Устройство для регулирования температуры

Номер патента: 938269

Автор: Алейников

ZIP архив

Текст

ОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскихСоциалистическихреспублик и 938269(51)М. Кл. С 05 О 23124 Гоеударстееииый койитет СССР ио аелвм иваоретеиий и открытийДата опубликования описания 23. 06,82 7А. Ф, Алейниковю - Специальное опытное проектно-конструкторс отехнологическое бюро Всесоюзной ордена Ле какй)(емии ,сельскохозяйственных наук ий. В. И. Ленина(51) УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕГУЛИРОВАНИЯ ТЕМПЕРАТУРЪ Изобретение относится к измерительной технике и может быть использованодля контроля и регулирования физических величин с помощью датчиков, выходным параметром которых является со"противление, таких, например, как6терморезистор,Известно устройство, содержащеемостовую схему с терморезисторами, задатчик температуры, исполнительныйтоорган и источник опорного напря"жения 113.Однако данное устройство обладаетмалой.,разрешающей способностью, таккак повышение чувствительности в.этом устройстве ограничено допустимой величийой измерительного тока,протекающего по терморезистору,Наиболее близким по техническойсущности к предлагаемому является устройство, содержащее термочувствитель"ный элемент, например, терморезистор, накопительный элемент, например,конденсатор, и источник опорного на" 2, пряжения, задатчики температуры верх" него и нижнего пределов, нуль-орган генератор импульсов, коммутатор, имеющий в своем составе первый электронный ключ, через который конденсатор подключен к источнику опорного напряжения, второй электронный ключ, подключенный к входу нуль-органа и третий электронный ключ, через который конденсатор подключен к входу нуль"органа, триггеры, элемент совпадения и исполнительный орган,Известное устройство обладает вы" сокой чувствительностью и малой погрешностью за счет нагрева измери" тельным током терморезистора 2.Однако при наличии дестабилизи" рующих факторов известное устройст" во обладает низкой точностью, так как вариации таких элементов, как конденсатор., источник опорного напряжения, нуль-орган и т.д. оказывают влияния на погрешность контроля и регулирования температуры.3 93826Цель изобретения - повышение точ-:ности устройства при наличии дестабилизирующих факторов.Поставленная цель достигаетсятем, что в устройство, содержащеетермодатчик, задатчик температуры,источник опорного напряжения, нако"пительный конденсатор, нуль"орган,генератор импульсов, Формировательимпульсов, первый электронный ключ,через который первый вывод накопительного конденсатора соединен спервым выводом источника опорногонапряжения, второй вывод которогосоединен с вторым выводом накопительного конденсатора, а также с первым входом нуль-органа и через второйэлектронный ключ - с вторым входомнуль-органа, управляющие входы первого и второго электронного клюца сое,динены с первым выходом формирователяимпульсов, третий электронный ключ,через который первый вывод накопительного конденсатора соединен с вторымвходом нуль-органа, а управляющийвход третьего электронного ключа свторым выходом формирователя импуль.сов, вход которого соединен с выходомгенератора импульсов, а также исполнительный орган, введены первый и вто,рой элементы И, четвертый и пятыйэлектронные ключи, блок вь 1 деленияимпульсов и цифровой блок сравнения,причем термодатчик и задатчик температуры соответственно через четвертый и пятый электронные ключи соединены с первым выводом накопительного конденсатора, а управляющиевходы четвертого и пятого электронныхключей соединены соответственно стретьим и четвертым выходами Форми"" 40рователя импульсов, а пятые и шестыевыходы которого соединены соответст"венно с первым и вторым входами бло"ка выделения импульсов, третий и четвертыи входы которого соединены с выч45ходом нуль-органа, а выходы. блокавыделения импульсов соединены черезпервый и второй элементы И соответственно,с входами цифрового блока срав"нения, выход которого подключен квходу исполнительного органа, причемвторые входы первого и второго элементов И соединены с выходом генератора импульсов,Кроме того, формирователь импуль"Сов содержит делитель на два, тре"тий и четвертый элементы И, дели"тель на целое число, включенный на 94входе формирователя, причем прямой выход делителя на целое цисло сое- динен с входами третьего и четверто го элементов И, входом делителя на два и выходом формирователя, а ин-, версный выход делителя на целое число - с первым выходом формирователя импульсов, прямой выход делителя на два соединен с пятым выходом фор" мирователя и с вторым входом четвертого элемента И, выход которого соединен с четвертым выходом формирователя, а инверсный выход делителя на два соединен с шестым выходом Формирователя и с вторым входом третье.го элемента И, выход которого соеди" нен с третьим выходом формирователя.При этом блок выделения импульсов содержит пятый и шестой элементы И, входы одного из которых соединены с первым; и третьим входами блока, а входы другого - с вторым и четвертымвходами блока, выходы которого являются выходами элементов И.