SE447169B - Regleranleggning - Google Patents

Description

40 447 169 2 den ena kretstypen räknas pulserna från pulskällan under pulskV0f- signalens till-period, och en till-utsignal vidmakthâlles under ett motsvarande antal fullständiga cykler hos pulskvotssignalen, var- efter antalet pulser från pulskällan räknas under pulskvotssignalens från-period, varvid en från-utsignal vidmakthâlles under ett motsva- rande antal fullständiga cykler hos pulskvotssignalen. Vid denna krets används tvâ räknare. Vid den andra kretstypen används en räk- nare med stor kapacitet, och utsignalens till- och från-perioder bi- behâlles tills räknaren fyllts, varvid pulser från pulskällan matas till räknaren under pulskvotssignalens till-perioder under det att utsignalen är i från-tillstànd samt under pulskvotssígnalens frân- -perioder under det att utsignalen är i till-tillstànd.

Den ena av dessa kretstyper tenderar att bli låst i fel till- stånd om plötsligändring sker av sättpunkten, och den andra kretstypen kan utsättas för avsevärda fördröjningar innan den reagerar på dylika plötsliga förändringar av sättpunkten. Ovannämnda patentskrift, lik- som brittiska patentskriften 2 021 292, beskriver hur detta problem kan övervinnas. Även dessa kretstyper tenderar att uppvisa ett icke önskat fördröjt gensvar när systemet arbetar med ett extremvärde på puls- kvoten (nära O eller 1) och rör sig in i eller ut ur proportionalitets- bandet. Detta fenomen brukar på engelska kallas “gulping" eftersom sys' temet vid återgång till proportionalitetsbandet "sväljer" ett stort antal cykler innan dess utsignal ändras. I den brittiska patentskrif- ten 2 026 743 beskrives hur detta kan övervinnas.

Vi har funnit att en nackdel med ovanstående system, såväl i grundformen som i olika vidareutvecklingar, är att även om den puls- kvotsexpanderande kretsen är digital och drivs av en reglerad klock- signal, så är den pulskvotsignalen tillhandahållande avkänningskretsen frisvängande och utsatt för variationer i sin frekvens, speciellt vid att tillhandahålla en förbättrad anläggning, i vilken avkänningskretsen varierande pulskvot. Föreliggande uppfinning har till ändamål mer exakt är styrd och sammanlänkad med resten av kretsen.

Enligt uppfinningen innefattar regleranläggningen: en pulskvotkrets}vilken ingår dels en avkänningskrets försedd med ett sensorelement och ett inställbart sättpunktselement, och dels en från avkänningskretsen matad komparatorkrets, som alstrar en sig- nal med en pulskvot som beror på detavkända tillstândets avvikelse från sättpunkten; en från pulskvotkretsen matad frekvensdelarkrets, som drivs av HO 3 1447 169 en högfrekvenspulssignal och alstrar en signal med motsvarande pulskvot och med längre period; samt en oscillator med tillhörande divisions- och avkodnings- kretsar, som alstrar ett flertal pulssignaler av olika frekvenser, varvid en högfrekvenspulssignal matas till frekvensdelarkretsen för drivning av densamma, och varvid en lágfrekvenspulssignal matas till avkänningskretsen för att bringa densamma att driva komparatorkret- sen med en triangelkurvform av motsvarande period.

En i enlighet med föreliggande uppfinning utförd temperatur- regleranläggning kommer nu att såsom exempel beskrivas under hänvis- ning till bifogade ritning, i vilken fig. 1 visar ett blockschema för anläggningen, under det att fig. 2 och 25 visar kurvformer som belyser anläggningens funktion.

Hänvisning sker först till fig. 1. En oscillator 31 (som kan vara synkroniserad med nätfrekvensen) avger en högfrekvent pulsföljd, som neddivideras av en frekvensdelape eller divisionskedja 32, som alstrar en signal F med frekvensen 256 Hz och en signal M med frek- vensen 1 Hz och som även driver en avkodare 40, som alstrar två ne- dan diskuterade signaler P och T.

