PL102287B1 - A device with programmed control process of required quantity,specially temperature - Google Patents

Description

Przedmiotem wynalazku fest urzadzenie z pjro- gramowanym procesem regulacji wielkosci zada¬ nej, zwlaszcza temperatury, przeznaczone do wy¬ korzystania zarówno w ukladach automatyki, ste¬ rowania jak równiez w technice pomiarowej.

Znane, najprosteize urzadzenia wytwarzajace wiel¬ kosc zadana dla regulatorów wiefljkosci zmiennych w funkcji czasu wedlug ustalonego uprzednio pro¬ gramu wyposazone sa zwykle w potencjometr na¬ pedzany poprzez przekladnie silnikiem o zalozo¬ nych wlasciwosciach regulacyjnych. Wlartosc za¬ dana stanowi wówczas spadek napiecia pomiedzy suwakiem potencjometru a jednym jego koncem, jezeli potencjometr jest zasilany napieciem lulb pra¬ dem stalym lulb tez rezystancja niiedizy suwakiem a jednym koncem poteniojometru, jesli sumator regulatora jest ukladem mostkowym. linna gnuipe urzadzen programujacych stanowia uklady z generatorami napiec lub prajdów wyko¬ rzystujace uklady calkujace. Ulklady calkujace wy¬ twarzaja przebiegi o idealnej plynnosci (rozdziel¬ czosci), co stanowi ich podstawowa zalete.

Wymienione rozwiazania nie spelniaja jednak jednoczesnie wszystkich wymagan stawianych urza¬ dzeniu a mianowicie: duzej rozdzielczosci, mozli¬ wosci wspólpracy z dowolnym czujnikiem, powta¬ rzalnosci wielkosci zadanej w czasie, niezaleznosci wartosci zadanej od temperatury otoczenia, mozli¬ wosci zatrzymania programu na przeciag dowol¬ nego okresu czasu i kontynuowanie programu po tym okresie oraz latwosci nastawienia waruników poczatkowych i koncowych programu. Wymagania takie stawiane sa miedzy innymi urzadzeniom regulacyjnym wspólpracujacym z kalorymetrami.

¦ Generatory napiec lub pradów spelniaja prak¬ tycznie jedynie pierwsze wymaganie dotyczace duzej rozdzielczosoi, natomiast nie sa w stanie spelnic pozostalych wymagan jak na przyklad wspólpracy z dowolnym czujnikiem czy mozli- wosci zatrzymania programu, badz realizuja nie¬ które z nich czesciowo, co musi byc na ogól zwiazane ze znacznym skomplikowaniem ukladu.

Z powyzszych wzgledów stosowanie generatorów jest ograniczone.

*• Bardziej uniwersalne sa uklady z potencjome¬ trem, które wprawdzie z zasady nie spelniaja wa¬ runku duzej rozdzielczosci, ale sa w stanie spelnic wiekszosc pozostalych wymagan z pewnymi ogra¬ niczeniami. Uklady te cechuje przede wszystkim m zaleznosc opornosci nastawy od temperatury oto¬ czenia; w najkoraysitniejszyim przypadku rzedu 100 ppm, utrudnione nastawianie warunków po¬ czatkowych programu, niekorzystny wjplyw luzów przekladni przy zmianie kierunku programowania oraz skonczona trwalosc potencjometru.

Stosowanie tego typu ukladów jest ograniczone do regulacji przemyslowej, nie wymagajacej sta¬ losci temperatury lepszej niz 1°C.

Urzadzenie z programowanym procesem regula- cji wielkosci zadanej, rozwiazane zgodnie z wyna- 102287102287 lazkiem, jesit wyposazone w rewersyjiny licznik im¬ pulsów sterujacy poprzez zesip6l przelaczajacy ze¬ spól nastawy wielkosci regulowanej oraz jedno z wejsc komparatora logicznego, do którego drugiego wejscia jest doprowadzony syginal z zespolu na¬ stawy wielkosci granicznych. Sygnal wyjsciowy z komparatora jest podawany do ukladu sterujacego, pelniacego funkcje klucza dla impulsów ze zró¬ dla impulsów zegarowych, przekazywanych poprzez uklad sterujacy do rewersyjinego licznika impul¬ sów.

