Многоканальный регулятор температуры

(51)5 0 05 13 ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОВЕДОМСТВО СССР(ГОСПАТЕНТ СССР) ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ 1,(56) Авторское свидетельство СССРМ 1164675, кл, 6 05 О 23/19. 1983;Авторское свидетельство СССРЙ 1215102, кл, 6 05 О 23/19, 1983,(54) М НОГОКАНАЛ Ь Н ЪЙ РЕ ГУЛ ЯТОРТЕМПЕРАТУРЫ .(57) Изобретение может быть использованов автоматическом регулировании температуры и предназначено для терморегулирования объекта по заданной программе одновременно в нескольких зонах нагрева. Цель изобретения состоит в повышении быстродействия за счет введения блока регенерации импульсов ШИМ 9, состоящий из группы одинаковых элементов регенерации 10, имеющий входные , ,и выходную Ч клеммы, подсоединенные соответственно к выходу второй группы ключей 8, к тактовомувыходу счетчика 14, к выходу ГТИ 12 и исполнительному элементу 11. С помощью блока регенерации 9 производится параллельное регулирование всех каналов, включая промежутки времени, когда термопреобразователь отключен от схемырегулирования. 3 ил.РИзобретение относится к автоматиче- На фи, р диг, 1 и иведена функциональнаяованию температуры и может схема многоканального регулятора темпескому регулированию тбыть использовано для терморегулирова- . ратуры, на фиг,ния обьекта по заданной программе одно- блока регенерации; на фиг. 3 - циклограммааботы ст ойства,временно в нескольких зонах нагрева. 5 ра оты устрй тво содержащее бло- Устройство содержит термопрео разоИзвестно устройство, содержо ных и дополнительных датчиков, ватели, первую группу клки основныб б их устройств, блок разделе- задатчик темпер ур, ц фрат ы 3, иф оаналоговыйль 4, схем с авнений 5, гения во времени процессов измерения и ре- преобразователь, у ргулирования, регулирующии лблок 10 нератор пилообразного напряжения 6, поч й 8корректирующие поки, нак иб О ители анапа- роговый элемент 7, вторую группу ключеиговых величин, исполнительные элементы блок регенерации импульсов ШИМ 9, состоящий из элементов 10, исполнительные элеблок цифровых ручных задатчиков, цифроа 1о ой ре- менты 11, генератор тактовых импульсов 2,налоговый преобразователь, входной р 14гист, резистивный делител тел ь 15 делитель частоты 13, счетчик импульсов- ис- ешиф втор 15. Элемент 10 содержит элепереключатель напряжений, эталонныи - д фрточник напряжения, коммутатор, блок сум- менты И 16, 17, элементы НЕ 18 ревер 20 21, К-т игге 22,оотношения, элемент ИЛИ, сивные счетчики 20, 21, К-триггерключ, первый и второй инверторы, первый и ВЯ-триггер 23, дифф р ц руи е ен и ющий эле 20 мент 24, элемент ИЛИ 25, входнь 1 е , ,ивторой сумматоры 1.Недостатко 4 устройства является низ- выходную Ч клеммы,Устройство работает следующим обракое быстродействие,близким к изобретению по зом, В исходном состоянии устройство обеНаиболее лизким к изо ет ннт по ачи на стройствотехнической сущности является устройство, сточено. В момент под у рсодержащее задатчик, лок задания т, бания темпе питающего напряжения происходит обнух мы, Дешиф ато 15 наратуры, цифроаф оаналоговый преобразова- пениеэлементовсхемы,Дешифратор наи итель, схему сравнения, пропоррциональный ходится в исходном положении, рблок, пороговый элемент, генергене"атор пило- котором выходной сигнал присутствует наобразного напряжения, усилилитель,группы его первом выходе. Этот сигнал поступаетключей, термопрео р зовб а ователь, дискрет одновременно на управляющие входы перные заполняющие поки, иб ки исполйительные вой и второй групп ключей 2, 8 и первыйб кза ания переменных коэф- адресный вход задатчика температурымы с авнения 5 подфициентов, генератор тактовых импульсов, При этом, к входу схемы рделитель частоты, переключат ли, кели кольце- ключается термопреобразователь 1 первоговой счетчик, дешифратор.ф 2. 35 канала, на вход цифроаналогового преобраНедостатком устройства являетсяявляется низ- зователя 4 считывается двоичный код заданкое быстродействие, ной температуры регулирования первогоелью изобретения является повь 1 ше- канала, выход порогового элемента 7 черезние быстродействия, что достигается путем вторую группу ключей 8 подключается к вховведения в многоканальныи регупятрегулятор бло дупервого элемента 10. После окончанияка регенерации импульсов ШИМ состоя- импульса обнуления на делителе частоты 13щий из группы одинаковыхвых элементов начинает формироваться временной интеррегенерации о щим числом, рб ом, равным коли- вал То, Одновременнозапускается генерачеству регулируемых каналов, причем, каж- тор пилообразного напряжения 6,дый из их выходов подкл чодключен к 45 На входы трех элементов 10 поступаютсоответствующему исполнительному эле- импульсы с выхода генератора 12. Цифроменту, первые входы соединены с соответ- вой код преобразуется в ЦАП 4 в аналоговыйствующими выходами вами второй группы эквивалент напряжения. поступающее наключей, вторые входы объединены и под- второй вход схемы сравнения 5.