SU1352470A1 - Цифровой регул тор температуры - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к области автоматического регулировани  и может быть использовано дл  построени  автоматических регул торов температуры . Целью изобретени   вл етс  повышение точности регул тора. Регул тор содержит задат чик температуры 1 , вы- читатель 2, цифроаналоговый преобразователь 3, генератор тактовых импульсов 4, формирователь синхроимпульсов 5, дешифратор 6, сумматор 7, мультиплексор 8, блок пам ти 9, компаратор 10, формирователь управл ющих импульсов 11, регулирующий элемент 12, нагреватель 13, датчик температуры 14, усилитель 15. 1 з.п. ф-лы, 3 ил. со сл ND NU ы

Description

11

Изобретение относитс  к автоматическому регулированию и может быть использовано дл  построени  автоматических регул торов температуры в различном технологическом оборудовании.

Целью изобретени   вл етс  новыше ние. точности устройств а.

На фиг. 1 приведена функциональна  схема регул тора; на фиг. 2 - функциональна  схема генератора тактовых импульсов; на фиг. 3 - функциональна  схема цифроаналогового преобразовател ,

Регул тор содержит задатчик 1 тем пературы, вычитатель 2, цифроанало- говый преобразователь (ЦАП) 3, генератор 4 тактовых импульсов, формирователь 5 синхроимпульсов, дешифратор 6, сумматор 7, мультиплексор 8, блок 9 пам ти, компаратор 10, формирователь 11 управл ющих импульсов, регу- ,лирующий элемент 12, нагреватель 13, датчик 14 температуры, усилитель 15 (фиг.. 1). Генератор тактовых импульсов содержит импульсньй генератор 16 умножитель 17 частоты, управл емый делитель 18 частоты (фиг. 2). ЦАП включает в себ  счетчик 19 импульсов преобразователь 20 код-аналог (фиг.З

Регул тор работает следующим образом .

В момент включени  устройства на первом выходе ЦАП 3 устанавливаетс  нулевой код, поступающий на первый вход вычитател  2, на втором входе которого присутствует код с выхода задатчика 1, соответствующий заданно температуре. Разностный код с выхода вычитател  2, соответствующий максимальному рассогласованию, суммируетс в сумматоре 7 с кодом, поступающим на второй вход сумматора 7 с выхода мультиплексора 8, и записываетс  импульсом установки в исходное состо ние в блоке 9 пам ти, который вьгаол- нен в виде запоминающего регистра на D-триггерах. Поскольку при этом величина кода на выходе вычитател  2 велика , дешифратор 6, на вход которого подключены старшие разр ды кода вычитател  2, не переключает мультиплексор 8, и с выхода мультиплексора 8 на сумматор 7 поступает нулевой код. В результате в блоке 9 пам ти запоминаетс  код с выхода вычитател  2. С выхода блока 9 этот код поступает на первьй вход генератора 4 тактовых импульсов. Частота следова

ни  импульсов на выходе генератора 4  вл етс  функцией от величины кода на выходе блока 9 пам ти и величины кода задатчика 1 температуры, поступающего , на второй вход генератора 4 тактовых импульсов (на информационный вход умножител  17 частоты):

2K N

F

T(K-n)

где F - частота следовани  импульсов на выходе генератора 4 тактовых импульсов;

р

0

25

5

2К Т

30

частота следовани  импульсов на выходе генератора 16; Т - период питающего нагревател 

напр жени ;

N - коэффициент умножени  умножител  17 частоты (код на выходе задатчика 1); К - емкость счетчика делител  18

частоты (); п.- величина кода с выхода блока

9 пам ти.

Формирователь 5 синхроимпульсов вырабатывает последовательность синхроимпульсов с периодом следовани , равным половине периода напр жени , питающего на:греватель 13. Синхроимпульсы формируютс  в момент перехода через нуль питающего- нагреватель напр жени .

Каждый синхроимпульс, поступа  на управл ющий вход цифроаналогового 35 преобразовател  3, устанавливает

счетчик 19 в нулевое (исходное) состо ние . По окончании синхроимпульса на выходе счетчика 19 по вл етс  код, возрастающий с тактовой частотой, определ емой генератором 4, а на выходе преобразовател  20 - возрастающее е той же тактовой частотой ступенчатое напр жение, поступающее на второй вход компаратора 10. На первый вход компаратора 10 подаетс  сигнал с датчика 14, усиленный усилителем 15. В момент равенства сигналов на входах компаратора последний формирует на выходе импульс, поступающий на вход формировател  11, вырабатывающего управл ющий сигнал на открывание регулирующего элемента 12, чер ез который запитываетс  нагреватель 13. Регулирующий элемент 12 закрываетс  по завершении полупериода

питающего напр жени . I

Кроме того, импульс с выхода компаратора 10 поступает на управл ю40

45

50

55

3

пам ти,

1

no которощий вход блока 9 му производитс  запись значени  разностного кода, соответствующего разности кодов з-аданной и действительной температур во врем  каждого периода синхронизации.

