DE2625041A1 - DEVICE FOR PROGRAMMED CONTROL OF ONE REGULAR SIZE, IN PARTICULAR TEMPERATURE - Google Patents
DEVICE FOR PROGRAMMED CONTROL OF ONE REGULAR SIZE, IN PARTICULAR TEMPERATUREInfo
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Description
Zjednoczone Zaklady Produkcji Aparatury Naukowej, WarschauZjednoczone Zaklady Produkcji Apharmy Naukowej, Warsaw
PolenPoland
Vorrichtung zur programmierten Regelung einer Regelgröße, insbesondere der TemperaturDevice for the programmed regulation of a controlled variable, in particular the temperature
Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur programmierten Regelung einer Regelgröße, insbesondere der Temperatur auf einen Sollwert.The invention relates to a device for programmed Regulation of a controlled variable, in particular the temperature, to a setpoint.
Eine solche Vorrichtung findet Verwendung sowohl in der Automationstechnik und in Steuersystemen, als auch in der Meßtechnik.Such a device is used both in automation technology and in control systems, as well as in measurement technology.
Bekannte einfache Vorrichtungen, die für Regler von Prozeßvariablen als Funktion der Zeit entsprechend einem vorgegebenen Programm eine Sollwertgröße erzeugen, weisen gewöhnlich ein Potentiometer auf, welches über ein Getriebe und einen Antrieb mit den gewünschten Regeleigenschaften angetrieben ist. Der Sollwert ist dann der Spannungsabfall zwischen dem PotentiometerabgriffKnown simple devices used for regulating process variables Generate a setpoint value as a function of time in accordance with a predetermined program, usually have a potentiometer on, which is driven by a gear and a drive with the desired control properties. The setpoint is then the voltage drop between the potentiometer tap
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und einem der äußeren Potentiometeranschlüsse, falls das Potentiometer mit Gleichspannung gespeist wird oder der Widerstand zwischen dem Abgriff und einem äußeren Potentiometeranschluß, wenn das Reglersummiergerät vom Brückentyp ist.and one of the outer potentiometer connections, if the potentiometer is supplied with direct voltage or the resistance between the tap and an external potentiometer connection, if the controller totalizer is of the bridge type.
Eine andere Gruppe von programmierenden Vorrichtungen sind
solche mit Spannungs- oder Stromgeneratoren unter Verwendung
integrierter Schaltungen. Integrierte Schaltungen ergeben Ausgangsfunktionen mit idealer Auflösung, was einer ihrer fundamentalen
Vorteile ist.Another group of programming devices are
those with voltage or current generators using
integrated circuits. Integrated circuits give output functions with ideal resolution, which is one of their fundamental advantages.
Die erwähnten Techniken erfüllen jedoch nicht gleichzeitig alle Ansprüche, nämlich hohe Auflösung, Zusammenarbeitsmöglichkeit
mit beliebigen Fühlerelementen, WiederhoJ-barkeit der Sollwertgröße
in der Zeit, Unabhängigkeit des Sollwertes von der Umgebungstemperatur, Möglichkeit der Programmunterbrechung für einen
beliebigen Zeitraum und Programmfortsetzung nach diesem Zeitraum sowie leichte Einsteilbarkeit der Programmanfangs- und -endbedingungen.
Solche Ansprüche werden unter anderem an Regelungen gestellt, welche mit Kalorimetern arbeiten.However, the techniques mentioned do not meet all requirements at the same time, namely high resolution, possibility of collaboration
with any sensor elements, repeatability of the setpoint value over time, independence of the setpoint from the ambient temperature, the possibility of program interruption for any period and continuation of the program after this period as well as easy setting of the program start and end conditions. Such demands are made, among other things, of regulations that work with calorimeters.
