Программно-управляющее устройство

. СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИН 9) ( 4(5) С 05 В 19 ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ щим ающим кон"ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ(71) Ереванский политехнический институт им. К. Маркса(54) (57) 1. ПРОГРАММНО-УПРАВЛЯЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО, содержащее источник постоянного тока, регулируеиые резисторы, источник переменного тока, интегрирующий элемент, коммутационные реле, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью упрощения устройства и повьппения его точности, в устройстве введены элемент И, триггеры, ключевые транзисторы и коипараторы,Ф первые входы которых соединены с выходаии соответствующих источников опорного напряжения, а интегрирующий элемент выполнен в виде ка- . аиллярного ртутно-электролитического резистора, первый электрод которого заземлен, а к второиу электроду через замыкающий контакт первого коммутационного реле, размыкающий и замыкающий контакты второго коммутационного реле, соответственно первую и вторую параллельные цепи, образованные регулируеиыии резисторами, соединенныии друг сдругом через соответствующие эаиыкающий и размыкающий контакты третьегокоммутационного реле, подключен источник постоянного тока, при этомвторой электрод соединен также свходом усилителя переменного тока,выход которого через выпрямительи усилитель постоянного тока связанс вторыми входами компараторов, выходы которых через злеиент И связаны с входом первого триггера, после" довательно соединенного с вторым триггером, соответствующие выходы триггеров подключены к базам соот" ветствующих ключевых транзисторов, Б в выходные цепи которых включены обмотки первого, второго и третьего коммутационных реле, причем один вывод обмотки первого комиутацион"ного реле через кнопку запуска соеди нен с источником питания, а выход усилителя постоянного тока соединен с выходом устройства.2. Устройство по п. 1, о т л и ч а ю щ е ес я теи, что, с цельюрасширения области применения устройства за счет обеспечения формирования трапецеидального закона изменения выходного сигнала, выход устройства соединен с выходои усилителя постоянного тока и первымвходом соответствующего комаратора через соответственно размыкающий и Ъфзамыкающий контакты четвертого коимутационного реле, обмотка которо"го подключена к источнику пита" ння через параллельные цепи из которых образована эаиык контактом второго и разиык1161919 тактом третьего коммутационныхреле, а другая - замыкающим контактом третьего и размыкающим контактом второго коммутационных реле. 219 и 20, размыкающих и замыкающих контактов 21 и 22 коммутационных реле, четвертого коммутационного реле 23, размыкающего и замыкающего контактов 24 и 25 коммутационных реле, элемента И 26, триггеров 27 и 28, первого, второго и третьего коммутационных реле 29-31, конденсатора 32, элементов ИЛИ 33 и 34, ключевых транзисторов 35-37, кнопки запуска 38. Источники опорного напряжения не показаны. Изобретение относится к контрольно-измерительным устройствам, в частности к техническим средствам управления, и может быть использовано в технологических установках для выращивания монокристаллов с заданным законом изменения температуры во времени, в технологических линиях для проведения гальванопокрытий, в качестве программных устройств 10 при проведении технологических процессов.Целью изобретения является упрощение устройства и повышение точности, а также обеспечение формирования трапецеидального закона изменения выходного сигнала.На фиг. 1 приведена схема программно-управляющего устройства, на фиг. 2 - циклограмма его работы. 2 ОУстройство состоит их регулируемых резисторов 1-4, размыкающих и замыкающих контактов 5-10 коммутационных реле, источника переменного тока 11, капиллярного ртутно-электро литического резистора 12, размыкающего контакта 13, усилителя переменного тока 14, выпрямителя 15, усилителя постоянного тока 16, размыкающего и замыкающего контактов 17 и 18 коммутационных реле, компараторов Устройство работает следующим образом.