Устройство для регулирования температуры

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 0 51) 4 23/19 ТЕНИ тся к системам авния температуры и ля инфракрасного СУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР О ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТ ИСАНИЕ И А ВТОРСКОМЪ/ СВИДЕТЕПЬСТ(54) УСТРОЙСТВО ДЛНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ(57) Изобретение относитоматического регулировможет быть применено. Карплюк,ов, В. М. Полищук,нюк и А. К. Лямцовьство СССР06, 1978.тво СССР3/19, 1983.Я РЕГУЛИРОВАобогрева животных. Устройство содержит цифровые датчики и задатчик температуры, задатчик временных интервалов, делитель частоты, цифровой вольтметр и обеспечивает повышение точности при расширении функциональных возможностей за счет формирования блоком памяти управляющего сигна.па на блок управления, соответствующего температурно-временным характеристикам процесса регулирования в соответствии с сигналом ошибки, сформированным вычитателем. Блок управ. пения, синхронизированный с нулем сети переменного тока, формирует ШИМ-сигнал управления, зависящий от сигнала ошибки и от величины напряжения сети. 1 з и. ф лы, 4 ил.Изобретение относится к системам автоматического регулирования температуры и может быть использовано для регулирования температуры в процессах с заданными температурно-временными характеристиками, в частности для инфракрасного обогрева животных.Цель изобретения повышение точности при расширении функциональных возможностей устройства.На фиг. 1 представлена блок-схема устройства; на фиг. 2 - 4варианты схем блока управления.Устройство для регулирования температуры содержит блок 1 синхронизации, делитель 2 частоты, цифровой задатчик 3 температуры, вычитатель 4, блок 5 памяти, цифровой датчик 6 температуры, блок 7 управления, нагреватель 8, задатчик 9 временных интервалов, цифровой вольтметр 10 Блок управления содержит (фиг. 2) входы 11 - 14 н выходы 15 и 16, счетчик 17, инвертор 18, ЙЯ-триггер 19, элемент И 20, усилитель 21, тиристорный клкзчевой элемент 22. Блоки 3, 5 и 9 представляют собой ПЗУ с занесенной в них информацией о температурно-временных характеристиках процесса, параметрах исполнительных элементов и об ьекта регулирования. Вариант выполнения блока 7, приведенный на фиг. 3 включает элемент 23 сравнения кодов, а вариант, приведенный на фиг. 4, - счетчик-умножитель 24.Устройство работает следующим образом.Блок 1 синхронизацииформирует импульсы с частотой, равной удвоенной частоте сети, с выхода делителя 2 частоты, коды, соответствующие пересчитанному в соответствующее число раз количеству импульсов блока 1 (т.е. текущему моменту времени выращивания ), поступают (с основной и дополнительной групп выходов) на адреснье входы задатчика 3 температуры и задатчика 9 временных интервалов соответственно. Задатчики 3 и 9 формируют сигналы управления (Включение, Выключение, Интенсивность) нагревателем 8, в качестве которого используются инфракрасные излучатели в соответствии с хранящейся в их памяти программой инфракрасного обогрева животных. На выходе задатчика 3 формируются сигналы, соответствующие величинам необходимых для данного возраста вырашиваемых животных (В) перегревов П = р(В).Сформированные таким образом сигналы управления (П) поступают на входы уменьшаемого вычитателя 4, а на его входы вычитаемого поступают сигналы с датчика 6 температуры, определяемые средней температурой окружающей среды в помещении выращивания в данное время . На выходах вычитателя образовывается сигнал (код), соответствующий необходимому для данного возраста В и температуры окружающей среО 15 20 25 30 35 40 45 50 55 ды Т воздействию Р (Р=Г - Т). Сигнал (код) Р поступает на блок 5 памяти, представляющий собой ПЗУ, которое по со. вокупност сигналов Р, сигналов (кодов цифрового вольтметра 10 (1), а также имеюгцейся информации о характеристиках нагревателей 8 (Х), помещения выращивания (К) и вида выращиваемых животных (Ж) формирует сигнал М, соответствующий требуемому перегреву П для данного возраста (В) в виде (Ж) выращиваемых животных в данном помещении (Б) при температуре окружающей среды (Т) и величине напряжения (Ч) питающей сети, измеренных в данный момент временидатчиком 6 и вольтметром 10. СледовательноМ == Г 1(/, Б, Ж, Ь(Р, 7) ,Сигналы, формируемые на других выходах делителя 2 частоты и задатчика 3, управляют адресными входами задатчика 9, на выходе которого образуется сигнал (Л), соответствующий длительности и времени наступления пауз в циклах обогрева, необходимых при данном возрасте вырашиваемых животных (В) данного вида (Ж) в данном помещении выращивания (Б). При этомЛ = (Г(Б, Ж, В).