Die Spannungs-oder die Stromgeneratoren erfüllen praktisch nur die erste Bedingung , welche hohe Auflösung betrifft. Sie sind nicht im Stande, die übrigen Bedingungen zu erfüllen, wie z.B. Zusammenarbeit mit beliebigen Fühlern oder Programmunterbrechungsmöglichkeit oder aber erfüllen teilweise einige dieser Bedingungen nur mit komplizierten Schaltungen. Aus den genannten Gründen ist die Anwendung von Stromgeneratoren daher beschränkt.The voltage or the current generators practically only fulfill the first condition concerning high resolution. You are unable to meet the other conditions, such as Cooperation with any sensors or the possibility of program interruptions, or they partially meet some of these conditions only with complicated circuits. For the reasons mentioned, the use of power generators is therefore limited.
Mehr universell sind die Systeme mit Potentiometer, die zwar
grundsätzlich die Bedingung hoher Auflösung nicht erfüllen, jedoch imstande sind, die Mehrheit der übrigen Bedingungen mit
einigen Beschränkungen zu erfüllen. Diese Systeme kennzeichnet vor allem die Abhängigkeit des Sollwertwiderstandes von der Umgebungstemperatur,
im günstigsten Fall in der Größenordnung vonThe systems with potentiometers are more universal, though
generally fail to meet the high resolution condition, but are able to use the majority of the remaining conditions
to meet some restrictions. Above all, these systems characterize the dependence of the setpoint resistance on the ambient temperature, in the best case in the order of magnitude of
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100 ppm, erschwerte Einstellung der Programmanfangsbedingungen, ungünstige übertragungslose Einflüsse bei Änderung der Programmrichtung und begrenzte Potentiometerlebensdauer.100 ppm, difficult setting of the program start conditions, unfavorable non-transmission influences when changing the program direction and limited potentiometer life.
Die Anwendung dieses Systemtyps bleibt daher auf Industrieregelungen beschränkt, bei welchen eine TemperaturStabilität von mehr als 1 C nicht erforderlich ist.The application of this type of system therefore remains on industrial regulations limited at which a temperature stability of more than 1 C is not required.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der eingangs beschriebenen Art zu schaffen, welche die genannten Forderungen und Bedingungen erfüllt.The invention is based on the object of creating a device of the type described at the outset which has the aforementioned Requirements and conditions met.
Diese Aufgabe wird mit einer Vorrichtung gelöst, welche die im Anspruch 1 aufgeführten Merkmale aufweist.This object is achieved with a device which has the features listed in claim 1.
Die Vorrichtung zur programmierten Regelung des Sollwerts, die entsprechend der Erfindung aufgebaut ist, ist mit einem reversiblen Impulszähler ausgerüstet. Der reversible Impulszähler steuert über eine Umschaltereinheit eine Sollwerteinstelleinheit sowie einen der Eingänge eines logischen !Comparators während des zweiten Komparatoreingangs ein Signal von einer Grenzwertstelleinheit zugeführt wird.The device for the programmed control of the setpoint, which is constructed according to the invention, is with a reversible Equipped with pulse counter. The reversible pulse counter controls a setpoint setting unit via a switch unit and one of the inputs of a logical comparator while the second comparator input receives a signal from a limit value setting unit is fed.
Das Ausgangssignal wird vom Komparator zu einer Steuerschaltung geführt, welche die Schlüsselfunktion für die Impulse einer Taktimpulsquelle angibt. Die Taktimpulse werden über die Steuerschaltung zu dem Impulszähler geführt.The output signal is fed from the comparator to a control circuit, which is the key function for the pulses of a clock pulse source indicates. The clock pulses are fed to the pulse counter via the control circuit.
Die Taktimpulsquelle kann mit der Steuerschaltung durch einen Frequenzteiler verbunden werden. Der Frequenzteiler bestimmt die Änderungsgeschwindigkeit des Sollwerts stufenlos bei konstantem Teilungsverhältnis und stufenloser Änderung der Taktimpulsfrequenz oder in Stufen bei sich änderndem Teilungsverhältnis und bei konstanter Taktimpulsfrequenz.The clock pulse source can be connected to the control circuit through a frequency divider. The frequency divider determines the rate of change of the setpoint continuously with a constant division ratio and continuous change in the clock pulse frequency or in steps with a changing division ratio and a constant clock pulse frequency.
