 3 трехдекаднымпозволяет задавать любую температурув интервале 20-1000 С с дискретностьюЬТ=1 ОС, Цифровой код, соответствующий заданной температуре, с выходасчетчика 7 поступает на один из входов цифрового компаратора 8 блокауправления 9, Измеренный датчиком 2сигнал усиливается усилителем 10 ипреобразуется аналого-циФровым преобразователем 11 в цифровой код, который поступает на другой вход цифрового компаратора 8. Компаратор 8производит сравнение вышеуказанныхкодов и вырабатывает сигналы Больше (Б), Меньше (М),Равноф (=), В зависимости оттого или иного сигнала срабатываетдвухпозиционный регулятор 12, имеющий П, ПД, ПиД законы регулированияВыходной сигнал двухпозиционного регулятора 12 используется для управления работой исполнительного элемента 13 нагревания (охлаждения)объекта 1,Предложенное устройство обеспечивает соответствие температурных характеристик датчика и задатчика, чтоделает его работоспособным с любымтипом датчика и позволяет расширитьфункциональные возможности всегоустройства,Устройство для регулирования температуры электропечи обладает рядомдостоинств, а именно позволяет осуществить программное регулированиетемпературы в широком диапазоне скоростей. Закон регулирования можетбыть как линейным, что необходимопри количественном исследовании сплавов магнитным методом, так и любым.другим, что требуется в ряде случаев в практике заводских лабораторий.Устройство позволяет с высокой степенью дискретности, равной 1 ОС задавать любую температуру от комнатнойдо 1000 С в объеме печи. Устройствореализуется на стандартных радиоэлектронных элементах и приборах, выпускаемых промышленностью. Формула изобретения1. Устройство для регулированиятемпературы, содержащее задатчик, генератор импульсов и последовательносоединенные датчик, блок управленияи исполнительный элемент, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с цельюрасширения области применения, оносодержит последовательно соединенныепороговой элемент и реверсивный счет.чик, а также инвертор, вход которогосоединен с выходом порогового элемен"та, выход - с инверсным входом ревер 5 сивного счетчика, к счетному входукоторого подключен выход генератораимпульсов, входы порогового элемента., связаны с выходами датчика и задатчика соответственно, а выход реверсив 20 ного счетчика - со вторым входом блока управления.2. Устройство по п. 1, о т л и -ч а ю щ е е с я тем, что блок управления содержит последовательно соединенные усилитель, аналого-цифровойпреобразователь, цифровой компаратори двухпозиционный регулятор, причемвыход блока управления связан с выходом двухпозиционного регулятора,3 О первый вход - со входом усилителявторой - со вторым входом цифровогокомпаратора.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССРР 387346, кл. С 05 И 23/19 1971.2, Авторское свидетельство СССРР 533920, кл. С 05 0 23/22, 1976881700 Составитель С.СтрелецкийТехред Ж,Кастелевич Корректор Л.Вокшан Редактор Л.Плисак Филиал ППП Патентф, г,ужгород, ул. Проектная, 4 Заказ 99 б 9/71 Тираж 943 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5