На фиг. 1 приведена блок-схемаустройства для измерения температурына Фиг. 2 " эпюры напряжений.Устройство содержит накопительный конденсатор 1, коммутатор 2,выполненный на электронных ключах 37, источник 8 опорного напряжения,термодатчик 9, задатчик 10 температуры, генератор 11 импульсов,формирователь 12 импульсов, состоящий из делителя 13 на целое число,с прямым 1 ч и инверсным 15 выходами, третий и четвертый элементыИ 16, 17 и делителя 18 на два,с прямыми 19 и инверсными 20 выходами,нуль-орган 21, блок 22 выделения импульсов, выполненный на первом ивтором элементах И 23, 24, и пятыеи шестые элементы И 25 и 26, цифровой блок 27 сравнения и исполнительный орган 28.Кроме того,.потенциальный входнуль-органа 21 соединен через второй электронный ключ 7 с тоцкой нулевого потенциала 29,с которой также соединены вывод термодатчика 9,задатчика 10 температуры, вывод накопительного конденсатора 1, одиниз выводов источника 8 и непотенциальный вход нуль-органа 21,Устройство работает следующимобразом.Логика работы Формирователя 12импульсов построена так, что с помо.щью электронных ключей 3-7, источ269 6йодключить к нему то термодатчик 9,то задатчик 10 температуры,При рассмотрении работы ключей 3-7коммутатора принято, что наличие положительного напряжения на управляю"щем электроде ключа приводит его всостояние замкнуто, а отсутствие - вположение разомкнуто. Поэтому в интерьвалах со- й,2, й - й,г(фиг.2 з,ф, пер"вый и второй электронные ключи 3,7замкнуты, 4-6 разомкнуты) конденсатор 1 заряжается до величины напря"щения источника 8, в интервале В - 12 +(фиг.2 з, четвертый и третий электронные ключи 4, 6 замкнуты, остальные - разомкнуты) разряжается черезтермодатчик 9, а в интервале 1 5 - й.разряжается через задатцик 10 температурыпятый и третий электронный ключи 5, 6 замкнуты, остальныеразомкнуты).Так как второй электронный ключ 7в момент заряда накопительного конден 4сатора закорачивает входы нуль-орга"на 21, то на его вход поочередно пос"тупают импульсы, характеризующие разряд накопительного конденсатора черезтермодатчик 9, (фиг, 2 и,интервалВ,1- й и через задатчик 10 температуры 0 Фиг.2 и, интервал 5" й 6)Соответственно, на выходе нуль-органа 21 периодически формируются импульсы, длительность которых находится в однозначной зависимости и отвеличины сопротивления термодатчи. ка 9 (фиг,2 к, й- й) и величинысопротивления задатчика 10 температуры (Фиг.2 к, е- с), На выхо"де же первого элемента И 23 блока 22выделения импульсов выделяются импульсы, длительность которых про"порциональна величине сопротивлениязадатчика температуры (фиг.2 л у" С)а на выходе второго элемента И 24 величине сопротивления термодатчика 9 (Фиг.2 м, С - сз), Блоквыделения импульсов выделяет одно"типные импульсы, длительность которых преобразуется в код с помощьюэлементов И 25 и 26. 5 938ника 8 опорного напряжения, генератора 11, нуль-органа 21 на выходе последнего в различные промежутки времени последовательно формируются импульсы, длительность которых зависит от величин сопротивлений термодатчика 9 и задатцика 1 Отемпературы. Затем эти импульсы спомощью блока 22 выделения импульсови Формирователя 12 импульсов разделяются по отдельным каналам, преобразовываются в код при посредствегенератора 11 импульсов и пятых ишестых элементов И 25 и 26.Коды, несущие информацию о значении величин сопротивлений термоДатчика и задатцика температуры срав,ниваются в цифровом блоке 27 сравне"ния, на выходе которого формируетсякод характеризующий разность величины сопротивлений термодатцика 9 изадатчика 10 температуры.Этот код является как бы сигналомрассогласования системы регулирования и определяет работу исполнитель- щ 5ного органа. Генератор 11 формируетпрямоугольные импульсы опорной частоты (Фиг,2 а ), которые делятся делителем 13 частоты на целое число, напрямом 14 и инверсном 15 выходе зокоторого Формируются управляющие импульсы (фиг.2 б,а, соответственноинтервалы йо- с, фиг,2 в,Фиг,2 б). 35Длительность импульсов выбирается такой, чтобы за заданный промежуток времени накопительный конденсатор успел зарядиться до величины источника опорного напряжения и полностью разрядиться через термодатчик 9 и задатчик 10 температуры. С прямого выхода делителя 13 частоты импульсы поступают на вход делителя частоты на два, на прямом 19 и инверсном 20 выходе которой формируются импульсы длительностью йо- с,(фиг,2 г,д) соответственно. Эти импульсы поступают на один из входов элементов И 16, 17 на другие входы которых поступают50 импульсы с делителя 13 частоты в результате чего на выходе третьего и четвертого элементов И 16, 17, (фиг.2 е интервал С- С 4 Фиг,.2 ж, интервал й 5- й ) формируется импуль"1 55 сы соответственно позволяющие четвертым и пятым электронным ключам 4 и 5 коммутатора 2 во время разряда накопительного конденсатора 7 На фиг. 2 н представлен выходной сигнал шестого элемента И 26, а на фиг, 2 о - выходной сигнал пятого элемента 25. Цифровой блок 27 сравнения выделяет информационный разностный сигнал рассогласования, (Фиг. 2 и ), который управляет испол" нительным органом 28,938269 Предлагаемое устройство можетбыть использовано как для контроля,так и для регулирования температуры,в последнем случае исполнительныйорган по сигналу с цифрового блока 527 сравнения воздействует на объектнагревая или охлаждая его,Техническим преимуществом предлагаемого устройства является болеевысокая точность контроля и регулирования при наличии дестабилизирующих факторов. Это достига"ется за счет того, цто в формировании сигнала, характеризующего температуру объекта и в формированиисигнала задатцика участвуют одни и.