Zródlo impulsów zegarowych moze byc polaczo¬ ne z ukladem sterujacym poprzez dzielnik czesto¬ tliwosci. Dzielnik okresla szybkosc zmian wielkosci zadanej w sposób plynny, przy stalym module po¬ dzialu " i plynnej zmianie czestotliwosci impulsów zegarowych, lub skokowo, pnzy zmiennym module podzialu i stalej czesfoittiwosci impulsów zegaro¬ wych.

Wejscie ukladu sterujacego moze byc polaczone z detektorem uchybu regulacji sterowanym sygna¬ lem analogowym lub cyfrowym, proporcjonalnym do uchybu regulatora wspólpracujacego z urzajdze- . riiem. Urzadzenie jest wyposazone w dolaczone do wejsc ukladu sterujacego elementy komutacyjne rozpoczynajace i przerywajace proces regulacji wdelkosoi zadanej.

Istnieje równiez bezposrednie polaczenie jednego z wejsc licznika rewersyjne^go z zespolem nastawy wielkosci granicznych dostarczajjacym sygnaly Ustalajace wairuniki poczatkowe programu po uprzednim otwarciu tego wejscia licznika zewnetrz¬ nym sygnalem sterujacym.

Urzadzenie wykonane w sposób wyzej opisany jest wyposazone w zespoly rejestrujace i/lub umo¬ zliwiajace zobrazowanie stanu programu dolaczone do wyjscia licznika rewersyjmego.

Urzadizenie wedlug wynalazku jest odtworzone na rysunku w postaci schematu blokowego przykla¬ dowego rozwiazania ukladu przystosowanego do wspólpracy z regulatorem temperatury w zesta¬ wie kalorymetrycznym.

Podstawowym blokiem urzadzenia wedlug wy¬ nalazku, zwanego dalej programatorem, jest re- wersyjny licznik impulsów 1 sterujacy zespól prze¬ laczajacy 2, w tym wykonaniu zespól kluczy pól- przewodndlklowych i/lub kontaktronowych, a za ich posrednictwem zespól 3 rezystorów stanowiacych nastawe temperatury. Sygnaly wyjsciowe rewer- syjnego licznika impulsów 1 sa wylkorzystane rów¬ noczesnie do sterowania zespolu 4 zobrazowania, przykladowo wskazników cyfrowych 4 oraz kom¬ paratora logicznego 5. Impulsy zliczane przez licznik rewersyjny 1 sa wytwarzane przez zródlo impulsów zegarowych, tj. generatorów impulsów 6 lub pobierane z innego dogodnego zródla o sta¬ lej czestotliwosci powtarzania,, o nastepnie prze¬ twarzane przez dzielnik czestotliwosci 7 o zmien¬ nym module podzialu, decydujacym o szybkosci zmian wypadkowej rezystancji nastawy, a tym sa¬ mym o szybkosci zmian temperatury. Impulsy z dzielnika czestotliwosci 7 sa blokowane lub prze¬ puszczane do licznika rewersyjnego 1 przez Uklad sterujacy 8, który umozliwia przygotowanie regu¬ lacji i kontrole jego realizacji w oparciu o sygnaly z komparatora logicznego 5 wspólpracujacego z zespolem 9 nastawy wielkosci granicznych, np. z nastawa temperatury koncowej programu, lub z detektora uchybu regulacji 10 sterowanego sygna- • lem uchybu z regulatora temperatury.

