RU1837267C - Устройство дл программного регулировани - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к технике автоматического регулировани  и предназначено дл  терморегулировани  физических объектов в парах криогенной жидкости по заданному закону, а также дл  модулировани  температуры небольшими, пор дка 0,5 градуса, различного типа осцилл ци ми, что необходимо дл  метода модул ционной термоактивационной спектроскопии, который позвол ет изучать тонкую структуру различных стадий отжига изучаемых обьектов . Цель изобретени  - повышение точности , быстродействи  и уменьшение потреблени  мощности. Дл  этого устройство содержит генератор импульсов, элемент И- НЕ, счетчик импульсов, блок индикации 4, преобразователь код-аналог, сумматор, компаратор 8 со входом уставки, программный задатчик, блок сравнени , пульт 12 управлени , таймер, элементы И, канал I регулировани  параметра в режиме его стабилизации и канал II регулировани  параметра в режиме его изменени . Канал I содержит УПТ, АЦП. блок расчета ПИД-воз- действи , распределитель сигналов, ЦАП, усилители мощности, датчик параметра, клапан и нагреватель. Канал II содержит датчик параметра, УПТ, АЦП, нагреватель, клапан, переключатель управл ющего воздействи , усилители мощности. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

Description

Изобретение относитс  к технике автоматического регулировани  и может найти применение дл  терморегулировани  физических объектов в парах криогенной жидкости по заданному закону, а также дл  модулировани  температуры небольшими, пор дка 0,5 градуса, различного типа осцилл ци ми , что необходимо дл  метода моду- л ционнойтермоактивационной

спектроскопии, который позвол ет изучать тонкую структуру различных стадий отжига изучаемых объектов.

Цель изобретени  - повышение точности , быстродействи  и уменьшение потреблени  мощности.

На фиг. 1 представлена блок-схема устройства; на фиг. 2 - график модул ционного ступенчатого режима регулировани  температуры .

Устройство содержит генератор импульсов 1, элемент И-НЕ 2, счетчик 3 импульсов , блок 4 индикации, преобразователь 5 код-аналог, сумматор 7, компаратор 8 с уставкой 9 на входе, программный задатчик 10, блок 11 сравнени , пульт 12 управлени , таймер 13, первый 14 и второй 15 элементы И, канал 16 регулировани  параметра в режиме его стабилизации , канал 17 регулировани  параметра в режиме его изменени , рабочую камеру 18. Канал 16 содержит регулируемый узел, включающий в себ  усилитель посто нного тока 19 , аналого-цифровой преобразователь 20, блок расчета ПИД-воздействи  21, распределитель сигналов 22, цифроанало- говые преобразователи 23, 24 и усилители мощности 25,26, а также датчик параметра 27, клапан 28 и нагреватель 29. Канал 17

(Л

С

00

OJ vl

ho

о

VJ

содержит датчик параметра 30, усилитель посто нного тока 31, аналого-цифровой преобразователь 32, нагреватель 33, клапан 34, переключатель управл ющего воздействи  35, усилители мощности 36, 37.

Устройство работает следующим образом .

Пусть требуетс  управл ть изменением температуры по закону, представленному на фиг. 2. Дл  этого в программный задатчик 10 с пульта 12 управлени  заноситс  программа . Каждый участок программы определ етс  словом, состо щим из трех кодов: код скорости изменени  температуры, код конечной температуры на данном участке и врем  стабилизации температуры (дл  горизонтального участка). На фиг. 2 видно, что график терморегулировани  состоит из трех периодически повтор ющихс  температурных режимов: нагрев, стабилизаци  и охлаждение . Поэтому дл  того,чтобы пон ть принцип работы устройства, достаточно рассмотреть график терморегулировани  на трех участках: АВ, ВС, СД.

Работа устройства начинаетс  по сигналу Пуск с пульта управлени , который разрешает прохождение импульсов от генератора 1 на элемент И-НЕ 2. Из программного задатчикэ 10 извлекаетс  инфор- мационное слово, соответствующее данному участку терморегулировани . Код скорости изменени  температуры с третьего выхода программного задатчика 10 поступает на генератор импульсов 1, устанавлива  его частоту соответствующей скорости роста температуры на участке АВ. Код конечной температуры на данном участке через первый выход блока 10 поступает на второй вход блока 11 сравнени . Так как код температуры в точке В, поступающий на второй вход блока 11 сравнени , больше кода температуры в точке А, поступающего на первый вход блока 11 сравнени , то по второму выходу блока сравнени  11 вырабатываетс  сигнал, разрешающий про- хождение импульсов с выхода элемента И- НЕ 2 через первый элемент И 14 на первый вход пр мого счета счетчика 3 импульсов. В последнем производитс  подсчет поступившего числа импульсов с индикацией в блоке 4. Выход счетчика подключен также ко входу преобразовател  5 код-аналог, преобразующего их в аналоговый сигнал, соответствующий градуировке измерительного преобразовател . Выходной сигнал преобразовател  5 код-аналог поступает на вход переключател  управл ющего воздействи  35. С помощью сигнала на втором выходе блока сравнени  11 переключатель 35 подключает выход преобразовател  5 код-аналог к усилителю мощности 37, который включает электронагреватель 33. На первый вход сумматора 7 поступает сигнал с выхода счетчика 3 импульсов , на второй вход - сигнал термодатчика 30 через УПТ 31 и АЦП 32. С выхода сумматора 7 разностный сигнал задани  температуры и температуры рабочей камеры 18 подаетс  на вход компаратора 9. При

0 наличии ошибки регулировани  на выходе компаратора вырабатываетс  уровень напр жени , запрещающий прохождение импульсов от генератора 1 через элемент И-НЕ 2 и элемент И 14 на вход пр мого счета

