Устройство для регулирования температуры

союз соВетских СОЦИАЛИСТИЧЕСКИ 17 спуБли(5)5 6 ОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНВЕДОМСТВО СССРГОСПАТЕНТ СССР) ИЕ ИЗ БРЕТЕН П ВТОРСКОМУ ЕТЕЛЬСТВУ(56) Авторское свидетельство СССР .М 960760, кл, О 05,0 23/19, 1981.Авторскоесвидетельство СССРМ 1312546, кл, 0 05 0 23/19, 1985,Авторское свидетельство СССРМ 1168913, кл, 6 05 О 23/19, 1984.(57) Изобретение относится к автоматикейможет быть использовано для. автоматического регулирования температуры, Цельтут изобретения - повышение точности регулирования путем перехода От нелинейной за-.висимости к регулированию по линейномузакону, Для этого в устройство, содержащеезадатчик 1 и датчик 5 температуры, вычитдтель 2 кодов, формирователь 4 синхроимпульсов, блок 11 управления, нагреватель 8и аналого-цифровой преобразователь 3,введены вычитающий счетчик 6, суммируюИЯ щий счетчик 7, одновибратор 9, триггер 10 иэлемент И 12. 3 ил,1, ,Предлагаемое изобретение относится к автоматике и может быть использовано для автоматического регулирования температуры в устройствах с нагревательным элементом,Известно устройство для регулирования температуры, содержащее датчик и двоичный задатчик температуры, операционный усилйтель, генератор пилообразного напряжения, формирователь импульсов, импульсный блок питания, тиристорный усилитель мощности, выпрямитель, нагреватель, электронный ключ,. Недостатком известного устройства является его сложность и низкая точность регулированйя, обусловленная неоднократным преобразованием цифровых величин ваналоговые, а также получение разностного сигнала регулирования аналоговым методом,Известно устройство для регулирования температуры, содержащее. Формировате-ль "синхрбимпульсов, элемент И, тиристорный исполнительный элемент, нагреватель, счетчик, операционный усилитель, аналого-цифровой преобразователь, цифровой элемент сравнения и термочувствительный мост.Недостатком известного устройства является отсутствие возмокности цифрового управления, а также невысокая точность, обусловленная наличием помехи нэ пыходе :элемента И, рэвйой по длительности суммарному времени переключения счетчика и цифрового элемента сравнения.Наиболее близкимк предлагаемому является устройство для регулирования температуры, содержащее датчик и задатчик температуры, вычитатель; формирователь синхроимпульсов, последовательно соединенные блок управления и нагреватель, причем выход задатчика подключен к одному из входов вычитателя, аналого-цифровой преобразователь и делитель с переменным коэффициентом деления, вход аналогового преобразователя связан с датчиком температуры, а вьход - с другим входом вычитателя, подключенного выходом к входу управления делителя с переменным коэфФициентом деления, счетный вход которого связан с выходом Формирователя синхроимпульсов, а выход - с входом блока управления. Недостатком данного устройства является невысокая точность регулирования, обусловленная тем, что регулирование частоты подключения полупериодов сетевого напряжения к нагревателю, т.е. регулирование действующего напряжения на нагревателе, происходит в соответствии с Формулой. УПР А "Ц (1)где 1 упр - частота подключения полупериодов сетевого напряжения к нагревателю;5 1 так - частота импульсов на выходе формирователя синхроимпульсов, равная удвоенной частоте сетевого напряжения;А - числовая форма параллельного кодас задатчика температуры;10 В - числовая форма параллельного кодас выхода аналого-цифрового преобразователя.Т.е, каждое последующее значение напряжения в процессе регулирования отли 15 чается от предыдущего в целое число раз,что приводит к большим отклонениям действительного значения регулируемой температуры относительно заданного.