ключены к выходу младшего разряда счет В результате сравнения величин напрячика., соединенному с входом генератора жений на входах схемы сравнения 5, на еепилообразного напряжения. другие выходы выходе образуется сигнал равный разностисч етчика поразрядно подключены к входам этих напряжении, которыи поступает нафратора, выходы которого Соединены вход порогового элементас адресными входами задатчика температу В процессе формирования ин ерват, паТэлементов блока ре- (длительность одного такта) на выходе генегенерации также объединены и соЕдинены ратора пилообразного напряжения 6 напряс выходом генераторенератора тактовых импульсов, жение изменяется по линейному. закону.выход делителя частотыастоты соединен с входом В момент равенства напряжений нэсчетчика, входах порогового элемента 7, изменяется1783495 15 20 25 30 40 50 55 уровень напряжения на его выходе, который сохраняется до окончания такта То, т.е, на базе интервала То формируется импульс ШИМ, Его длительность пропорциональна величине рассогласования заданной и дей ствительной температур, Импульс ШИМ через группу ключей.8 поступает на входпервого элемента 10 и далее происходит через его выход 1 ч на вход исполнительного элемента 11. Одновременно в первом эле-. 10 менте 10 блока регенерации 9 происходит запоминание величины длительности импульса ШИМ.После завершения первого такта То изменяется состояние счетчика 14, в результате чего управляющая команда появляется на следующем выходе дешифратора 15. Вместо первого термопреобразователя 1 к входу схемы сравнения 5 подключается второй, из задатчика температуры 3 считываются данные температуры регулирования второго канала, выход порогового элемента 7 отключается от входа первого элемента 10 и переключается на вход второго элемента 10,; Одновременно производится перезапуск генераторапилообразного напряжения 6; Образование импульса ШИМ в втором канале происходит аналогично первому каналу.Сформированный импульс ШИМ поступает нв вход второго исполнительного элемента 11. Величина его длительности запоминается во втором элементе 10,В течение этого же такта первый элемент 10 генерирует импульс ШИМ, длительность которого равна длительности импульса, поступившего на его,вход в первом такте. Через выход Ю импульс ШИМ поступает на вход первого исполнительного элем 61 та 11 и управляет им, т.е, оба канала регулируют параллельно, Затем подключается следующий канал,и так далее до завершения полного циклаопроса всех термопреобразователей 1. В течение полного цикла опроса термо преобразователей 1 все элементы 10, кроме одного, оказываются отключенными от по. рогового элемента 7 и в каждом такте То генерируют импульсы ШИМ при подключении соответствующего канала В процессе формирования тактового импульса То срабатывают триггеры 22, 23. Напряжением лог, "1" с инверсного выхода триггера 22 счетчик 20 устанавливается в режим сложения, а напряжением лог. "0" с его прямого выхода счетчик 21 устанавливается в режим вычитания. Одновременно с тактовым импульсом Т, на вход поступает положительный импульс ШИМ, На выходе элемента НЕ 18 во время действия импульса устанавливается логический "0", который блокирует прохождение сигналов через элемент И 17 по первому входу, При срабатывании триггера 23 напряжение лог, "1" .;. поступает на выход схемы (клемма 1 Ч) и вход элемента И 16, разрешая тем самым прохождение сигналов с большой частотой заполнения от генератора 12.через вход 3 и . элемент И 16 на счетный вход счетчика 20, На счетный вход счетчика 21 импульсы заполнения в это время не поступают, Счетчик 20 заполняется импульсами до моментА окончания действия импульса ШИМ на входе 1. В момент его окойчания продифференцированныи импульс отрицательноиполярности, соответствующий заднемуфронту импульса ШИМ, инвертируется элементом НЕ 19 и через элемент ИЛИ 25 поступает на вход обнуления триггера 23.Триггер 23 возвращается в исходное состояние. Поступление импульсов на .входсчетчика 20 прекращается, счетчик 21 остается в исходном нулевом состоянии. С клеммы Ч снимается импульс, равный подлительностй импульсу ШИМ,Количество импульсов М, поступившее;.,на вход счетчика 20 за время Ь действйяимпульса ШЙМ равно1 иМ1 пггде тпрр - период колебаний генератора 12.