Syginal wyjsciowy licznika rewersyjnego 1 jest przetwarzany przez zespól 2 kluczy w ukladzie binarno-dziesietnym lub dziesietnym na wartosc rezystancji nastawy, przy czym rozdzielczosc zmian io tej rezystancji zalezy w glównej mierze od ilosci dekad licznika rewersyjnego 1. W przypadku za¬ lozenia wzrostu temperatury licznik rewersyjny 1 zlicza impulsy narastajaco i tym samym rezystan¬ cja nastawy rosnie. Przy zalozeniu opadania tem- peratury licznik rewersyjny zmienia kierunek zli¬ czania i odejmuje kolejne impulsy od stanu wyjs¬ ciowego, co powoduje zmniiejsizanie rezystancji na¬ stawy. Sitan licznika rewersyjnego jest wskazy¬ wany przez wskazniki cyfrowe zespolu zoibrazo- wania 4, przy czym w stanie ustalonym regulacji istnieje mozliwosc pmypotfzadkowania tym wska¬ zaniom, np. wairtosci temperatury w stopniach Kelwina. Zespól 3 rezystorów nastawy temperatury jest umiesizczony w termostacie.

Komparator logiczny 5 porównuje sygnaly wyjs¬ ciowe z licznika rewersyjnego 1 z wartoscia syg¬ nalu z zespolu 9 nastawy wielkosci granicznych temperatury i dostarcza do Ukladu sterujacego 8 odpowiedni sygnal logiczny, decydujacy o kierunku zliczania impulsów badz o zaprzestaniu zliczania w przypadlku osiagniecia zadanej temperatury. Zespól nastawy wielkosci granicznych temperatury 9 oraz przycisk To wykorzystuje sie do nastawienia tem¬ peratury poczatkowej programu, np. temperatury otoczenia lub temperatury panujacej w obiekcie re¬ gulowanym w okreslonym czasie.

Uklad sterujacy .8 moze byc sterowany recznie za pomoca elementów komutacyjnych, przykladowo przycisków START i STOP, lub za pomoca 40 sygnalu logicznego z komparatora logicznego 5, lub wreszcie za pomoca sygnalu z detektora uchybu regulacji 10. Komparator logiczny 5 zatrzymuje pro¬ gram w chwili osiagniecia przez licznik rewersyjny 1 stanu odpowiadajacego stanowi zespolu 9 nastawy 45 wielkosci granicznych temperatury. W tym stanie programator moze pozostawac przez czas nieogra¬ niczony, a dalsze sterowanie zmian temperatury mu¬ si poprzedzic zmiana w zespole 9 wielkosci gra¬ nicznych temperattury i nacisniecie przycisku so START. Detektor uchybu regulacji 10, sterowa¬ ny sygnalem uchybu regulatora temperatury nie- pokazanego na rysunku zatrzymuje zliczanie im¬ pulsów przez licznik rewersyjny 1 wówczas, gdy zaprogramowana szybkosc zmian temperatury jest 55 za duza a uchyb dynamiczny regulacji przekracza okreslony poziom. Daje to mozliwosc osiagania za¬ danej temperatury w optymalnym czasie.

Zródlo 6 impulsów oraz dzielnik czestotliwosci 7 sluza do ustalania programowanej szybkosci et zmian temperatury, przy czym mozliwe sa trzy nastepujace warianty dzialania ukladu: — dobór szybkosci zmian temperatury w sposób skokowy przez zmiane modulu podzialu czesto¬ tliwosci impulsów przy stalej czestotliwosci zró- «5 dla 6 impulsów,5 1022&7 6 — dobór szybkosci zmian temperatury w sposób plynny przez plynna zmiane czestotliwosci zródla 6 impulsów przy stalym module podaialu w dzielniku czestotliwosci 7, — polaczenie obydwu wyzej opisanych wariantów.

Jak wynika z powyzszego opisu, programator wedlug wynalazku, poza zaletami funkcjonalnymi uzyskanymi dzieki rozwiazaniom technicznym, jest dostosowany do wspólpracy z dowolnym czujni¬ kiem i zapewnia uzyskanie duzej rozdzielczosci przedmiotu regulacji rzedu O,0aiM, ,przy stabilnosci nastawy zarówno w funkcji czasu, jak równiez, w przykladowym wykonaniu — temperatury rzedu l-j-2 ppm.

Zalety techniczne i funkcjonalne urzadzenia umozliwiaja wykorzystanie go w szerokim zakre¬ sie zastosowan, zarówno w dokladnych przyrza¬ dach laboratoryjnych, jak równiez w przemysle w ukladach do pomiaru badz regulacji dowolnego parametru fizycznego, przetwarzanego na rezy¬ stancje lub napiecie.