Целью изобретения является пояыще 20 ние точности регулирования,Поставленная цель достигается тем, чтов устройство для регулирования температуры, содержащее задатчик температуры, вычитатель кодов,формирователь25 синхроимпульсов и последовательно соединенные блок управления, нагреватель, датчик температуры и аналого-цифровойпреобразователь (АЦП), соединенный разрядными выходами с первой группой входов30 вычитателя кодов, подключенного второйгруппой входов к соответствующим выходам зэдатчика температуры. введены вычитающий счетчик, суммирующий счетчик,одновибратор, триггер и элемент И, соеди 35 ненный выходом с входом блока управленияи вычитающимвходом вычитающего счетчика, первьм входом - с выходом формирователя синхроимпульсов и входомсуммирующего счетчика, а вторым входом -40 с выходом триггера, подключенного входомнулевой установки к выходу переноса вычитающего счетчика, а входом единичной установки - к входу начальной уСтановкивычитающего счетчика и выходу одновибра 45 тора, соединенного входом с выходом переноса суммирующего счетчика, при этоминформацйонные входы вычитающего счетчика соединены с соответствующими разрядными выходами вычитателя кодов,50 На фиг, 1 представлена функциональная схема устройства для регулированиятемпературы; на Фиг, 2 - временные диаграммы, поясняющие работу устройства; нафиг, 3 - пример выполнения блока управле 55 ния,Устройство для регулирования температуры содержит задатчик 1 температуры. вычитатель 2 кодов, АЦП 3, разряднымивыходами соединенный с первой группой1783496 30 термопреобразователя и усилителя, Придит путем изменения действующего напряжения на нагревателе 8, Регулирование мер выполнения блока 11 управления преддействующего напряжения осуществляется путем изменения частоты подключения сеставлен на фиг. 3, Остальные составляющие заявляемого устройства являются известными элементами автоматики и цифровой тевого напряжения к нагревателю 8, т.е, ча. стоты 1 упр импульсов на выходе элемента 12 35 техники. И в соответствии с формулойА- Втупр = ттак к 1 ,(2) На фиг. 2 представлены временные диа грам мы, поясняющие работу устройства Устройство для регулирования температуры работает следующим образом.Сигнал сдатчика 5 температуры подается на вход АЦП 3, Параллельный цифровой код В сигнала датчика 5 поступает с разрядпри М =- 10, При этом диаграммы на фиг ных выходов АЦП 3 на первую группу входов вычитателя 2 кодов, на вторую группу вхо-. 2 а-ж соответствуют А - В = 9, а диаграммыдов которого подается параллельный циф- на фиг. 2 а-в, э-л - А - В = 2,Предлагаемое устройство значительно ровой код Азадатчика 1 температуры, Если 45 А - ВО, то на выходах вычитателя 2 кодов точнее по сравнению с устройством-прототипом, В устройстве-прототипе регулирование происходит по обратно устанавливается цифровой код разности, Если А - ВО. то на выходах вычитателя 2 пропорциональному (нелинейному) закону, Так, например, если для поддержания закодов - нули. Цифровой код разности записывается в вычитающийсчетчик 6 по сигналу одновибратора 9 (фиг, 2 в), который 50.данной температуры необходимо выключеформирует короткий импульс по заднему ние нагревателя на 90% номинальнойфронту сйгнала переноса, суммирующего мощности, то в устройстве-прототипе нагресчетчика 7(фиг, 2 б), емкость которого М оп- ватель будет включаться поочередно то наределяетпериодреулированияустройства 100%, то на 50% номинальной мощности,55 что вызовет значительные отклонения регу-Й, где 1 так - частота импульсов налируемой еерауры относительно задавыходе формирователя 4 синхроимпульсов ной,(фиг,2 а),равнаяудвоеннойчастотесетевогоВ предлагаемом устройстве регулиронапряжения, Одновременно сигнал одно- . вание происходит по линейному закону, что,позволит более точно поддерживать заданвходов вычитателя 2 кодов, вторая группа вибратора устанавливает в "1" триггер 10, входов которого подключена к соответству- Сигнал "1" с выхода триггера 10 (фиг. 2 д, и). ющим выходам задатчика 1 температуры, разрешает прохождение. импульсов формиформирователь 4 синхроимпульсов, датчик рователя 4, вырабатываемых в момент пере-., 5 температуры, вычитающий счетчик 6, сум хода через нуль сетевого напряжения, через мирующий счетчик 7, нагреватель 8, одно-элемент 12 И.