Устройство для регулирования температуры

ОП ИСАНИЕИЗЬБРЕТЕН ИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик и 970335(53) УДК 621,555.6(088,8) по делан изобретений и открытийОпубликовано 30.10.82, Бюллетень40 Дата опубликования описания 30 . 10 . 82(72) Авторы изобретения ьЯ 3 ь" В,К. Дыбский, А.Н. Корнич и Г.Г. Куриськой А%п тмТЕХ Нтя 1 ЕС.:,.я" Харьковский филиал Опытно-конструкторского бюро автЮЙЙМЖ: Научно-производственного обьединения "Химавтоматйка(54) УСТРОйство ДЛЯ РЕГУЛИРОВАНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫИзобретение относится к автоматическому регулированию температуры, а более конкретно к регулированию температуры в термостатах кристаллизаторов в процессе выращивания моно- кристаллов.Известны цифровые регуляторы, использующие принципы непосредственного цифрового управления исполнительными органами-тиристорами, В этом случае изменение мощности в нагрузке происходит только дискретно, с определенным шагом квантования по уровню и по времени, т,е. такие результаты относятся к классу импульсных 13В известных тиристорных регуляторах температуры применяются различные виды импульсной модуляции: широтно-импульсная, частотно-импульсная, число-импульсная. Однако они не обладают достаточной точностью.Известен широтно-импульсный цифровой регулятор температуры, обеспечивающий дискретно-ступенчатую передаточную характеристику. Он содержитпоследовательно соединенные задатчики блок сравнения, последовательно5 соединенные генератор. усилитель мощности и исполнительный блок, первый,второй и третий датчики, последовательно соединенные формирователь импульсов и счетчик импульсов, триг 1 о гер и элемент ИЛИ,В этом устройстве реализован широтно-импульсный метод управлениятиристором с постоянным периодом регулирования ТР, т.е, мощность в на 15 грузке изменяется в зависимости отскважности импульсов управления, причем передний фронт импульса управлениявсегда совпадает с началомпериода регулирования Т 2 120 Указанное устройство имеет следующий недостаток - распределениемощности, коммутируемой регулятором,97033происходит неравномерно, так как однозначно определяется длительностьюимпульса управления Ти . Этот факторухудшает динамику системы автоматического регулирования и приводит кувеличению динамической ошибки регулирования температуры.Целью изобретения является повышение точности устройства для регулирования температуры. 1 ОПоставленная цель достигается тем,что в устройство для регулированиятемпературы, содержащее первый, второй, третий датчики и задатчик температуры, формирователь импульсов и 5соединенные последовательно элементИЛИ, генератор импульсов, усилительмощности и тиристорный исполнительный орган, причем второй датчик температуры соединен с вторым входом эле мента ИЛИ, а третий - с вторым входом генератора импульсов, введеныподключенные между выходом формирователя импульсов и первым входом элемента ИЛИ и соединенные последователь-Ино счетчик импульсов с переменнымкоэффициентом деления, вторым входомсоединенный с выходом задатчика температуры, и элемент И, вторым входомсвязанный с первым датчиком температурыНа чертеже приведена структурнаясхема, устройства для регулированиятемпературы.В состав устройства входят первыйдатчик 1 температуры, элемент И 2,элемент ИЛИ 3, генератор 4 импульсов, усилитель 5 мощности, формирователь 6 импульсов, счетчик 7 с переменным коэффициентом деления, второйдатчик 8 температуры, третий датчик 9температуры, исполнительный орган 10,задатчик 11 температуры, объект 12регулирования.Устройство работает следующим об-.разом,Прямоугольные импульсы частотой= 50 Гц с выхода формирователя 6поступают на вход 6-разрядного двоичного счетчика 7 с переменным коэффициентом деления.Таким образой, период регулирования определяется по формулеТ = - 2 = 20 шэ 64 =1 ЬРс 55- 1280 вэ = 1,28 с, (1)Количество импульсов управленияп на выходе .счетчика 7 эа период 5регулирования определяется двоичнымкодом, поступающим на его управляющиевходы с выхода задатчика 11,п = 32 Чэ+16 Нь+8 Чв+ 4 Ч ++ 2 Чг + 1 Ч 1 (2)где Чз,ЧЬ,Ч,Н, ЧД- признакприсутствия сигнала управления на управляющих входах счетчика 7,Импульсы управления с выхода счет.