CS254364B1 - Zařízení pro regulaci teploty cirkulačního vzduchu Opravárenských strojů - Google Patents

Abstract

Řešeni se týká zařízení pro regulaci teploty cirkulačního vzduchu úpravárenských strojů. Podstatou řešení je, že spínací obvod spíná napájení topných tyčí podle hodnoty vstupního regulačního napětí o jedné regulační periodě, vždy na určitý počet intervalů, na které je regulační perioda rozdělena. K přepínání dochází pouze při průchodu napájecího napětí nulou. Zařízení je s výhodou možno využít při konstrukci úpravárenských strojů.

Description

(54) Zařízení pro regulaci teploty cirkulačního vzduchu Opravárenských strojů

Řešeni se týká zařízení pro regulaci teploty cirkulačního vzduchu úpravárenských strojů. Podstatou řešení je, že spínací obvod spíná napájení topných tyčí podle hodnoty vstupního regulačního napětí o jedné regulační periodě, vždy na určitý počet intervalů, na které je regulační perioda rozdělena. K přepínání dochází pouze při průchodu napájecího napětí nulou. Zařízení je s výhodou možno využít při konstrukci úpravárenských strojů.

Vynález se týká zařízení pro regulaci teploty cirkulačního vzduchu úpravárenských strojů, jako napínacích sušicích a fixačních strojů, vybavených odporovým ohřívačem pro ohřev cirkulačního vzduchu.

Při provozu úpravárenských strojů je za technologického hlediska žádoucí, aby bylo možno změnou elektrického příkonu elektrických ohřívačů regulovat teploty různých pracovních medií, jako jsou například teplota cirkulačního vzduchu, teplota barvicí lázně a podobně.

Za tímto účelem jsou stroje vybavovány různými typy regulátorů, které svou akčni veličinou působí na regulační člen.

Dosud používané zařízení používají jako regulačního členu zapojení stykačů, které přímo ovládají odporová topná tělesa ohřívačů.

Nevýhodou těchto zařízení však je, že jsou vzhledem k omezené rychlosti spínání stykačů nevhodná pro náročné aplikace. Jinou nevýhodou je nízká životnost stykačů a z toho plynoucí částá poruchovost zařízení.

Jsou známa i zařízení, používající jako regulačního členu výkonové tyristory nebo triaky, které jsou většinou fázově řízeny.

Nevýhodou těchto zařízení je nutnost používání odrušovacích členů a přílišná složitost zařízení. Další nevýhodou těchto zařízení· pak je, že nebývají uzpůsobena pro řízení vstupním číslicovým signálem.

Uvedené nevýhody dosavadního stavu techniky do značné míry odstraňuje zařízení pro regulaci teploty cirkulačního vzduchu úpravárenských strojů podle vynálezu, jehož podstatou je, že je tvořeno prvním čítačem, spojeným svým prvním vstupem s výstupem Schmidtova klopného obvodu, se vstupem zdvojovače kmitočtu a se vstupem děličky kmitočtu, svým druhým vstupem s výstupem prvního monostabilního klopného obvodu, se vstupem druhého monostabilního klopného obvodu a s nastavovacím vstupem řídicího klopného obvodu a svými výstupy jednotlivě s prvním až čtvrtým vstupem obvodu negovaného součtu, druhý monostabilní klopný obvod je spojen svým výstupem s druhým vstupem prvního obvodu negovaného součinu, spojeného svým prvním vstupem s výstupem obvodu negovaného součtu a svým výstupem s nulovacím vstupem řídicího klopného obvodu, výstup děličky kmitočtu je spojen se vstupem prvního monostabilního klopného obvodu, výstup prvního čítače je spojen s hodinovým vstupem řídicího klopného obvodu, výstup zdvojovače kmitočtu je spojen se vstupem třetího monostabilního klopného obvodu, jehož výstup je spojen s druhým vstupem druhého obvodu negovaného součinu, druhý obvod negovaného součinu je spojen svým prvním vstupem s výstupem oscilátoru a svým výstupem s druhým vstupem třetího obvodu negovaného součinu, který je spojen svým prvním vstupem s výstupem řídicího klopného obvodu a svým výstupem s neinvertujícím vstupem výkonového operačního zesilovače, spojeného svým výstupem s primárním vinutím oddělovacího impulzního transformátoru, jehož první sekundární vinutí je připojeno svým prvním vývodem přes první diodu k prvnímu řídicímu vstupu spínacího obvodu a svým druhým vývodem k druhému vývodu spínacího obvodů a jehož druhé sekundární vinutí je připojeno svým prvním vývodem k druhému vývodu spínacího obvodu a svým druhým vývodem přes druhou diodu k druhému řídicímu vstupu spínacího obvodu, přičemž spínací obvod a s ním do serie zapojená odporová zátěž jsou připojeny ke svorkám napájecího napětí, vstup Schmidtova klopného obvodu je spojen s výstupem vstupního operačního zesilovače, jehož neinvertujicí vstup je spojen se sekundárním vinutím vstupního transformátoru, připojeného svým primárním vinutím ke vstupním svorkám napájecího napětí.