В исходном состоянии обмотки коммутационных реле 29 и 30 обесточены, а контакт 13 находится в разомкнутом состоянии (Фиг. 1), триггер 27 при этом находится в нулевомсостоянии, а на выходе компараторов 19 и 20 имеются соответственно логический нуль и логическая единица. Запуск устройства осуществляется при помощи кнопки запуска 38. При этом включается реле 31, замыкаются контакты 13 и ток управления 1 от источника постоянного тока 0 начинает течь: от."+" - резистор 1 контакты 5- контакты 8 -и Фвп 1/- контакты 13 - элемент (резистор) 12 -При таком направлении тока уп- ет на вход усилителя переменного торавления 1 происходит изменение внуъ. ка 14, После усиления и выпрямления35реннего сопротивления капиллярного этот сигнал подается на вход усилиртутно-электролитического резистора теля постоянного тока 16, затем 12: сопротивление резистора возрас- на входы компараторов (компараторы тает по линейному закону. Для пре 40могут быть выполнены на микросхеобразования этого сопротивления в мах типа УД 140 8 А), соответственно электрический сигнал переменного на- на компаратора 19 и 20. На вторые пряжения на электроды резистора 12 входы компараторов подаются опор- подается через разделительную емкость ные сигналы, соответствующие мисигнал от источника переменного то 45нимальному и максимальному знака 11. Преобразованное внутреннее чениямвыходного сигнала прог- сопротивление элемента 12 в величи- раммно - управляющего устройст - ну переменного напряжения поступа- ва.1161919 При наличии на выходах компараторов 19 и 20 соответственно "0" и на выходе элемента 26 имеется логическая "1", а при переходе через точку 0 (фиг. 2) на выходе компараторов - соответственно "1", при 1 11резистор 3 - контакт 7 -реле 3 О -ф контакты 9- контакты 1 3 резистор 1 2 - "+ "(п.2)При таком направлении тока управ- При таком сочетании сигналов на ления внутреннее сопротивление ка- выходе элемента 26 имеется логичеспиллярного ртутно-электролитическо- кая "1". Сигнал на выходе элемента го резистора 12 начинает уменьшаться, 26 перебрасывает триггер 27 в исход- соответственно уменьшается выходной ЗО ное состояние ("О" на его выходе) сигнал усилителя 16 (участок АВ и одновременно перебрасывает триггер на фиг, 2) . На вьиодах компараторов 28, в результате чего обесточивает.и 20 при этом имеются соответст" ся реле 29, а реле 30 срабатывает1 11 1У Э венно 1 и 1, а,на выходе эле- в результате ток управления капил 1мента 26 - О". При достижении выход лярного ртутно - электролитичес-35ного сигнала усилителя 16 значения кого резистора начинает проте в точке В (фиг. 2) на выходе кать через элементы схемы слекомпаратора 20 имеется "1",ана выходе дующим образом: компаратора 19 - соответственно "0" .и+и(и г 3)гСигнал на выходе усилителя 16 кая "1" (точка С на фиг. 2). В репри таком направлении токатока возрас- эультате происходит перебрасывание тает и при достижении значения 0 триггера 27, включается реле 29, а на вьиоде компарато а 19р р 9 имеетсяреле 30 остается в включенном сос.45"1", а на вьиоде компаратора 20 -тоянии. Таким образом, реле 29 и 30 соответственно "0", П и зтостаются в включенном состоянии. выходе элемента 26 имеетсямеется логичес- Ток управления при этом течет:Н 11резистор 4 -контакты 10 -контакты 9 контакты 13 резистор 12 ю "+"(п.4) ляется "1". Реле 29 отключается, перебрасывая триггер 28, и отключает ся реле 30. Одновременно на инверсном выходе триггера 28 появляетсяположительный импульс который через емкость 32 и логические элементы При достижении вьиодного сигнала .на выходе компаратора 19 имеется "О", а на выходе компаратора 20- "1". На выходе элемента 26 при этом- имеется сигнал "1". Триггер 27 перебрасывается и на его выходе появНачальное значение на выходе усилителя 16 до запуска устройства в работу может быть меньше цщ(фиг.2), При данном направлении тока управления (в соответствии с п.1), когда выходной сигнал усилителя 16 начинает возрастать, при переходе входного сигнала компаратора 19 от значения 1св до значения 0Ю и00 ,на выходе компаратора вместо логического фО" имеется логическая "1", а на выходе компаратора 20 - "1", так как компаратор 19 выполнен неинверсным, а компаратор 20 - инверсным.