По мере приближени .значений действительной и заданной температур увеличиваетс  уровень ступенчатого напр жени , при котором срабатывает компаратор 10, что приводит к увеличению фазового сдвига импульсов относительна синхроимпульсов. Уменьшение крутизны ступенчатого напр жени  на выходе ДАЛ 3 вследствие уменьшени  частоты импульсов на выходе генератора 4 пропорционально умень- шению кода на выходе, вычитател  2 также приводит к увеличению фазового сдвига. Частота генератора 4 стремитс  к величине р - 2N

и t

ми н f

Этот процесс продолжаетс  до тех пор, пока величина рассогласовани  между действительной и заданной температурами не уменьшитс  до нескольких , (например, трех) младших разр дов кода на выходе вычитател  2. При этом на выходе дешифратора 6 по вл етс  сигнал, поступающий на мультиплексор 8. Информаци  с выхода блока 9 пам ти поступает через мультиплексор 8 на сумматор 7, где суммируетс  с кодом вычитател  2. При очередном импульсе сравнени  на выходе компаратора 10 на управл ющий вход генератора 4 с выхода блока 9 пам ти поступает код

.,

где п- - мгновенное значение величины рассогласовани  между заданной и действительной температурами в период синхронизации;

п - число, хранившеес  в блоке 9 пам ти до прихода Импульса сравнени .

До тех пор пока ошибка регулировани  будет находитьс  в зоне малых значений, этот процесс будет продолжатьс , увеличива  частоту импульсов на выходе генератора 4 и, тем самым, постепенно увеличива  угол наклона ступенчатого напр жени  на входе компаратора 10, что приводит к уменьшению фазового сдвига импульса с выхода компаратора 10 по отношению к синх1352470

0

5

0

Ь

0

5

0

5

0

5

ро импульсу и, следовательно, к увеличению мощности, подводимой к нагревателю 13., При превышении температурой объекта заданной температуры знак числа на выходе вычитател  2 измен етс , величина ошибки регулировани  поступает на сумматор 7 со знаком минус (единица в старшем разр де кода), и в результате величина кода, хран щегос  в блоке 9 пам ти, начинает с каждым периодом синхронизации дискретно убывать. Это приводит к уменьшению угла наклона ступенчатого напр жени  и уменьшению мощности, подводимой к нагревателю. Процесс стремитс  к устойчивому состо нию, при котором ошибка регулировани  равн етс  нулю, а мощность, подводима  к нагревателю, равна рассеиваемой мощности при заданной температуре.

Claims (2)

1. Цифровой регул тор температуры, содержащий задатчик температуры, формирователь синхроимпульсов, последовательно соединенные блок пам ти, генератор тактовых импульсов, цифро- аналоговый преобразователь, компаратор , формирователь управл ющих импульсов , регулирующий элемент и нагреватель , а также датчик температуры и усилитель, причем выход компаратора соединен с управл ющим входом блока пам ти, управл ющий вход цифро- аналогового преобразовател  соединен с выходом формировател  синхроимпульсов , а промежуточный выход цифроана- логового преобразовател  соединен с первым входом вычитател , второй вход которого соединен с выходом задатчика температуры и с управл ющим входом генератора тактовых импульсов, отличающийс  тем, что, с целью повьш1ени  точности, регул тор содержит мультиплексор, сумматор и дешифратор, вход которого соединен с первым входом сумматора и выходом вычитател , выход сумматора подключен к информационному входу блока пам ти, выход которого через мультиплексор соединен с вторым входом сумматора, причем управл ющий вход мультиплексора соединен с выходом дешифратора.

2.-Р9.гул тор по п. 1, о т л и - чающийс  тем, что генератор тактовых импульсов содержит последо51352А

вательно соединенные импульсный генератор , умножитель частоты и управл е- мьй делитель частоты, информационный вход которого  вл етс  первым входом генератора тактовых импульсов, выход

управл емого делител  частоты  вл етс  выходом генератора тактовых импульсов , а информационный вход умножител  частоты - вторым входом генератора тактовых импульсов.

cpue.Z

г фиэ.З