те же элементы, такие как исполнительный конденсатор, нуль-орган,источник опорного напряжения.Время формирования сигнала рассогласования выбрано таким, что параметры элементов не успевают измениться вследствие их инерции, налримертепловой,и значения величин остаютсяодинаковыми как прй формировании 25сигналов от термодатчика, так и приформировании сигнала от задатчикатемпературы. Хотя в течение времениэксплуатации устройства характеристики элементов будут изменяться, но 30изменения не оказывают влияния напогрешность измерения. В данном случае отпадает необходимость в примене"нии, например, стабильного источникаопорного напряжения, конденсатораи твиде Формула изобретения Устройство для регулирования температуры, содержащее термодатчик, задатчик температуры, источник опорного напряжения, накопительный конденсатор, нуль-орган, генератор импульсов, формирователь импульсов, первый электронный ключ, через который первый вывод накопительного конденсатора соединен с первым выводом источника опорного напряжения, второй вывод которого соединен с вторым выводом накопительного конденсатора, а также с первым входом нуль- органа и через второй электронный ключ с вторым входом нуль-органа, управляющие входы первого и второго55 электронного ключа соединены с первым выходом формирователя импульсов, третий электронный ключ, через который первый вывод накопительного конденсатора соединен с вторым входом нуль-органа, а управляющий вход третьего электронного клюца - с вторым выходом Формирователя импульсов, вход которого соединен с выходом генератора импульсов, а также исполнительный брган, о т л и ц а ю щ е ес я тем, цто, с целью повышения точности устройства при наличии дестабилизирующих Факторов, в неговведены первые и второй элементы И, четвертый и пятый электронные ключи, блок выделения импульсов и цифровой блок сравнения, причем термодатчик и задатчик температуры соответственно через четвертый и пятый электронные ключи соединены с первым выводом накопительного конденсатора, ауправляющие входы четвертого и пятого электронных ключей соединены соответственно с третьим и четвертымвыходами формирователя импульсов,пятые и шестые выходы которого соединены соответственно с первым ивторым входами блока выделения импульсов, третий и четвертый входы ко"торого соединены с выходом нуль-органа, а выходы блока выделения импульсов соединены через первый и второйэлементы И соответственно с входамицифрового блока сравнения, выход которого подключен к входу исполнительного органа, причем вторые входы первого и второго элементов Исоединены с выходом генератора им" пульсов.2. Устройство по п.1, о т л и ч аю щ е е с я тем, что формирователь импульсов содержит делитель на два, третий и четвертый элементы И, делитель на целое число, включенный на входе формирователя, причем прямой выход делителя на целое число соединен с входами третьего и четвертого элементов И, входом делителя на два и вторым выходом Формирователя, а инверсный выход делителя на целое число - с первым выходом формирователя импульсов, прямой выход делителя на два соединен с пятым выходом формирователя и с вторым входом четвертого элемента И, выход которого соединен с четвертым выходом формирователя, а инверсный выход делителя на два соединен с шестым выходом формирователя и с вторым входом третьего элемента И, выход которого соединен с третьим выходом формирователя.10 Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССРМ 463952, кл. О 05 О 23/19 1970. 2, Авторское свидетельство СССРпо заявке Р 2595264/18-24,кл. 6 05 О 23/24, 1978 (прототип),9 9382693. Устройство по пп.1 и 2 , о тл и ч а ю щ е е с я тем, что блок выделения импульсов содержит пятый и шестой элементы И, входы одного из которых соединены с первым и третьим входами блока, а входы другого, с вторым и четвертым входами блока, выходами которого:являются выходы элементов И.

Смотреть

Заявка

2967272, 05.08.1980

СПЕЦИАЛЬНОЕ ОПЫТНОЕ ПРОЕКТНО-КОНСТРУКТОРСКО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЕ БЮРО ВСЕСОЮЗНОЙ ОРДЕНА ЛЕНИНА АКАДЕМИИ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ НАУК ИМ. В. И. ЛЕНИНА

АЛЕЙНИКОВ АЛЕКСАНДР ФЕДОРОВИЧ

МПК / Метки

МПК: G05D 23/24

Метки: температуры

Опубликовано: 23.06.1982

Код ссылки

<a href="https://patents.su/6-938269-ustrojjstvo-dlya-regulirovaniya-temperatury.html" target="_blank" rel="follow" title="База патентов СССР">Устройство для регулирования температуры</a>

Похожие патенты