этом на выходе элемента 26 будет"0". Так как триггер 27 срабатывает при положительном перепаденапряжения на его входе, то он со храняет свое исходное состояниеи поэтому реле 29 и 30 остаются висходном состоянии и сигнал управления продолжает протекать в том женаправлении (исходном) через элементы, 1 О указанные в п. 1, и выходной сигнал усилителя растет во времени.При достижении значения Цц а 1ЭЬВ" Ой. Вти(фиг, 2) на выходе компаратора 20имеется логический "0", а на выходе 15 компаратора 19 - "1". При таком.сочетании на выходе элемента 26 имеется положительный перепад импульса,при котором срабатывает триггер27 и включается реле 29. В резуль тате включаются контакты 9 и размыкаются контакты 8. Ток управления течет в обратном направлении:33 и 34 поступает на базу ключевыхтранзисторов и контакты реле 31 размыкаются, Таким образом, схема возвращается в исходное состояние.Для обеспечения трапецеидальногозакона изменения выхсдной характеристики программно-управляющего устройства в схеме предусмотрено реле 23с разомкнутыми. 17 и замыкающимиконтактами 18, которые нключены навыходе устройства, причем контакты17 включены непосредственно к выходу усилителя 16, а контакты 18включены к источнику опорных сигналовясп. Общая точка контактовап1517 и 18 подключена к входной клеммеустройства.Катушка реле 23 включена последовательно с источником питаниячерез параллельные цепи, одна из20которых образована замыкающим контактом 21 реле 29 и размыкающимконтактом 22, а другая - замыкающимконтактом 24 и размыкающим конУтатом 25 реле 29.В интервале времени 0 - 1 навыходе устройства имеется сигнал,поступающий непосредственно с выхода усилителя 16, На этом участкеконтакты 21 и 24 разомкнуты, реле М23 находится в обесточенном состоянии. При достижении выходного сигнала усилителя 16 значения О и (фиг.2)включается реле 29, замыкаются кснтакты 21 и срабатывает реле 23 ;при 35этом контакты 17 размыкаются, аконтакты 18 замыкаются) и на выходустройства поступает непосредственносигнал ап, акинтервале времени 1- 2 на 40выход устройства поступает сигналЦ и, так как при изменении выходЙ пп,пегного сигнала усилителя 16 от значения 1до 0 и от значения 0 з до1 с катушка реле 23 остается в нключенном состоянии,На участке АВ включается реле29, замыкаются контакты 21 и 22,а на участке ВС включается реле 30,т.е. замыкаются контакты 24 и 25, 0и таким образом на участке ,-сбеспечинается непрерывное включенноесостояние реле 23, так как на этоминтервале ток через обмотку релетечет через контакты 21 и 22 либо24 и 25, т.е. на выходе устройствасигнал равенНа участке 1-13 включается Реле29, размыкаются контакты 22 и отключается реле 23, при этом контакт18 размыкается, а контакт 17 замыкается и на выход устройства сновапоступает сигнал с выхода усилит ля 16,При помощи резисторов 1-4 регулируется скорость подъема и спадавыходной характеристики, т.е. скорость изменения выходной величины во времени.Таким образом, по всем основнымпоказателям предлагаемое устройство обладает принципиальными техни-ческими преимуществами по сравнению с прототипом; линейный законизменения выходной величины, тождественный изменению, например, температуры, независимость выходногосигнала от колебаний напряжения ичастоты сети питания точности устакалки температуры (не менее 1%),возможность регулирования времениподъема, постоянного уровня и времени спада уровня температуры безвведения дополнительных программи элементов в схему, полная автоматизация процесса управления,Благодаря перечисленным преиму- ществам улучшается качество выра,шнаемых кристаллов и уменьшается количество отбракованных кристаллов. При стоимости одного монокристалла 3,5-6 тыс.руб. уменьшение брака на 10% позволяет получить экономический эффект от использования одной установки около 12 тыс. Руб, Кроме того, высвобождается обслуживающий персонал, что дает экономический эффект 1,4 тыс. Руб. Суммарный экономический эффект от использования одной установки составит 13,5 тыс, руб.161919 Фит оставитель Л, Птенцоваехред О. Ващишина С. Тимохина Подпис омитета СССРоткрытийая наб., д. 4/5 лиал ППП "Патент", г. Ужгород,оектная, 4 каз 3967/49 ВНИИПИ по д 113035, М