En bryggkrets 12 består av ett sensormotstånd 13 och tre yt- terligare motstånd 16, av vilka ett är manuellt inställbart såsom sättpunktmotstånd. Bryggkretsen 12 matar en förstärkare 25, som har en kondensator 22 kopplad över sina ingångsklämmor och som är försedd med inre, positiv återkoppling så att utsignalen blir en logiksignal (O eller 1). 1 Hz-signalen M matas till bryggkretsen 12 via ett mot- stånd 45. _ Följden av drivsignalen M och kondensatorn 22 är att förstär- karens 25 nettoinsignal blir en sågtandssignal, vars medelnivå in- ställes av den ostörda bryggutsignalen. Såsom framgår av fig. 2 stiger således bryggkretsens 12 nettoutsignal V12 när M är 1 och faller när M är 0. Detta sker kring en medelnivà. Denna kurvform jämföres av för- stärkaren 25 med en referensnivå, vid vilken förstärkarens utsignal ändras. Denna nivå utgöres i själva verket av tvâ nära varandra lig- gande nivåer, TILL och FRÅN, men denna ringa hysteres saknar betydel- se för anläggningens fortsatta funktion. Förestärkarens 25 utsignal V25 utgöres såsom visas av en logiksignal svarande mot signalens V polaritet relativt förstärkarens 25 referensnivå (TILL och FRÅN). 12 Förstärkaren 25 matar en logikkrets M6, som fungerar som en kombinerad ekvivalens- och exellerkrets och som även tillföres en sig- nal TL Antages för ögonblicket att signalen T är 0, kommer förstär- H0 447 169 ., karens 25 utsignal att av kretsen H6 direkt matas till OCH-grinden SM och i inverterad form till OCH-grinden 55. Dessa båda grindar styrs av två ytterligare OCH-grindar 52 och 53, vilka styrs av sig- nalen M och hela anläggningens utsignal O/P, direkt och via inver- terare på visat sätt. När utsignalen O/P är 1 är det uppenbart att grinden S3 är öppningsförberedd och i sin tur öppningsförbereder OCH-grinden 55 under de halvperioder då signalen M är 0. OCH-grinden 52 är öppen när utsignalen O/P är O och signalen M är 1, varvid OCH- grinden SH öppningsförbereds. De båda grindarna 54 och 55 matar en ELLER-grind 64. Förstärkarens 25 icke-inverterade utsignal matas så- ledes till grinden 64 när M = 1 om O/P = 0, och dess inverterade ut- signal matas till denna grind 64 nät M = 0 om O/P = 1. Dessa båda möjligheter visas av de två med Vau betecknade kurvformerna i fig. 2.

Utsignalen O/P förblir oförändrad för många cykler av signalen M.

Grinden GH öppningsförbereder en OCH-grind 70, som tillföras 256 Hz-signalen F och som matar en räknare 67 via en OCH-grind 71, som via en inverterare 101 öppningsförbereds från räknarens 67 ut- gång så att grinden 71 göres overksam när räknaren blir full. Räk- naren 67 har en räknekapacitet på exempelvis 16 K. Räknaren;67 ut- signal överföres via en OCH-grind 74 och en ELLER-grind 75 till en monostabil vippa 81, som avger en utpuls när räknaren 67 blir full, varvid en utgångsvippa 83 ändrar sitt tillstånd och alstrar utsignalen O/P. Den monostabila vippan 81 matar dessutom återställningsingången- på räknaren 67 så att dennas räknevärde nollställes.

Av fig. 2 framgår att när signalen 0/P är O och när signalens V25 pulspauskvot är omkring 1:2 (tillzfrån), så matas 2§6/6 = H3 F-pulser till räknaren 67 under varje M-cykel (varje sekund), vilket 380 sekunder.

Således varar från-delen (0) av utsignalen 380 sekunder. Vid slutet- innebär att räknaren fylls på approximativt 16K/43 = av denna tid fylls räknaren så att vippans 83 tillstånd ändras, och med signalen O/P nu lika med 1, kommer 256/3 = 85 F-pulser att matas till räknaren 67 under varje M-cykel (varje sekund). Räknaren 67 fylls på 190 sekunder, svarande mot till-delen (1) av utsignalen. Utsignalen har således samma pulspauskvot men en period av storleksordningen 103 gånger M-signalens period, dvs. av storleksordningen 10 minuter.