Der Steuerschaltungseingang kann mit einem Regelabweichungs-The control circuit input can be set with a control deviation
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detektor verbunden werden, der mit Analog- oder Digitalsignalen entsprechend der Abweichung des mit der Vorrichtung arbeitenden Reglers gesteuert wird. Die Vorrichtung weist mit den Steuerschaltungseingängen verbundene Umschaltelemente auf, die den Regelungsprozeß des Sollwerts beginnen und unterbrechen.detector are connected to the analog or digital signals according to the deviation of the working with the device Controller is controlled. The device has switching elements connected to the control circuit inputs, which the Start and interrupt the setpoint control process.
Es ist auch eine unmittelbare Verbindung eines der Impulsζählereingänge mit der Grenzwertstelleinheit vorgesehen, welche Signale für den Programmbeginn liefert. Diese Signale legen die Programmanfangsbedingungen fest, nachdem dieser Zählereingang mit Hilfe eines Steuersignales geöffnet worden ist.It is also a direct connection to one of the pulse counter inputs provided with the limit value setting unit, which supplies signals for the start of the program. These signals set the program start conditions after this counter input has been opened with the help of a control signal.
Die Vorrichtung kann auch so aufgebaut werden, daß mit dem reversiblen Impulszähler eine den Programmstand registrierende und/oder anzeigende Einheit verbunden ist.The device can also be constructed so that with the reversible Pulse counter is connected to a unit that registers and / or displays the program status.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung, im folgenden auch Programmator genannt, wird im folgenden näher anhand des in der Zeichnung dargestellten Blockschaltbildes eines Systems als Beispiel für eine Vorrichtung mit Temperaturregler und kalometrischer Einheit näher beschrieben.The device according to the invention, hereinafter also the programmer is referred to below with reference to the block diagram of a system shown in the drawing as an example for a device with temperature controller and calometric unit described in more detail.
Grundlegender Block des Programmators ist ein reversibler Impulszähler 1, der eine Umschaltereinheit 2 steuert, welche in dem beschriebenen Ausführungsbeispiel eine halbleitende und/oder kontaktronische Schlüsseleinheit ist, welche auf einen Satz von Widerständen 3 arbeitet, die die Temperatursollwerteinstellung bestimmen. Die Ausgangssignale des reversiblen Impulszählers 1 werden zugleich zur Steuerung einer Anzeigeeinheit 4, beispielsweise einer Zifferanzeige sowie eines logischen Komparators 5 verwendet. Die durch den Impulszähler 1 gezählten Impulse werden von einer Taktimpulsguelle, d.h. einem Impulsgenerator 6, erzeugt oder einer anderen passenden Quelle mit konstanter Wiederholfrequenz entnommen und dann in einem Frequenzteiler 7 mit dem variablen Teilungsverhältnis modul verarbeitet.The basic block of the programmer is a reversible pulse counter 1, which controls a switch unit 2, which in the described embodiment is a semiconducting and / or contact electronic key unit is which works on a set of resistors 3 that adjust the temperature setpoint determine. The output signals of the reversible pulse counter 1 are also used to control a display unit 4, for example a number display and a logical one Comparator 5 used. The ones counted by the pulse counter 1 Pulses are generated by a clock pulse source, i.e. a pulse generator 6, or another suitable source with constant Repetition frequency taken and then processed in a frequency divider 7 with the variable division ratio module.