чика 7 поступают йа первый вход элемента И 2, второй вход которого соединен с датчиком 1 температуры. Еслиизмеренная температура меньше заданной, на втором входе элемента И 2 появляется сигнал, разрешающий прохождение сигналов управления на первыйвход элемента ИЛИ 3. Далее сигналыуправления поступают на первый входгенератора 4 и возбуждают его, формируя импульсы запуска исполнительногооргана 1 О (тиристора или симистора).Эти импульсы запуска поступают навход усилителя 5 мощности, усиливаются до необходимого уровня и воздействуют наисполнительный орган 10,осуществляя приток энергии в объект12 регулирования и нагревая его. Придостижении температуры заданного значения на выходе первого датчика 1 появляется сигнал, запрещающий прохождение импульсов управления черезэлемент И 2, тем самым приток энергии в объект 12 регулирования прекращается, и его температура снижаетсядо заданного значения. Уровень мощности, коммутируемый регулятором внагрузку, однозначно определяетсяколичеством импульсов управления и,и может изменяться дискретно путемизменения значения двоичного кодана выходе задатцика 11Рпак Ртпо кк -- 2 Ь. и-- р - и== 0,0156 Р,.п (3)где Р, - значение максимальной мощности, обеспечиваемой регулятором на нагрузке,Из выражения (3) видно, что минимальный шаг изменения мощности на нагрузке составляет 1,5 Ф, т.е. настройка регулятора на оптимальное значение мощности может осуществлятьсявесьма точно,К второму входу элемента ИЛИ 3 подсоединен второй датчик 8 температуры, настроенный на нижнее предельное значение температуры. Если по каким-либо причинам температураобъекта снизилась до этого значения, на втором входе элемента ИЛИ 3 появляется постоянный сигнал, возбуждающий генератор 4. При этом в объект подается максимально возможная мощность, т.е. с помощью второго датчика 8 осуществляется режим форсированного нагрева. Когда температура объекта 12 достигает значения, заданного вторым датчиком 8, форсиро. ванный нагрев прекращается и регулирование температуры осуществляется только первым датчиком 1 по описанному алгоритму.К второму входу генератора 4 подсоединен третий датчик 9 температуры, настроенный на верхнее предельное значение температуры. Бсли по каким- либо причинам температура объекта повысилась до этого значения, на втором входе генератора 4 появляется сигнал, блокирующий формирование импульсов запуска независимо от состояния его первого входа. Тем самым подача энергии в объект прекращается, т.е, третий датчик 9 предотвращает предельный перегрев объекта.Изобретение позволяет уменьшить динамическую ошибку регулирования в термостате кристаллизатора не менее, чем в два раза.Кроме того, аппаратурные Затраты на реализацию устройства уменьшаются вдвое по сравнению с прототипом за счет исключения из структурной схемы блока сравнения и применения в качестве счетчика с переменным коэффициентом деления одной микросхемы К 155 ИК 8. Таким образом, использование устройства позволяет повысить качество регулирования температуры при одновременном сокращении аппаратурных В затрат.формула изобретения0 Устройство для регулирования температуры, содержащее первый, второй,третий датчики и задатчик температуры, формирователь импульсов и соединенные последовательно элемент ИЛИ,1 бгенератор импульсов, усилитель мощности и тиристорный исполнительныйорган, причем второй датчик температуры соединен с вторым входом элемента ИЛИ, а третий - с вторым вхо 20 дом генератора импульсов, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с цельюповышения точности, оно содержитподключенные между выходом формирователя импульсов и первым входом эле 25 мента ИЛИ и соединенные последовательно счетчик импульсов с переменным коэффициентом деления, вторым входом соединенный с выходом задатчикатемпературы, и элемент И, вторымЭ 0 входом связанный с первым датчикомтемпературы.Источники информации;принятые во внимание при экспертизе1, Скартени В.А. и др. Тиристорные цифровые регуляторы температуры.Киев, "Техника", 1979, с35.2. Авторское свидетельство СССРпо заявке У 2483545/18-24,кл. С 05 О 23/19, 1977 (прототип),970335 ектор С.Шек аказ 8388/5 М 5 Патент",город, ул. Проектная Филиа Редактор С. Таранен оставитель Л. Птенехред М. Кощтура Тираж 914 ВНИИПИ Государственног по делам изобретений 13035, Москва, Н, Р