Om temperaturen varierar är det uppenbart att kurvan V12 kommer att höjas eller sänkas och därigenom ändra signalens V25 pulskvot. Ut- signalen O/P kommer att ha samma pulskvot men mycket längre period.

Eldstaden (värmeelementet) eller luftkonditioneringskompressorn kommer därför att till- och frånkopplas i lämplig takt, varvid pulskvoten återspeglar temperaturens avvikelse från sättpunkten.

H0 S 447 169 Det kan inträffa att användaren utför en plötslig, stor för- ändring av anläggningens sättpunkt så att hela kurvan V12 flyttas över (eller under) förstärkarens 25 TILL- och FRÅN-nivå. Det hit- tills beskrivna systemet skulle, om utsignalen låg vid fel nivå och räknaren 67 varnärapåtom, härvid erfordra en avsevärd tid för att reagera, eftersom räknaren 67 skulle behöva fyllas innan utsignalen ändrades. Denna tidsfördröjning på flera minuter är högst otill- fredsställande för de flesta användare. Sålunda är organ inrättade att praktiskt taget eliminera tidsfördröjningen under dylika förhål- landen.

Avkodaren HO alstrar en signal P som, såsom framgår av fig. 2, utgöres av en kort puls uppträdande inom varje halvperiod av signalen M omedelbart efter det att signalen M ändrats. Denna signal P och grindens 64 utsignal tillföres till en OCH-grind 90, som matar en li- ten räknare 87, som i sin tur matar ELLER-grinden 75. Av fig. 2 är det uppenbart att signalen Vßu normalt påbörjas vid någon punkt sva- rande mot delvis förfluten halvperiod av signalen M och varar till slutet av denna halvperiod. Endast när signalens V pulspauskvot lig- ger vid eller mycket nära antingen O eller 1 kommešssignalen Ven att starta tillräckligt tidigt inom signalens M halvperiod för att över- lappa P-pulserna. Under dessa omständigheter - när pulspauskvoten för signalen V25 ligger vid eller mycket nära 0 eller 1 - kommer således OCH-grinden 90 att öppningsförberedas för genomsläppning av P-pulserna.

Dessa kommer därefter att räknas av räknaren 87, och när denna blir full kommer den att överföra en signal till grinden 75 så att utsig- nalen 0/P ändras.

Räknaren 87 har liten kapacitet eftersom den endast tjänar för eliminering av falska eller icke önskade signaler, och denna räknare bringar därför utsignalen att ändra sig inom nâgra få sekunder om systemet av en sättpunktsförändring förflyttas ut utanför propor- tionalitetsbandet. Det är uppenbart att räknaren 87 givetvis endast träder i funktion om utsignalen O/P ligger vid fel nivå för den~nya, önskade temperaturen.

Dylika sättpunktsförändringar kan utföras av användaren eller kan programmeras i en styrenhet såsom nattnedsättnings- eller dagupp- flyttningsförändringar.

Det kan även inträffa att systemet driver in i och ut ur propor- tionalitetsbandet. Om detta sker kan det inträffa att utsignalen Ö/P ändras för anpassning till den avkända temperaturen precis innan sy- stemet lämnar proportionalitetsbandet - exempelvis kan utsignalen 0/P -40 447 169 6 ändra sig till 0 alldeles innan den andra temperaturen stiger till den nivå där sågtandssignalen V12 faller under referensnivån (TILL eller FRÅN). Verkan härav är att räknaren 67 kommer att ha ett mycket lågt räknevärde när systemet lämnar proportionalitetsbandet.

Detta låga räknevärde förblir tills temperaturen faller och systemet åter inträder i proportionalitetsbandet. När detta sker, kommer ut- signalen V25 till att börja med att innehålla korta 1-intervall för beordrande av en ändring av utsignalen O/P i och för tillslag av uppvärmningen, men räknaren 67 kommer endast att tillföras små fram- stegningar, och eftersom den startar från ett lågt begynnelsevärde, kommer det att ta avsevärd tid innan räkneställningen når sitt fulla värde och en ändring sker av utsignalen. Sålunda finnes organ för eliminering av denna "gulping"-effekt.