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Das variable Teilungsverhältnis bestimmt die Änderungsgeschwindigkeit des resultierenden Einstellwiderstands und damit die Temperaturänderungsgeschwindigkeit. Die Impulse vom Frequenzteiler 7 werden gesperrt oder zu dem Impulszähler 1 über eine Steuerschaltung 8 durchgelassen, welche die Regelprogrammvorbereitung und die Nachprüfung der Programmdurchführung mit Hilfe von Ausgangs Signalen des logischen !Comparators 5, der mit einer Grenzwertstelleinheit 9 zusammenarbeitet, ermöglicht. Hier wird die Programmabschlußtemperatureinstellung oder überprüfung von Signalen eines Regelabweichungsdetektors 10, welcher durch das Fehlersignal vom Temperaturregler gesteuert ist, ermöglicht.The variable division ratio determines the rate of change of the resulting setting resistance and thus the rate of temperature change. The pulses from the frequency divider 7 are blocked or allowed to pass to the pulse counter 1 via a control circuit 8, which prepares the control program and checking the execution of the program with the aid of output signals from the logic comparator 5, which is connected to a Limit setting unit 9 cooperates, allows. This is where the program completion temperature setting or verification of signals of a system deviation detector 10, which is controlled by the error signal from the temperature controller, enables.
Das Ausgangssignal des Impulszählers 1 wird durch die Schlüsseleinheit 2 im binärdezimalen oder dezimalen System in den Sollwertwiderstandswert verarbeitet, wobei die Auflösung der Widerstandsveränderung in der Hauptsache von der Anzahl der Dekaden des Impulszählers 1 abhängt. Im Falle der Temperaturzunähme zählt der Impulszähler 1 die summierenden Signale zusammen und der Sollwertwiderstand wächst. Bei einer Temperaturabnähme ändert der Impulszähler 1 die Zählrichtung und subtrahiert die folgenden Signale vom Anfangszustand, wodurch der Sollwertwiderstand verringert wird. Der Impulszählerzustand wird durch Zifferanzeigen der Anzeigeeinheit 4 angezeigt. Im eingeschwungenen Regelzustand kann die Temperaturanzeige z.B. in K erfolgen.The output signal of the pulse counter 1 is through the key unit 2 processed into the setpoint resistance value in the binary decimal or decimal system, with the resolution of the change in resistance mainly depends on the number of decades of the pulse counter 1. In the case of the temperature increase, what counts the pulse counter 1 collects the summing signals and the setpoint resistance increases. When the temperature decreases, the changes Pulse counter 1 controls the counting direction and subtracts the following signals from the initial state, thereby reducing the setpoint resistance will. The pulse counter status is indicated by numeric displays on the display unit 4. In the steady control state the temperature can be displayed in K, for example.
Der Satz von Widerständen 3 des Sollwertwiderstandes ist im Thermostat vorgesehen.The set of resistors 3 of the set point resistor is provided in the thermostat.
Der logische Komparator 5 vergleicht die Ausgangssignale des Impulszählers 1 mit dem Signalwert der Grenzwertstelleinheit 9 für die Temperatur und liefert der Steuerschaltung 8 ein entsprechendes logisches Signal, welches die Zählrichtung oder über das Beenden der Zählung im Falle des Erreichens der Solltemperatur bestimmt. Die Grenzwertstelleinheit 9 sowie eine Drucktaste To wird zum Einstellen der Anfangstemperatur, z.B.The logic comparator 5 compares the output signals of the Pulse counter 1 with the signal value of the limit value setting unit 9 for the temperature and supplies the control circuit 8 with a corresponding one Logical signal indicating the direction of counting or the end of counting in the event that the target temperature is reached certainly. The limit value setting unit 9 and a push button To are used to set the initial temperature, e.g.
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der Umgebungstemperatur oder Temperatur, die in der geregelten Anordnung zur Zeit herrscht, benutzt.the ambient temperature or the temperature currently prevailing in the controlled arrangement.