Výhodné přitom je, jestliže je zařízení opatřeno druhým čítačem spojeným svými výstupy jednotlivě se vstupy prvního čítače a současně jednotlivě s prvním až čtvrtým vstupem čtvrtého obvodu negovaného součinu, jehož vstup je spojen s druhým vstupem pátého obvodu negovaného součinu, spojeného svým prvním vstupem s výstupem analogově číslicového převodníku a svým prvním výstupem se vstupem druhého čítače, přičemž nulovací vstup druhého čítače je spojen s výstupem druhého monostabilního klopného obvodu. Přitom může být spínací obvod tvořen s výhodou buči antiparalelním zapojením prvního a druhého tyristoru, nebo triakem.

Výhody zařízení pro regulaci teploty cirkulačního vzduchu úpravárenských strojů podle vynálezu spočívají zejména v jeho jednoduchosti, přesnosti, spolehlivosti a dlouhé životnosti. Další výhodou tohoto zařízení je, že neruší okolí a umožňuje řízení jak‘normalizovaným analogovým signálem, tak číslicovým signálem ve tvaru binárního kódu, který může být generován například mikropočítačem.

Zařízení podle vynálezu bude dále podrobněji popsáno podle přiložených výkresů, kde na obr.1 je první příkladné provedení zařízení pro regulaci teploty cirkulačního vzduchu úpravárenských strojů řízené analogovým signálem a na obr. 2 je druhé příkladné provedení zařízení pro regulaci teploty cirkulačního vzduchu úpravárenských strojů, řízené číslicovým signálem ve tvaru binárního kódu.

První příkladné provedení zařízení podle vynálezu je znázorněno na obr. 1. Zde je první čítač 2 spojen svým prvním vstupem (CD) s výstupem Schmidtova klopného obvodu 2_, se vstupem zdvojovače 2 kmitočtu a se vstupem děličky £ kmitočtu, svým druhým vstupem (L) s výstupem prvního monostabilního klopného obvodu 5, se vstupem druhého monostabilního klopného obvodu _6 a s nastavovacím vstupem Q řídicího klopného obvodu 2 ^a svými výstupy A2, B2, C2, D2 jednotlivě s prvním až čtvrtým vstupem obvodu _8 negovaného součtu. Druhý monostabilní klopný obvod 2 j^e spojen svým výstupem s druhým vstupem X prvního obvodu 9_ negovaného součinu, spojeného svým prvním vstupem Y s výstupem obvodu 2 negovaného součtu a svým výstupem s nulovacím vstupem R řídicího klopného obvodu 7_. Výstup děličky 4_ kmitočtu je spojen se vstupem prvního monostabilního klopného obvodu 2· Výstup BO prvního čítače 2 je spojen s hodinovým vstupem CL řídicího klopného obovdu ]_.

Výstup zdvojovače 2 kmitočtu je spojen se vstupem třetího monostabilního klopného obvodu IQ, jehož výstup je spojen s druhým vstupem £ druhého obvodu 11 negovaného součinu. Druhý obvod 11 negovaného součinu je spojen svým prvním vstupem J s výstupem oscilátoru 12 a svým výstupem s druhým vstupem K třetího obvodu 13 negovaného součinu, který je spojen svým prvním vstupem Q řídicího klopného obvodu Ί_ a svým výstupem s neinvertujícíra vstupem výkonového operačního zesilovače 22' spojeného svým výstupem s primárním vinutím oddělovacího impulsního transformátoru 15.

Sekundární vinutí oddělovacího impulsního transformátoru 15 je přes první diodu 16 a druhou diodu 17 spojeno s řídicími vstupy spínacího obvodu 18, který je v sérii s odporovou zátěží 19 připojen ke vstupním svorkám 20 napájecího napětí. Vstup Schmidtova klopného obvodu 2 je spojen s výstupem vstupního operačního zesilovače 21, jehož neinvertující vstup je spojen se sekundárním vinutím vstupního transformátoru 22, jehož primární vinutí je připojeno ke vstupním svorkám 20 napájecího napětí.