Avkodaren HO alstrar en signal T som, såsom framgår av fig. 2, är sann under ett kort intervall vid slutet av varje halvperiod av signalen M. Denna signal T matas till logikkretsen H6, som därför (vid sin exeller-utgång) avger den i fig. 2 visade signalen Vas/su.

Sistnämnda signal följer signalen V25 utom när T = 1. Härav följer att signalen V64 modifieras på med streckade linjer markerat sätt så att signalens pulser upphör kort före signalens M halvperioder i stäl- let för vid slutet av dessa halvperioder.

När systemet gott och väl ligger inom proportionalitetsbandet, har denna avklippning av Vsu-signalerna ingen större inverkan utan innebär bara en obetydlig förlängning av utsignalens period, eftersom något färre räknepulser matas till räknaren 67 under varje M-signal- period. Om anläggningen närmar sig kanten av proportionalitetsbandet, har T-signalen den inverkan att proportionalitetsbandet göres något smalare eftersom dess gräns i realiteten kommer att utgöras av den punkt där signalen V12 passerar referensnivån (TILL och FRÅN) vid den tidpunkt då T-signalen blir sann i stället för vid den tidpunkt då signalen M ändras.

Om systemet emellertid faller utanför proportionalitetsbandet så att signalen V25 konstant blir exempelvis 0, kommer signalen Vsu att vara 1 under T-signalerna såsom visas i fig. 2A. (Givetvis inträf- far detta endast under varannan halvperiod och endast under förutsätt- ning av att utsignalen O/P har rätt värde). Verkan av detta är att under intervall då systemet ligger utanför proportionalitetsbandet, så kommer matningen av F-pulser till räknaren 67 att fortsätta i långsam takt så att räknaren gradvis ökar sitt räknevärde till maximi- värdet.

H0 7 447 169 T-signalerna matas även till en OCH-grind 92, som även matas från grinden GM. Grinden 92 matar en fördröjningsfilterkrets 97, som i sin tur matar den vid räknarens 67 utgång belägna OCH-grinden 7N.

Under normal drift, med systemet beläget inom proportionalitetsbandet, avger filtret 97 en 1-utsignal, som öppningsförbereder grinden 7k och resulterar i det redan beskrivna arbetssättet. De inverterade T-pu1- serna matade till grinden 92 öppningsförbereder denna grind under större delen av varje halvperiod för signalen M, och vid normal drift uppträder en puls från grinden Bk under varannan M-signalhalvperiod under den tid grinden 92 är öppningsförberedd. Sålunda matas under nor- mal drift en kontinuerlig pulsföljd till kretsen 97, vars utsignal därför kvarstannar vid 1.

När systemet förflyttar sig ut utanför proportionalitetsbandet, kommer emellertid grinden SU ej längre att alstra pulser inom det in- tervall då grinden 92 är öppningsförberedd av de inverterade T-sig- nalerna. Kretsens 97 utsignal övergår därför snart till O så att grin- den 7H göres overksam. Trots att räknaren 67 fortsätter att långsamt räknas uppåt till sitt maximum, kan således, när detta maximum näs, den resulterande 1-utsignalen icke passera grinden 7%. Systemet för- blir därför i detta tillstånd tills återinträde sker i proportiona- litetsbandet. Sá snart som detta inträffar, kommer de från grinden 92 åter uppträdande pulserna att bringa fördröjningskretsen 97 att alstra signalen 1 så att grinden 7U öppningsförbereds. Det fulla räknetill- ståndet i räknaren 67 ändrar därefter utsignalen O/P.

Sammanfattningsvis har T-signalen och tillhörande kretsar föl- jande verkan. När systemet lämnar proportionalitetsbandet, fylls räk- naren 67 långsamt som förberedelse på återgång till proportionalitets- bandet. Fördröjningskretsen 97, som tjänar för utfiltrering av falska pulser, detekterar huruvida systemet befinner sig inom eller utanför proportionalitetsbandet och håller utsignalen stabil eller oförändrad medan systemet är utanför detta band. När systemet åter inträder i proportionalitetsbandet, kommer dock filtret 97 att frisläppa räknarens 67 utsignal och tillåta att systemets utsignal snabbt ändras såsom gensvar på återinträdet. Systemet kommer därefter givetvis att på van- ligt sätt fortsätta sin periodiska omkoppling med låg pulskvot.