Сигналысвыходаэлемента 12 вибратор 9, триггер.10, блок 11 управления И (фиг, 2 е, к) поступают навход блока 11 и элемент И 12, Информационные. входы управления, который по каждому входномувычитающего счетчика 6 соединены с соот- импульсу подключает к нагревателю 8 полветствующимиразряднымивыходамивычи упериод сетевого найряжения (фиг. 2 ж, л), тателя 2 кодов, вход начальной установки - Сигнал с выхода элемента 12 И одновременс выходом одновибратора 9 и входом еди- . но подается на вычитающий вход вычитаюничной установки триггера 10, вычитающий щего счетчика 6, емкость которого также вход - с выходом элемента 12 И и входом равна й По каждому входному импульсу . блока 11 управления, а выход переноса - с 15 вычитающий счетчик 6 производит вычитавходом нулевой установки триггера 10. Вы- ние единицы из кода разности А- В, Сигналход триггера 10 подключен к первому входу переноса с выхода вычитающего счетчика 6 элемента 12 И, второй вход которого соеди- (фиг, 2 г, 3) задним фронтом переключает нен с выходом формирователя 4 синхроим- триггер 10 в "0". Сигнал "0" с выхода тригге- . пульсов и входом суммирующего счетчика 7. 20 ра 10 запрещает прохождение импульсов Выход переноса суммирующего счетчика 7 формирователя 4 синхроимпульсов через подключен ко входу одновибратора 9. элемент 12 И. Блок 11 управления отключаВ качестве задатчика 1 температуры ет нагреватель 8 от сетевого напряжения. можно использовать набор переключате- Таким образом, за перйод регулирования на лей, позволяющий установить на второй 25 нагреватель 8 подается целоечислополупе-группе входов вычитателя 2 кодов и-разряд- риодов сетевого напряжения, равное разноный двоичный код, или управляющую ЭВМ. сти цифровых кодов задатчика 1 и датчика 5 Датчик 5 температуры может быть выпол- температуры.нен в виде последовательно соединенных ., Регулирование температуры происхоную температуру. Дискретность регулировайия определяется емкостью счетчика Й, Так при й =.10 предлагаемое устройство - йозволяетаключать"нагреватель с дискретностью, равной 10% от номинальной мощ ности, т.е. включать нагреватель на 90 О номинальной мощности (см, фиг. 2 а-ж).Таким образом; предполагаемое устройство для регулирования температуры позволяет более точно поддерживать значе ние регулируемой температуры относительйо заданнойпо сравнению"с известным техническим решением; что достигается поставленная цель - повышение точности регулирования 15Формула-изобретенияУстройстводля"регулироаанйя температуры; содержащее эадатчик температуры, вычитатель кодов, формирователь синхроимпульсов и последовательно соединенные 20 блок управления, нагреватель, датчик температуры и аналого-цифровой преобразователь, соединенный разрядными выходами с первой группой вычитателя кодов, подключенного второй группой входов к соответствующим выходам задатчика температуры, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности регулирования, в него введены вычитающий счетчик, суммиру-, ющий счетчик, одновибратор, триггер и элемент И, соединенный выходом с входом блока управления и вычитающим входом вычитающего счетчика, первым входом - с выходом формирователя синхроимпульсов и входом суммирующего счетчика, а вторымвходом - с выходом триггера, подключенного входом нулевой установки к выходу переноса вычитающего счетчика, а входом единичной установки - к входу начальной установки вцчитающего счетчика и выходу одновибратора, соединенного входом с выходом переноса суммирующего счетчика, при этом информационные входы вычитаю- щего счетчика соединены с соответствующими разрядными выходами вычитателя кодов.9 10Составитель М,ДорощкевичТехред М.Моргентал . Корректор М,Шарон и Реда кто оизводственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул.Гагарийа, 1 Заказ 4515 Тираж. Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиямпри ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5