SU1532907A1 - Устройство дл регулировани температуры - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к технике автоматического регулировани  и может быть использовано дл  построени  автоматических регул торов температуры. Цель изобретени  - повышение точности регулировани  за счет автоматического изменени  мощности нагревател  в процессе отслеживани  заданной температуры в широком диапазоне изменени  физических характеристик объекта терморегулировани  и теплофизических параметров окружающей среды. Это достигаетс  тем, что в устройство дл  регулировани  температуры, содержащее задатчик температуры 1, выходы которого соединены с первой группой входов цифровой схемы сравнени  2, последовательно соединенные датчик температуры 4 и аналого-цифровой преобразователь 3, выходы которого соединены со второй группой входов схемы сравнени  2, формирователь синхроимпульсов 11, соединенный входом с источником переменного напр жени , а выходом - с тактовым входом двоичного счетчика 10, элемент И 9 и тиристорный исполнительный элемент 13, через который нагреватель 14 подключен к источнику питани , дополнительно введены блок пам ти 6, реверсивный счетчик 8, мультиплексор 12, элемент ИЛИ 7 и триггер 5, первый вход которого соединен с выходом переполнени  схемы сравнени  и с входом разрешени  работы блока пам ти, второй вход триггера 5 соединен с выходом элемента И 9 и с тактовым входом реверсивного счетчика 8, а его выход соединен с одним из входов элемента ИЛИ 7 и с входом направлени  счета реверсивного счетчика 8, выход элемента ИЛИ соединен с первым входом элемента И 9, к второму входу которого подключен выход переноса двоичного счетчика 10, причем информационные выходы двоичного счетчика соединены с первой группой адресных входов блока пам ти, втора  группа адресных входов блока пам ти соединена с информационными выходами схемы сравнени  и с оставшимис  входами элемента ИЛИ, а информационные выходы блока пам ти подключены к информационным входам мультиплексора, адресные входы которого соединены с информационными выходами реверсивного счетчика, а выход соединен с входом тиристорного исполнительного элемента. 1 ил.

Description

з (Л

ел

со

1C

се

тел  в процессе отслеживани  заданной температуры в широком диапазоне изменени  физических характеристик объема терморегулировани  и теплофи- зических параметров окружающей среды. Это достигаетс  тем, что в устройство дл  регулировани  температуры, содержащее задатчик температуры 1, выходы которого соединены с первой группой входов цифровой схемы сравнени  2, последовательно соединенные датчик температуры 4 и аналого-цифровой преобразователь 3, выходы которого соединены с второй группой входов схемы сравнени  2, формирователь синхроимпульсов 11, соединенный входом с источником переменного напр жени , а выходом - с тактовым входом двоичного счетчика 10, элемент И 9 и тиристорный исполнительный элемент 13, через который нагреватель 14 подключен к источнику питании, дополнительно введены блок пам ти 6, реверсивный счетчик 8, мультиплексор 12, элемент ИЛИ 7 и триггер 5, первый вход которого соединег с выходом пеИзобретение относитс  к технике автоматического регулировани  и может быть использовано дл  построени  Iавтоматических регул торов температуры .

Цель изобретени  - повышение точности устройства регулировани  за счет автоматического изменени  мощности нагревател  в процессе отслеживани  заданной температуры при изменении физических характеристик объекта терморегулировани  или теплофизи- ческих параметров окружающей среды.

На чертеже изображено предлагаемое устройство.