Räknaren 67 är företrädesvis utförd med räknestyrningsomkopp- ling så att dess maximala räknevärde kan förinställas i anpassning till systemets totalegenskaper. (Detta kan uppnås genom att räknarens räknehastighet göres variabel). Företrädesvis är räknaren 67 även ut- förd så att utsignalens frekvens som gensvar på en kylsignal, indi- 447 169 s kerande att systemet skall användas för luftkonditionering, ligger kring 3 perioder/sekund, vilket står i överensstämmelse med de flesta kylkompressorer. I systemet ingår företrädesvis även nätavkännande organ som avkänner till systemet matad effekt när systemet används för kylning och som tillförsäkrar att utsignalen är i frántíllstànd när systemet befinner sig i igångsättningstíllstánd, varigenom det för- hindras att kylkompressorerna oavsíktligt slås till och från vid nät- spänningsavbrott eller då systemet omkopplas mellan uppvärmings- och kyldríft.

Divisionskedjan 32 kan utgöra del av en längre divisionskedja som ingår som del i en elektronisk styrenhet som exempelvis bestämmer tiderna för tillslag på morgonen och frànslag på kvällen.

Claims (5)

447 169 Patentkrav

1. Regleranläggning, k ä n n e t e c k n a d av att den innefattar: en pulskvotkrets (12, 25): i Vilken ingår dels en aVkänUínš5' krets (12) försedd med ett sensorelement (13) 0Ch ett íflfitällbarï sättpunktselement (16), Oth dels en från avkänningskretsen matad komparatorkrets (25), som alstrar en signal med en pulskvot som be- ror på det avkända tillstândets avvikelse från sättpunkten; en från pulskvotkretsen matad frekvensdelarkrets (H5, 83), som drivs av en högfrekvenspulssignal (F) och alstrar en signal med motsvarande pulskvot och med längre period; samt _ en oscillator (31) med tillhörande divisions- och avkodnings- kretsar (32 resp. HO), som alstrar ett flertal pulssignaler (P, P, T, M) av olika frekvenser, varvid en högfrekvenspulssignal matas till frek-- vensdelarkretsen för drivning av densamma, och varvid en lägfrekvens- pulssignal (M) matas till avkänningskretsen för att bringa densamma att driva komparatorkretsen med en triangelkurvform (V12) av motsva- rande period.

2. Regleranläggning enligt kravet 1, k ä n n e t e c k n a d av att avkänningskretsen innefattar en bryggkrets, som vid en kopp- lingspunkt tillföres (via 45) den làgfrekventa pulssignalen och som är förbunden med komparatorkretsen via en shuntkondensator (22).

3. Regleranläggning enligt något av föregående krav,k ä n n e- t e c k n a d av att frekvenskretsen innefattar räknarorgan (67) för räkning av omväxlande till- och fránutsignalperioder, där varje dylik period bestämmas av produkten av de båda räkneparametrarna. räknevärde och räknehastighet, varvid räknarorganen alternerande-bestämmer den ena räkneparametern i överensstämmelse med pulskvotsignalens till- och fránperioder; samt av att pulskvotsignalen matas till räknarorganen via logikkretsar (46, 52-55, GH) som släpper igenom densamma under al- ternerande halvperioder hos lâgfrekvenssignalen i beroende av frekvens- delarkretsens utsignal.

4. Regleranlâggning enligt kravet 3, k ä n n e t e c k n a d av att den innefattar kretsorgfin (87, 90) som drivs av en ytterligare pulssignal från divisions- och avkodningskretsarna och som detekterar när pulskvotsignalen är stabil, ooh, om denna signal icke står i överensstämmelse med frekvensdelarkretsens utsígnal, bringar frekvens- delarkretsens utsignal att ändra sig.

5. Regleranläggning enligt kravet 3 eller 4, k ä n n e t e c k- n a d av att den innefattar kretsorgan (92, 97) som drivs av en yt- terligare pulssignal från divisions- och avkodningskretsarna och som detekterar när pulskvotsignalen är stabil och bringar ifrågavarande 10 447 169 räkneparameter att långsamt modifieras så att frekvensdelarkretsens utsignal kommer att ändra sig snabbt när pulskvotsignalen äter bör- jar ändra sig periodiskt. n