5 импульсов счетчика 3. Последовательное увеличение содержимого счетчика 3 приводит к росту температуры на участке АВ со скоростью, определ емой частотой генератора 1. При равенстве кода с выхода счетчи0 ка 3 коду с первого выхода программного задатчика 10 блок сравнени  11 вырабатывает сигнал на первом выходе , который блокирует элемент И-Н Е 2 и вызывает новое информационное слово в программном за5 датчике 10, определ ющее изменение температуры на участке ВС. Температура на данном участке должна поддерживатьс  посто нной в течение заданного промежутка времени. Код времени стабилизации темпе0 ратуры через второй выход программного задатчика 10 поступает на вход таймера 13. При этом на первом выходе блока сравнени  11 вырабатываетс  сигнал, который блокирует элемент И-НЕ 2 изапускает канал

5 16. Канал 17 в это врем  отключаетс . После окончани  отработки временного интервала таймером 13 программный задатчик отключает канал 16 и вызывает новое информационное слово, определ ющее изменение

0 температуры на участке СД. Код, определ ющий температуру в точке Д и поступающий на второй вход блока 11 сравнени , меньше кода, поступающего со счетчика 3 импульсов (код температуры в точке С), поэтому

5 блок 11 сравнени  разблокирует элемент И-НЕ 2, запрещает прохождение импульсов от генератора 1 импульсов через первый элемент И 14 и сигналом с третьего выхода блока 11 сравнени  разрешает их про0 хождение через второй элемент И 15 на второй вход обратного счета счетчика 3 импульсов . С помощью сигнала на третьем выходе блока сравнени  11 коммутатор переключатель 35 подключает выход преоб5 разовател  5 код-аналог к усилителю мощности 36, который открывает электроклапан 34 и, следовательно, вызывает уменьшение температуры в рабочей камере 18с заданной скоростью до значени  температуры в точке Д.

Канал 16 в процессе работы осуществл ет контроль температуры в рабочей камере 18 с помощью термодатчика 27, сигнал с которого через УПТ 19 и АЦП 20 поступает в блок расчета 21, который осуществл ет пропорционально-интегрально-дифференциальный (ПИД) закон регулировани .

Блок расчета 21, анализиру  величину температуры в рабочей камере 32, определ ет ошибку управлени  X и рассчитывает управл ющее воздействие Y, которое поступает на распределитель 22. В зависимости от знака сигнала управлени  Y распределитель 22 подключает либо электроклапан 28 через усилитель мощности 25 и ЦАП 23, либо электронагреватель 29 через усилитель мощности 26 и ЦАП 24, таким образом осуществл   стабилизацию температуры в рабочей камере 18.

За вл емое устройство обеспечивает следующие параметры: модул ционное ступенчатое терморегулирование, которое повышает быстродействие до 5 градусов в минуту, увеличивает точность до 0,1 градуса и уменьшает мощность выдел емую на электронагревателе, до 10 Вт.

Claims (2)

1. Устройство дл  программного регулировани , содержащее генератор импульсов, подключенный выходом в первому входу элемента И-НЕ, подключенного вторым входом к первому выходу пульта управлени , а третьим входом - к первому выходу блока сравнени , первый вход которого соединен с выходом счетчика импульсов, а второй вход-с первым выходом программного за- датчика, а также блок индикации, вход которого соединен с выходом счетчика импульсов, преобразователь код - аналог, сумматор и коммутатор, выход которого подключен к четвертому входу элемента И- НЕ, два элемента И и таймер, вход которого подключен к второму выходу, а выход - к первому входу программного задатчика, второй вход которого соединен с первым выходом блока сравнени , третий вход - с вторым выходом пульта управлени , а третий выход-с входом генератора импульсов, при этом выход элемента И-НЕ подключен к первым входам первого и второго элементов И, вторые входы которых соединены соответственно с вторым и третьим выходами блока сравнени , а выходы - с соответствующими входами счетчика импульсов, подключенного выходом к входу преобразовател  код - аналог, о т ли ч а ю- щ е е с   тем, что, с целью повышени  точности , быстродействи  и уменьшени  потреблени  мощности,устройство содержит канал регулировани  параметра в режиме его стабилизации, включающий в себ  датчик параметра, подключенный к информационному входу регулирующего узла, нагреватель и клапан на линии подачи охладител , включенные на выходах регулирующего узла, управл ющим входом соединенного с первым выходом блока сравнени , а также канал регулировани  параметра в режиме его изменени , включающий в себ  последовательно соединенные датчик параметра, усилитель посто нного тока и аналого-цифровой преобразователь, выходом подключенный к второму входу сумматора, нагреватель и клапан на линии охладител , подключенные через переключатель управл ющего воздействи  канала и соответствующие усилители мощности к выходу преобразовател  код - аналог, причем управл ющие входы переключател  управл ющего воздействи  соединены с вторым и третьим выходами блока сравнени .

2. Устройство по п. 1,отличающее- с   тем, что регулирующий узел выполнен в виде последовательно соединенных усилител  посто нного тока, вход которого  вл етс первымвходомузла , аналого-цифрового преобразовател , блока расчета ПИД-воздействи , вход запуска которого  вл етс  управл ющим входом узла, и распределител  сигналов, а также двух пар последовательно соединенных цифроа- налогового преобразовател  и усилител  мощности, выходы которых  вл ютс  выходами регулирующего узла.

л t-i

TF

iiЈTE ±

16

nl

зе

t T«

i 1

35

I

1

33

321

К

в с

п

f I

1

г

J

3Чг

i i

г LT

n A

А /к

Ц i1 и

30