Устройство содержит цифровой задатчик 1 температуры, код с выхода которого подаетс  на первый вход схемы 2 сравнени  (вычитатель), второй вход которой подключен к выход/ аналого-цифрового преобразовател  3.На вход аналого-цифрового преобразовател  3 поступает информаци  с зыхода датчика 4 температуры. Выход переполнени  схемы сравнени  2 соединен с первым входом триггера 5 и входом разрешени  работы блока 6 пам ти. Выход триггера 5 соединен с первым

реполнени  схемы сравнени  и вхоцоч разрешени  работы блока пам ти 6, второй вход триггера 5 соединен с выходом элемента И 9 и тактовым входом реверсивного счетчика 8, а его выход соединен с одним из входов элемента ИЛИ 7 и входом направлени  счета реверсивного счетчика, выход элемента. ИЛИ соединен с первым входом элемента И 9, к второму входу которого подключен выход переноса двоичного счетчика 10, причем информационные выходы двоичного счетчика соединены с первой группой адресных входов блока пам ти, втора  группа адресных входов блока пам ти соединена с информационными выходами схемы сравнени  и оставшимис  входами элемента ИЛИ, а информационные выходы блока пам ти подключены к информационным входам мультиплексора, адресные входы которого соединены с информационными выходами реверсивного счетчика, а выход соединен с входом тиристорного исполнительного элемента. 1 ил.

5

0

5

0

входом эпемента ИЛИ 7 и входом направлени  счета реверсивного счетчика 8. К оставшимс  входам элемента ИЛИ 7 подключены информационные выходы схемы 2 сравнени  и группа адресных входов (соответствующа  старшим разр дам адреса) блока 6 пам ти. Первый вход элемента И 9 соединен с выходом элемента ИЛИ 7, второй его вход подключен к выходу переноса двоичного счетчика 10, с его выхода сигнал подаетс  на второй вход триггера 5 и на счетный вход реверсивного счетчика 8, Формирователь 1I синхроимпульсов соединен входом с источником переменного напр жени , а выходом - с тактовым входом двоичного счетчика 10, информационные выходы которого т подключены к второй группе адресных входов( младшие разр ды адреса) блока 6 пам ти. Адресные входы мультиплексора 12 подключены к информационным выходам реверсивного счетчика 8, а информационные его входы соединены с информационными выходами блока 6 пам ти. Выход мультиплексора 12 подключен к управл ющему входу тиристорного исполнительного элемента 13, через который нагреватель 14 подключен к источнику переменного напр жени .

Блок пам ти представл ет собой посто нное запоминающее устройство с организацией 2 г слов по m разр дов (где п - количество адресных входов; m - число информационных выходов).

В качестве блока 6 пам ти можно использовать, например, микросхему типа К573 РФ2 с организацией 2048 слов по 8 разр дов, вход Разрешение по выходу которой  вл етс  входом разрешени  работы блока управлени .

Схема 2 сравнени  представл ет собой вычитатель двоичных кодов, имеющий выход переполнени  (переноса ) .

Устройство работает следующим образом .

В момент включени  устройства обнул етс  реверсивный счетчик 8, код на выходе которого определ ет номер выхода блока 6 пам ти, подключаемого через мультиплексор 12 на управл ющи вход тиристорного исполнительного элемента 3.

Схема 2 сравнени вырабатывает код равный разности кодов заданной и действительной температур нагреваемого объекта, поступающих с выхода задат- чика 1 температуры и выхода аналого- цифрового преобразовател  3,.преобразующего в двоичный код напр жение, вырабатываемое датчиком 4 температуры .

Старшие разр ды разностного кода с выхода схемы 2 сравнени  (не используютс , например, два младших разр да кода) подключены к входам элемента ИЛИ 7 и соединены с группой адресных входов блока 6 пам ти, формиру  старшую часть адреса выходного слова этого блока.

На выходе формировател  синхроимпульсов 11 при переходе напр жени  питани  через ноль формируютс  синхроимпульсы , которые подсчитываютс  двоичным счетчиком 10,

Младшие разр ды двоичного кода с выхода счетчика 10 (например, 5 младших разр дов) формируют младшую часть адреса выходного слова блока 6 пам ти . Количество этих разр дов определ ют дискрет изменени  мощности нагревател  14. Информаци  на выходах блока 6 пам ти измен етс  циклически по мере пересчета поступающих на