Временная диаграмма типичного суточного цикла воздействия формируется под управлением сигналов (кодов), поступающих с выходов делителя 2 частоты, а номер разновидности текущего цикла х и его длительностьТк) задаются другими выходами задатчика 3.Сигнал (код) М, поступает на вход 11 блока 7 управления и вызывает на его выходе 15 воздействие соответствующей величины М, интенсивности.Сигнал Л принимающий значение Лог. О либо Лог. 1, поступает на вход 12 блока 7 и производит выключение нагревателей 8 независимо от состояния других входов блока 7. Обновление информации в блоке 7 происходит под управлением делителя 2 частоты по входу 14 либо асинхронно.Блок 7 осугцествляет согласование нагревателей 8 и через входящие в его состав силовые ключи на базе тиристоров типа Т - 160 с трансформаторным управлением с выходами блока 5 памяти, задатчика 9 и блока 1. Количество полу- периодов тока, пропускаемых блоком 7 в нагреватели 8, равно величине кода Мсформированного на выходе блока 5 (вход1 блока 7).:1 ри наличии управляющего сигнала на входе 12 блока 7 (на выходе задатчика 9) импульсы тока не пропускаются блоком 7 в нагреватели 8 - формируется пауза в процессе обогрева животных. С целью экономии электрической мощности, рассеиваемой на тиристорных ключах блока 7, схемы ориентированы наширотно-импульсный метод регулирования (ШИМ), при котором число полупериодов равно величине сформированного блоком 5 кода М;, а их временное расположение зависит от схемной реализации блока 7 и от моментов перехода напряжения питающей сетичерез нуль (вход 13 блока 7). Возможные три способа размещения пропускаемых в нагрузку импульсов: все пропускаемые импульсы (М шт. М ( хр, Мр - период регулирования) размегцаются в начале периода регулирования - проходят импульсы с номерами от 1-го по М-й; все пропускаемые импульсы размещаются в конце периода регулирования - проходят импульсы с номерами от (М - М)-го по х 1-й; импульсы по возможности равномерно распределяются по всему периоду регулирования М - проходят М импульсов, размещение которых зависит от соотношения между М и М (М(Мр).Вариант блока 7 на фиг. 2 (ШИМ 1) реализует способ управления по первому или второму типу.ШИМ 1 работает следующим образом.Импульс с выхода делителя 2 частоты, воздействуя на вход 14, устанавливает триггер 19 через инвертор 18 в О и одновременно заносит в счетчик 17 выходной код блока 5 с входа 11. После этого начинается счет импульсов, поступающих на счетный вход счетчика 17 через вход 13 с блока 1, частота их равна удвоенной частоте сети. Количество разрядов счетчика 17 выбрано так, чтобы его переполнение наступало через М - М импульсов блока 1, триггер 19 устанавливается в 1, срабатывает элемент И 20 и на выход усилителя 21 начинают проходить импульсы с блока 1 (вход 13), количество которых равно Хр - (Я - М) =М. С приходом на К-вход счетчика 17 через вход 12 управляющего потенциала от задатчика 9 счетчик 17 устанавливается в О, импульсы переноса прекращаются, а следовательно, прекращаются и импульсы на выходе усилителя 21. Аналогичные возможности обеспечивает схема ШИМ 2, представленная на фиг. 3.ШИМ 2 функционирует следующим образом.Коды, формируемь 1 е блоком 5, поступают на параллельные входы А элемента 23 и сравниваются с выходными кодами счетчика 17, пересчитывающего импульсы от блока 1. Управляющий (разрешающий) потенциал на первом входе усилителя 21, соединенном с выходом элемента 23, возникает в те моменты, когда А ) В, в результате в нагрузку под управлением блока 7 будут пропущены М из 4 импульсов, размещение которых зависит от того, какой из выходов ) или ( элемента 23 поступает на вход усилителя 21. С приходом управляющего потенциала от задатчика 9 (через вход 12) на входы ) или ( элемента 23 сравне 1 О 15 20 25 30 35 40 45 50 55 ния кодов, формирование ими,1 ьсов н 1 входе уси,1 ителя 21 прскра 1 цастся, наступает пл- за в процессе регулирования.Функции равномерного распределения М импульсов по длительности периода Хр осу 1 цествляет ШИМ 3, схема которого представлена на фиг. 4.ШИМ 3 функционирует следующим образом.Код с выхода блока 5, поступаю 1 ций через вход 11 блока 7 на входы управления умножением К счетчика-умножителя 24, вызывает изменение коэффициента пересчета импульсов блока 1, что приводит к появлению на входе усилителя 21 М импульсовв (М . Нр), дл ител ьность которых равна длительности импульсов блока 1, равномерно распределенных по период регулирования. С приходом управляющего потенциала от задатчика 9 через вход 12 Олока 7 на К-вход счетчика 24, формирование импульсов на входе усилителя 21 прекращается.