Vstupy Air 22, Cl/ Dl prvního čítače 2 jsou jednotlivě spojeny jednak s výstupy A2,

22' 22, D2 druhého čítače 23, jednak s prvním až čtvrtým vstupem čtvrtého obvodu 24 negovaného součinu. Vstup Al druhého čítače 23 je spojen s výstupem pátého obvodu 25 negovaného součinu, spojeného svým druhým vstupem M se vstupem čtvrtého obvodu 24 negovaného součinu a svým prvním vstupem N s výstupem analogově číslicového převodníku 26. Spínací obvod 18 je tvořen antiparalelním zapojením prvního tyristoru 27 a druhého tyristoru 28.

Na obr. 2 je znázorněno druhé příkladné provedení zařízení podle vynálezu, vytvořené tak, aby je bylo možno řídit číslicovým signálem ve tvaru binárního kódu. Rozdíl oproti prvnímu příkladnému provedení z obr. 1 spočívá v tom, že vstupy Al, 22, Cl a Dl prvního čítače tvoří současně vstupy zapojení, na které jsou pak přímo připojeny neznázorněné obvody například mikropočítače. Obvody pro převedení analogového signálu do binárního kódu tvořené zapojením druhého čítače 23, čtvrtého a pátého pbvodu 24 a 25 negovaného součinu a analogově číslicového převodníku 26, tak v tomto provedení odpadají. Sekundární vinutí vstupního transformátoru 22 je připojeno ke vstupním svorkám usměrňovače 29.

V činnosti zařízení pro regulaci teploty cirkulačního vzduchu úpravárenských strojů podle vynálezu je odporová zátěž 22' tvořená například topnými tyčemi, připojena k elektrické síti na svorkách 20 napájecího napětí přes spínací obvod 22» tvořeny například antiparalelním zapojením prvního a druhého tyristoru 2 7 a 28. První a druhý tyristor 27 a 28 jsou zapínány sérií impulsů, přiváděných do řídicích vstupů spínacího obvodu 22' ^c°ž jsou v příkladném provedení řídicí elektrody prvního a druhého tyristoru 27 a 22' přes oddělovací impulsní transformátor 15 a první a druhou diodou 16 a 17 z výkonového operačního zesilovače 14.

První a druhý tyristor 27 , 28 jsou zapínány při průchodu napájecího napětí nulovou hodnotu.

Sledování průchodu napětí nulovou hodnotou je zajištěno pomocí vstupního operačního zesilovače 21, který mění své výstupní napětí na opačné vždy při každém průchodu vstupního napětí nulovou hodnotou.

Vlastní regulace elektrického příkonu probíhá cyklicky, to znamená, že vždy je v rozmezí jedné regulační periody odporová zátěž 19 po několik intervalů spínacím obvodem 18 připojena ke svorkám 20 napájecího napětí a několik intervalů je od nich spínacím obvodem 18 odpojena. Počet intervalů v každé regulační periodě je konstantní a je dán použitou děličkou £ kmitočtu a v závislosti na ní zvolenými prvním a druhým čítačem 2 ^a 23.

Zvolí-li se v příkladném provedení dělička £ kmitočtu tak, aby dělila šestnácti, budou první a druhý čítač 2 ^a 23 čtyřbitové se šestnácti definovatelnými stavy a počet intervalů v jedné regulační periodě bude šestnáct. Poměr počtu stavů, kdy je spínací obvod 22 ^v jedné regulační periodě sepnut k počtu stavů, kdy je v téže regulační periodě rozepnut, je dán velikostí napětí na vstupních svorkách analogově číslicového převodníku 26, přičemž toto napětí odpovídá velikosti regulační odchylky teploty cirkulačního vzduchu.

Analogově číslicový převodník 26 má přitom převod nastaven tak, aby maximálnímu napětí na jeho vstupníoh svorkách odpovídal takový výstupní kmitočet, který za čas jedné regulační periody právě naplní druhý čítač 23 na maximální možný stav. Aby při náhodném zvýšení vstupního napětí analogově číslicového převodníku 26 nedošlo k přeplnění druhého čítače 23 a tím i k chybné funkci zařízení, je maximální možný stav blokován zapojením čtvrtého a pátého obvodu 24 a 25 negovaného součinu.