вход двоичного счетчика 10 тактовых синхроимпульсов,

. В каждом разр де выходного слова блока 6 пам ти содержитс  сво  последовательность нулей и единиц, соответствующих включенному и выключенному состо нию тиристорного исполнительного элемента 13. Поскольку чем Q большее количество полупериодов питающего напр жени  за цикл пересчета разр дов двоичного счетчика 10, подключенных к блоку 6 пам ти, тиристор- ный исполнительный элемент 13 нахо- 5 дитс  во включенном состо нии, тем больше мощности выдел етс  в нагре- -вателе 14, подключа  через мультиплексор 12 один из выходов блока пам ти б на вход тиристорного исполни- 0 тельного элемента 13, можно регулировать мощность, выдел емую в нагревателе 14, предварительно занес  соответствующую информацию в блок 6 пам ти (программируетс  до установки в 5. устройство).

Выбор номера канала, пропускаемого мультиплексором, осуществл етс  кодом с выхода реверсивного счетчика 8, причем меньшему номеру соответст- 0 вует относительно меньша  величина мощности, подводима  к нагревателю 14. Блок 6 пам ти запрограммирован таким образом, что побитна  информаци  на его выходах зависит также от , кода с выхода схемы 2 сравнени  так, что при уменьшении этого кода (при уменьшении разбаланса между заданной и действительной температурами объекта регулировани ) пропорционально 0 уменьшаетс  и мощность, подводима  к нагревателю.

Переход на характеристику регулировани  с меньшей относительной мощностью нагревател  14 осуществл етс  5 коммутацией выхода мультиплексора 12 с входом, соединенным с тем выходом блока 6 пам ти, который содержит относительно меньшее количество нулей в последовательном коде, формируемом 0 на этом выходе синхронно с пересчетом двоичным счетчиком 10 тактовых синхроимпульсов. И наоборот, подключением через мультиплексор 12 в-хода тиристорного исполнительного элемента е 13 к выходу блока 6 пам ти, в последовательном коде которого содержитс  относительно больше нулей, осуществл етс  переход на характеристику регулировани  с большей относительной

Мощностью нагревател  14, требуемой При большей теплоотдаче окружающую среду.

Слова блока 6 пам ти, соответствующие старшим адресам, содержат (значени  бит, определ ющие посто нно включенное состо ние тиристорного Исполнительного элемента 13. Следовательно , при большом разбалансе величин заданной и действительной температур (при наличии единиц в старших разр дах кода на выходе схемы сравнени  2) нагреватель работает на макси- йальной мощности.

По мере нагревани  объекта регулировани  с уменьшением величины разностного кода на выходе схемы 2 сравнени  пропорционально уменьшаетс  количество нулей в последовательных кодах на выходах блока 6 пам ти (с различным коэффициентом пропорциональности на разных выходах). Выходу рлока 6 пам ти с меньшим номеро м соответствует относительно большее уменьшение времени включени  нагре- }ател  14 за период никла двоичного счетчика 10 при уменьшении величины Кода на выходе схемы 2 сравнени . Поскольку после включени  устройства fcja выходе реверсивного счетчика 8 установлен нулевой код, на начальном этапе осуществл етс  пропорциональ- регулирование с минимальной выбранной мощностью нагревател .

По прошествии отрезка времени, определ емого временем пересчета синхроимпульсов двоичным счетчиком 10, разр дность которого выбираетс  достаточно большой, на выходе переноса этого счетчика по вл етс  импульс, поступающий на первый вход элемента И 9. Если рассогласование величин заданной и действительной температур в этот момент недостаточно мало,, т.е. код, поступающий с выхода схемы 2 сравнени  на элемент ИЛИ 7, имеет хот  бы в одном разр де единицу (эта ситуаци  соответствует недостатку величины мощности, подводимой к нагревателю , дл  компенсации отбора тепла ), единица с выхода элемента ИЛИ 7 разрешает прохождение указанного импульса через элемент И 9 на счетный вход реверсивного счетчика 8. При этом, поскольку не было перегрева регулируемого объекта и на выходе триггера 5 установлен нулевой уровень, содержимое реверсивного счетчика 8