При поступлении на вход 11 следующеготактового импульса То импульс Ш ИМ навходне поступает,Вследствие этого вход элемента И 17находится в состоянии лог. "1" и разрешаетпрохождение сигналов с входа 11 на счетчик .21, Триггер 23 вновь срабатывает. Триггео22 также переключается, так как он рабОтает в счетном режиме (деление на 2). Приэтом счетчик 20 начинает работать в режимесуммирования. Сигналы с входа 111 поступа- .ют сразу на оба счетчика 20, 21, В момент уменьшения содержания счетчика 20 до нуля, т;е, вычитания из него .количества импульсов равйого И, на выходе счетчика 20 йоявляется импульс напряжения, который через элемент ИЛИ 25 переключает триггер 23 в исходное нулевое состояние. Поступление импульсов на счетчики 20, 21 с входа 111 прекращается. Очевидно, что после остановки счета счетчик 21 оказывается заполненным числом имйульсов, равным М.На выходе К будет сформирован импульс, длительность которого равнаживых = ти = Иьг,т,е. в отсутствие импульса ШИМ на входе 1 на выходе И схемы будет сформирован импульс равный его длительности.На следующем такте То содержимоесчетчика.21 переносится в счетчик 20 и т,д,Таким образом, на каждом такте То схема регенерирует импульс напряжения, длительность которого равна длительностиимпульса, поступившего ранее на входприопросе термопреобразователя,Процесс регенерации продолжается дотех пор, пока на вход не поступит следующий импульс после опроса всех термопреобразователей. По его переднему фронтусхема вновь устанавливается в исходное состояние, Далее работы схемы происходитаналогично рассмотренной выше,Таким образом, предлагаемое устройство обладает высоким быстродействием иего преимущество проявляется лучше приувеличении количества каналов, Следуеттакже отметить, что при увеличении частотыповторения импульсов ШИМсйижается также и уровень пульсаций температуры. регулирования.Формула изобретения1. Многоканальный регулятор температуры, содержащий группу термопреобразователей, йодключенных к информационнымвходам первой группы ключей, вторую груйпу ключей, управляющие входй которых соединены с выходами дешифратора, схемусравнения, соединенную входом с выходомпервой группы кличей, последовательно соединенные задатчик температуры и цифроаналоговый преобразователь; выходкоторого подключен к другому входу схемысравнения, генератор пилообраэйого напряжения, пороговыйэлемент, первым входом подключенный к выходу генераторапилообразного напряжения, вторым входом- к выходу схемы сравнения, а выхоДом - кинформационному входу второй группыключей, группу йсполнительных элементов,последовательно соединенные гейератортактовых импульсов и делитель частоты;счетчик импульсов, о тл и ч а ю щи й с я тем,что, с целью повышения быстродействия, внего введен блок регенерацйи импульсовШИМ, состоящий иэ группы одинаковых элементов регенерации общим числом, равным количеству регулируемых каналов, причем каждый иэ их выходов подключен к соответетвующему исполнительному эле менту, первые входы соединены с соответствующими выходами второй группы ключей, вторые входы объединены и подключены к выходу младшего разряда счетчика, соединенному с входом генератора 10 пилообразного напряжения, другие выходысчетчика поразрлдно подключены к входам дешиф-, ратора, выходы которого соединеныс адресны- ми входами задатчика температуры, третьи входы всех элементов блока регенерации 15 также объединены и соединены с выходомгенератора тактовых импульсов, выход делйтелч частоты соединен с входом счетчика,2. Регулятор поп,1,отличающийся 20:тем", что элемент регенерации состоит из первого и второго реверсивных счетчиков, первого и второго элементов И, элемента ИЛИ, дифференцирующвго элемента, первого и второго элементов Н Е, ВЯ-триггера, К-триг гера, причем первым входом элемента явля. ется входпервого элемента НЕ,, объединенный с входом дифференцирующе-го элемента, соединенного последовательно с вторым элементом НЕ, выход первого 30 элемента НЕ соединен с одним входом первого элемента И, другой вход которого сое-.динен с выходом второго элемента И исчетным входомпервого реверсивного счетчика, счетный вход второго реверсивного 35:счетчика соединен с выходом первого элемента И, а выходы обоих реверсивнцх счет-.чиков через элемент ИЛИ подключены к обнуляющему вХоду ВЯ-триггера, выход ко- торого, являющийся выходом элемента со единен одним входом второго элемента И,другой вход которого является третьим входом элемента, входы обоих триггеров объединеныи являются вторым. входом элемейта, выходы К-триггера соединены с 45 входами управления реверсом "счетчиков, авыход второго элемента НЕсоединен с третьим входом элемента ИЛИ.1783495 2 орректор И Редактор ям при ГКНТ ССС дственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 Составитель В.СкотникТехред М.Моргентал каз 4515 Тираж ВНИИПИ Государственного комитета по изобретени 113035, Москва, Ж, Раушская