Claims (9)

Zastrzezenia patentowe

1. Urzadzenie z programowanym procesem re¬ gulacji wielkosci zadanej, zwlaszcza temperatu¬ ry, znamienne tym, ze jest wyposazone w rewer- syjny licznik impulsów (1) sterujacy poprzez ze¬ spól przelaczajacy (2) zespól (3) nastawy wiel¬ kosci regulowanej oraz jedno z wejsc kompara¬ tora logicznego (5), do którego drugiego wejscia jest doprowadzony sygnal z zespolu (9) nastawy wielkosci granicznych, a którego logiczny sygnal wyjsciowy jest podawany do ukladu sterujacego (8), pelniacego funkcje klucza dla impulsów ze zródla (6) impulsów zegarowych przekazywanych poprzez uklad sterujacy (8) do licznika rewersyj- nego impulsów (1).

2. Urzadzenie wedlug zastirz. 1, znamienne tym, ze zródlo (6) impulsów zegarowych jest polaczo¬ ne z ukladem sterujacym (8) poprzez dzielnik czestotliwosci (7) okreslajacy szybkosc zmian wielkosci zadanej w sposób plynny przy stalym module podzialu i plynnej zmianie czestotliwosci 10 15 impulsów zegarowych lub skokowo przy zmien¬ nym module podzialu i stalej czestotliwosci im¬ pulsów zegarowych.

3. Urzadzenie wedlug zastrz. 1, znamienne tym, ze uklad sterujacy (8) jest polaczony z detekto¬ rem uchybu regulacji (10) sterowanym sygnalem analogowym lub cyfrowym proporcjonalnym do uchybu regulatora wspólpracujacego z urzadze¬ niem.

4. Urzadzenie wedlug zastrz. 2, znamienne tym, ze uklad sterujacy (8) jest polaczony z detekto¬ rem uchybu regulacji . (10) sterowanym sygnalem analogowym lub cyfrowym proporcjonalnym do uchybu regulatora wspólpracujacego z urzadze¬ niem.

5. Urzadzenie wedlug zastrz. i albo 3, zna¬ mienne tym, ze uklad sterujacy (8) jest sterowa¬ ny za posrednictwem dolaczonych do jego wejsc elementów komutacyjnych, rozpoczynajacych 20 i przerywajacych proces regulacji wartosci zada¬ nej.

6. Urzadzenie wedlug zastrz. 2, znamienne tym, ze uklad sterujacy (8) jest sterowany za .posred¬ nictwem dolaczonych dp jego wejsc elementów ko- 25 mutacyjnych rozpoczynajacych i przerywajacych proces regulacji wartosci zadanej.

7. Urzadzenie wedlug zastrz. 3, znamienne tym, ze jedno z wejsc licznika, rewersyjnego (1) jest bezposrednio polaczone z zespolem <9) nastawy 30 wielkosci granicznych wprowadzajacym sygnaly ustalajace warunki poczatkowe programu po uprzednim otwarciu tego wejscia zewnetrznym sygnalem sterujacym (To).

8. Urzadzenie wedlug zastrz. 1 albo 2 albo 6, w znamienne tym, ze jedno z wejsc licznika rewer¬ syjnego (1) jest bezposrednio polaczone z zespolem (9) nastawy wielkosci granicznych wprowadzaja¬ cym sygnaly ustalajace warunki poczaitkjowe pro¬ gramu po uprzednim otwarciu tego wejscia ze- 40 wnetrznym sygnalem sterujacym (To).

9. Urzadzenie wedlug zastirz. 1 albo 2 albo 4 albo 6 albo 7, znamienne tym, ze do wyjscia licznika re¬ wersyjnego (1) sa dolaczone zespoly (4) rejestrujace L/lub umozliwiajace zobrazowanie stanu programu. *o— STOP S1ART JB- j lA>B "a^bT y- J=iX A A 4 v7 4rA -n-