Z děličky £ kmitočtu se signál přivádí do prvního a druhého monostabilního klopného obvodu 5 a 6, které vytvářejí vhodnou časovou posloupnost impulsů pro řízení prvního a druhého čítače 2 ^a 23 a řídicího klopného obvodu 7. První čítač 2 3^e obousměrný. Jeho vstup CD slouží k čítání vzad, vstup L slouží k nastavení prvního čítače 2 ^na hodnotu přítomnou na binárních vstupech AI, Bl, £2/ Dl v okamžiku příchodu impulsu na vstup L.

Výstup BO pak indikuje dosažení nulového obsahu prvního čítače 2· ^A^Y nedocházelo k stejnoměrnému sycení neznázorněného vnějšího síťového transformátoru, který přes spínací obvod 18 napájí odporovou zátěž 22' 3^e zařízení podle vynálezu opatřeno i zdvojovačem £ kmitočtu.

Dělička £ kmitočtu a první čítač £ mění svů vnitřní stav vždy s příchodem náběžné hrany impulsu ze Schmidtova klopného obvodu 2, kdežto na výstupu zdvojovače £ kmitočtu se objevují impulsy o dvojnásobném kmitočtu než jaký je na vstupu Schmidtova klopného obvodu £. Třetí monostabilní klopný obvod 10 je spouštěn zdvojovačem £ kmitočtu a generuje krátký impuls takové čířky, aby spínací obvod 18 spolehlivě sepnul.

V první fázi činnosti zařízení vždy impuls z výstupu prvního monostabilního klopného obvodu £ nastaví první čítač 2 ^na hodnotu určenou stavem druhého čítače 23 a současně přes vstup S nastaví výstup Q řídicího klopného obvodu £ do stavu logické nuly. Sestupnou hranou impulsu z výstupu prvního monostabilního klopného obvodu £ se aktivuje druhý monostabilní klopný obvod 6, který provede nulování druhého čítače 23 přes jeho nulovaci vstup R, čímž je zajištěno, že další čítání impulsů z analogově digitálního převodníku začne od nulového stavu druhého čítače 23.

Současně se přes první obvod 2 negovaného součinu uvede výstup Q řídicího klopného obvodu 1_ do stavu logické jedničky, pokud současně jeden z výstupů A2 , B2, C2, D2 prvního čítače 2 má hodnotu logické jedničky. Jestliže tomu tak není, je první obvod 9_ negovaného součinu blokován obvodem 2 negovaného součtu a na výstupu Q řídicího klopného obvodu 2 zůstává logická nula, čímž je zajištěno, že spínací obvod 18 nemůže sepnout, je-li napětí na vstupních svorkách analogově číslicového převodníku 26 nulové.

Ma-li řídicí klopný obvod Ί_ svůj výstup Q ve stavu logické jedničky propouští třetí obvod 13 negovaného součinu impulsy z druhého obvodu 11 negovaného součinu do výkonového operačního zesilovače 14. Těmito impulsy se pak přes oddělovací impulsní transformátor 15 budí řídicí vstupy spínacího obvodu 18, což jdou například řídicí elektrody prvního a druhého tyristoru 27 a 28, ^a takto dochází ke spínání spínacího obvodu 18.

Spouštěcí imuplsy spínacího obvodu 18 jsou generovány v oscilátoru 12 a mohou spínat pouze tehdy, je-li třetí monostabilní klopný obvod 10 ve stavu logické jedničky, čímž je otevřen druhý obvod 11 negovaného součinu. Poněvadž třetí monostabilní klopný obvod 10 je aktivován do úrovně logické jedničky pouze v době průchodu napětí nulovou hodnotou může být sjbínací obvod 18 spínán pouze, když napájecí napětí ve svorkách 20 napájecího napětí prochází nulovou hodnotou.

Každý další začátek periody napájecího napětí provede snížení vnitřního stavu prvního čítače 2 ° jedničku, a to do té doby, dokud vnitřní stav prvního čítače 2 nedosáhne nulové hodnoty. V tomto stavu signál z výstupu BO prvního čítače 2 převede přes hodinový vstup CL řídicího klopného obvodu Ί_ jeho výstup Q do stavu ligické nuly a od této doby je zahrazen třetí obvod 13 negovaného součinu a spínací obvod 18 nemůže být sepnut.

Po naplnění vnitřních stavů děličky 4_ kmitočtu se aktivuje první monostabilní klopný obvod 5. a tím je umožněno spouštění nového regulačního cyklu.