Тиристорный ключевой элемент 22 функционирует следующим образом.С приходом импульса ШИМ, синхронного с переходом напряжения питающей сети через О, на управляющих электродах тиристоров возникает положительное относительно их катодов отпирающее напряжение, и открывается тот из тиристоров, на аноде которого присутствует в данный момент положительное относительно катода напряжение.В следующий полупериод напряжения 1, отопрется другой из тиристоров. Ток в нагреватели 8 будет пропускаться во все М полупериодов напряжения питающей сети за период регулирования М . Схема позволяет уменьшить расход электроэнергии за счет уменьшения мощности, выделяемой на элементе 22. Угол отсечки в выходном токе не превышает 4 - 6 в связи с тем, что анодное напряжение, достаточное для включения тиристоров Т - 160, не превышает 7 10 В. Мощность, пропускаемая в нагреватели 8, может составлять величины порядка десятков киловатт,Уровень помех, создаваемый устройством, оказывается весьма низким, так как коммутация производится практически в моменты перехода сетевого напряжения через О. ШИМ 3 по сравнению с ШИМ 1 и ШИМ 2 обеспечивает возможность работы с нагревателями, тепловая инерционность которых сравнима с периодом питающей сети, при возможно равномерной расстановке импульсов по периоду регулирования Хр нагреватели не успевают сильно остыть и изменить величину своего сопротивления. Это позволяет дополнительно экономить электричес. кую мощность. ШИМ 1 позволяет организовать регулятор сразу нескольких процессов, так как счетчик служит одновремен 13359505но регистром. ШИМ 2 обеспечивает максимальную простоту, не требуя дополнительного выхода (вход 14 ШИМ 1) лелителя 2 частоты.Таким образом, устройство обеспечивает автоматическое поддержание и требуемый закон изменения температуры перегрева (11) и длительностей циклов обогрева (Т) с заданной точностью в зависимости от возраста выращиваемых животных (В) и темпе ратуры окружаюьцей среды (Т") в ланном помещении для выращивания при изменепи.ях напряжения питающей сети (1 в широких прелелах, обеспечивая при этом экономию энергетических ресурсов при повышении напряжения питающей сети, а также исключение возможностей педогрева и перегрева выращи ваемых животных при изменениях величины напряжения питающей сети.20Формула изобретения1, Устройство для регулирования температуры, содержащее цифровые датчики и задатчик температуры, вычитатель, делитель частоты, блок синхронизации, блок памяти, 25 а также последовательно включенные в сеть переменного тока блок управления и нагреватель, причем один из входов вычитателя соединен с выходом цифрового датчика температуры, а другой его вход связан с одним из выходов цифрового задатчика температуры, вход блока синхронизации соединен с сетью переменного тока. отличающееся тем, что, с целью повышения тонкости при расширении функциональных возможностей, введены залатчик временных интервалов и цифровой вольтметр, причем вхол цифрового вольтметра полключен к сети переменного тока, а его выход соединен с первым входом блока памяти, выход которого подключен к первому входу блока управления, второй, третий и четвертый входы которого соелинепы соответственно с выходами залатчика временных интервалов, блока синхронизации и первым выходом делителя частоты, второй выход которого подключен к первому входу залатчика временных интервалов, второй вход которого соединен с другим выходом цифрового залатчика температуры, соединенного входом с третьим выходом делителя частоты, вход которого подключен к выходу блока синхронизации, а второй вход блока памяти соединен с выходом вычитателя.2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что блок управления содержит счетчик, инвертор, КЬ-триггер, а также последовательно соединенные элементы И, усилитель, тиристорный ключевой элемент, причем первый вход блока связан с информационным входом счетчика, вход сброса и счетный вход которого соединены соответственно с вторым и третьим входами блока, четвертый вход которого связан с входом записи счетчика и через инвертор с К-входом КЯ-триггера, Ь-вход которого подклнчен к выходу счетчика, входы элемента И соединены с выходом К 5-триггера и третьим входом блока, а выход тиристорного ключевого элемента соединен с выходом блока.1335950 +Ет 7 оП 11 бСоставитель Г. Крейман Редактор В. Данко Техред И. Верес Корректор А. Обручар Заказ 3802/4 Тираж 863 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий13035, Москва, Ж - 35, Раушская наб., д. 4/5Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4