Die Steuerschaltung 8 kann von Hand mit Hilfe von Schaltelementen, beispielsweise von Drucktasten START und STOP,mit Hilfe des logischen Signals vom logischen Komparator 5oder mit Hilfe der Signals von dem Regelabweichungsdetektor 10 betrieben werden. Der logische Komparator 5 unterbricht das Programm, wenn der Impulszähler 1 den Zustand erreicht, welcher dem Zustand der Grenzwertstelleinheit 9 entspricht. In diesem Zustand kann der Programmator während einer unbegrenzten Zeit bleiben,und einer weiteren Temperatüränderungssteuerung muß eine Änderung in der Grenzwertstelleinheit 9 und ein Drücken der Drucktaste START vorausgehen. Der Regelabweichungsdetektor 10, der von dem Abweichungssignal des in der Zeichnung nicht gezeigten Temperaturreglers gesteuert wird, unterbricht die Zählung durch den Impulszähler 1 in dem Fall, daß die programmierte Temperaturänderungsgeschwindigkeit zu groß ist und die dynamische Regelungsabweichung über einen bestimmten Wert hinausgeht. Er ermöglicht es, die Solltemperatur in Optimalzeit zu erreichen.The control circuit 8 can be done by hand with the help of switching elements, for example by pushbuttons START and STOP, with the aid of the logic signal from the logic comparator 5 or with the aid of the Signal from the system deviation detector 10 are operated. The logical comparator 5 interrupts the program when the Pulse counter 1 reaches the state which corresponds to the state of the limit value setting unit 9. In this state the Stay programmer indefinitely, and a further temperature change control requires a change in the Preceding limit value setting unit 9 and pressing the START push button. The control deviation detector 10, the deviation signal of the temperature controller not shown in the drawing is controlled, the counting by the pulse counter interrupts 1 in the event that the programmed rate of temperature change is too great and the dynamic control deviation goes beyond a certain value. It enables the target temperature to be reached in the optimum time.
Der Impulsgenerator 6 und der Frequenzteiler 7 dienen zur Feststellung der programmierten Temperaturänderungsgeschwindigkeit, wobei folgende drei Varianten der Wirkung des Systems möglich sind:The pulse generator 6 and the frequency divider 7 are used to determine the programmed rate of temperature change, The following three variants of the system's effect are possible:
Auswahl der Temperaturänderungsgeschwindigkeit in Schritten durch Verändern des Impulsfrequenzteilungsverhältnisses bei konstanter Frequenz des Impulsgenerators 6.Selection of the rate of temperature change in steps by changing the pulse frequency division ratio at constant frequency of the pulse generator 6.
Variable stufenlose Auswahl der Temperaturänderungsgeschwindigkeit durch stufenlose Frequenzänderung des Impulsgenerators 6 bei konstantem Teilungsverhältnis im Frequenzteiler 7.Variable stepless selection of the rate of temperature change by continuously changing the frequency of the pulse generator 6 with a constant division ratio in the frequency divider 7.
Kombination der oben beschriebenen Varianten.Combination of the variants described above.
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Aus der obigen Beschreibung folgt, daß der Programmator nach der Erfindung außer funktioneilen Vorteilen infolge seines technischen Aufbaus zur Zusammenarbeit mit beliebigen Fühlern geeignet ist und eine hohe Regelgenauigkeit der Regelgröße in der Größenordnung von 0,001 % sowie eine Sollwertstabilität sowohl in der Zeit als auch - wie im Ausführungsbeispiel in der Temperatur in der Größenordnung von 1 bis 2 ppm sicherstellt. From the above description it follows that the programmer according to the invention has non-functional advantages as a result of its technical structure is suitable for cooperation with any sensors and high control accuracy of the controlled variable in the order of magnitude of 0.001% and a setpoint stability both in time and - as in the exemplary embodiment in FIG the temperature on the order of 1 to 2 ppm.
Die technischal und funktionellen Vorteile der Erfindung ermöglichen ihre Verwendung in einem weiten Bereich von Anwendungsfällen, sowohl bei genauen Laborausrustungen, als auch in der Industrie in Meß- oder Regelsystemen für beliebige physikalische Parameter, welche in einen Widerstand oder eine Spannung verarbeitet werden.The technischal and functional advantages of the invention enable its use in a wide range of applications, both in exact Laborausrustungen, as well as in the industry in measurement or control systems for any physical parameters, which are processed in a resistor or a voltage.
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Claims (6)
Applications Claiming Priority (1)
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