V činnosti druhého příkladného provedení zařízení podle vynálezu přichází na vstupy Al, Bl, Cl, Dl prvního čítače 2 vstupní signál binárního slova, generovaný například mikropočítačem. Signálem přivedeným svorkou L neznázorněného mikropočítače se pak na mikropočítač požaduje předložení binárního slova na vstupy Al, 22» Cl, prvního čítače 2· Signál ž těchto výstupů prvního čítače 2 P^ak druhé příkladné provedení zařízení podle vynálezu zpracovává obdobně jako první příkladné provedení zařízení podle vynálezu.

Vynález je s výhodou možno využít při konstrukci úpravárenských strojů a všude tam, kde je třeba regulovat teplotu, zejména cirkulačního média.

Claims (4)

1. PŘEDMĚT VYNÁLEZU

   1. Zařízení pro regulaci teploty cirkulačního vzduchu úpravárenských strojů, vyznačující se tím, že je tvořeno prvním čítačem (1), spojeným svým prvním (CD) vstupem (CD) s výstupem Schmidtova klopného obvodu (2), se vstupem zdvojovače (3) kmitočtu a se vstupem děličky (4) kmitočtu, svým druhým vstupem (L) s výstupem prvního monostabilního klopného obvodu (5) , se vstupem druhého monostabilního klopného obvodu (6) a s nastavovacím vstupem Q řídicího klopného obvodu (7) a svými výstupy (A2, B2, C2, D2) jednotlivě s prvním až čtvrtým vstupem obvodu (8) negovaného součtu, druhý monostabilní klopný obvod (6) je spojen svým výstupem s druhým vstupem (X) prvního obvodu (9) negovaného součinu, spojeného prvním vstupem (Y) s výstupem obvodu (8) negovaného součtu a svým výstupem s nulovacím vstupem (R) řídicího klopného obvodu (7), výstup děličky (4) kmitočtu je spojen se vstupem prvního monostabilního klopného obvodu (5), výstup (BO) prvního čítače (1) je spojen s hodinovým vstupem (CL) řídicího klopného obvodu (7), výstup zdvojovače (3) kmitočtu je spojen se vstupem třetího monostabilního klopného obvodu (10), jehož výstup je spojen s druhým vstupem (H) druhého obvodu (11) negovaného součinu, druhý obvod (11) negovaného součinu je spojen svým prvním vstupem (J) s výstupem oscilátoru (12) a svým výstupem s druhým vstupem (K) třetího obvodu (13) negovaného součinu, který je spojen svým prvním vstupem s výstupem (Q) řídicího klopného obvodu (7) a svým .výstupem s neinvertujícím vstupem výkonového operační ho zesilovače (14), spojeného svým výstupem s primárním vinutím oddělovacího Impulsního transformátoru (15), jehož první sekundární vinutí je připojeno svým prvním vývodem přes první diodu (16) k prvnímu řídicímu vstupu spínacího obvodu (18) a svým druhým vývodem k druhému vývodu spínacího bovodu (18) a jeho druhé sekundární vinutí je připojeno svým prvním vývodem k druhému vývodu spínacího obvodu (18) a svým druhým vývodem přes druhou diodu (17) k druhému řídicímu vstupu spínacího obvodu (18), přičemž spínací obvod (18) a s ním do série zapojená odporová zátěž (19) jsou připojeny ke svorkám (20) napájecího napětí, vstup Schmidtova klopného obvodu (2) je spojen s výstupem vstupního operačního zesilovače (21), jehož neinvertující vstup je spojen se sekundárním vinutím vstupního transformátoru (22), připojeného svým primárním vinutím ke vstupním svorkám (20) napájecího napětí.
2. 2. Zařízení podle bodu 1, vyznačující se tím, že je opatřeno druhým čítačem (23) spojeným svými'výstupy (A2, B2, C2, D2) jednotlivě se vstupy (Al, Bl, Cl, Dl) prvního čítače (1) a současně jednotlivě s prvním až,čtvrtým vstupem čtvrtého obvodu (24) negovaného součinu, jehož vstup je spojen s druhým vstupem (M) pátého obvodu (25) negovaného součinu, spojeného svým prvním vstupem (N) s výstupem analogově číslicového převodníku (26) a svým výstupem s prvním vstupem (Al) druhého čítače (23), přičemž nulovací vstup (R) druhého čítače (23) je spojen s výstupem druhého monostabilního klopného obvodu (6).
3. 3. Zařízení podle bodu 1 nebo 2, vyznačující se tím, že spínací obvod (18) je tvořen antiparalelním zapojením prvního a druhého tyristoru (27, 28).
4. 4. Zařízení podle bodu 1 nebo 2, vyznačující se tím, že spínací obvod (18) je tvořen triakem.