0

5

0

5

0

5

0

5

увеличиваетс  на единицу. Ус,ройсгк/ переходит на регулировочную характеристику с относительно Польшей ветчиной мощности, выдел емой в нагревателе 14. Подобный процесс продолжаетс  до тех пор, пока в момент поступлени  очередного импульса с выхода переноса двоичного счетчика 10 на выходе элемента ИЛИ 7 не по витс  нулевой уровень, соответствующий минимальному разбалансу величин заданной и действительной температур регулируемого объекта. При этом импульс со счетчика 10 не проходит через элемент И 9 и содержимое счетчика не измен етс .

Если величина мощности нагревател , на которой осуществл етс  регулировка в зоне малых рассогласований температур, больше необходимой дл  Компенсации отбора тепла, неизбежно температура объекта превышает заданную величину. При этом на выходе переполнени  схемы 2 сравнени  по вл етс  сигнал, запрещающий работу блока пам ти 6 и устанавливающий триггер 5 в единичное состо ние. На выходах блока пам ти 6 устанавливаютс  единицы и тиристорный исполнительный элемент 13 отключает нагреватель 14 от источника питани  до тех пор, пока не исчезнет сигнал переполнени  с выхода схемы 2 сравнени . Наличие единицы на выходе триггера 5 измен ет направление счета реверсивного счетчика 8 на вычитание, а также определ ет наличие единицы на выходе элемента ИЛИ 7.

Очередной импульс с выхода переноса двоичного счетчика 10 проходит через элемент И 9 на счетный вход реверсивного счетчика 8, уменьша  его содержимое на единицу. Этот же импульс возвращает триггер 5 в исходное кулевое состо ние. В результате устройство переходит на характеристику регулировани  малых отклонений от заданной температуры с отно- сительнс меньшей величиной мощности, подводимой к нагревателю 14.

При изменении характеристик регулируемого объекта или параметров окружающей среды в устройстве вновь начинаютс  описанные ранее процессы, привод щие к уменьшению или увеличению содержимого реверсивного счетчика 8 и к уменьшению или увеличению мощности, отдаваемой в нагрузку при

малых рассоглассовани х заданной и действительной температур объекта.

3 результате этих процессов устройство стремитс  к установлению равновеси  между мощностью, отдававмой в нагреватель и мощностью, отбираемой в окружающую среду при заданной температуре регулируемого объекта , т.е. к уменьшению статической ошибки регулировани . При этом устройство самосто тельно настраиваетс  на одну из хран щихс  в блоке пам ти 6 характеристик регулировани , обеспечивающую минимальную статическую ошибку регулировани  при сложившейс  совокупности характеристик объекта и внешних воздействий.

Использование изобретени  позвол ет автоматически вести отслеживание заданной температуры в широком диапазоне воздействий внешних условий и изменени  характеристик объекта нагрева на мощности нагревател  соотг. вотствующей интенсивности отбора теп- ла при этой температуре, что сводит к минимуму статическую ошибку регулировани  и, следовательно, повышает точность регулировани .

Claims (1)

1. Формула изобретени  Устройство дл  регулировани  тем™ пературы, содержащее задатчик температуры , выходы которого соединены с первой группой входов цифровой схемы сравнени , последовательно соединенные датчик температуры и аналого- цифровой преобразователь, выходы которого соединены с второй группой

   ,

   1532907Ю

   входов цифровой схемы сравнени , формирователь синхроимпульсов, соединенный входом с источником переменного

   0

   5

   5

   0

   0

   5

   напр жени , а выходом - с тактовым входом двоичного счетчика, элемент И и тиристорный исполнительный элемент, через который нагреватель подключен к источнику питани , отличающеес  тем, что, с целью повышени  точности, оно содержит блок пам ти , реверсивный счетчик, мультиплексор , элемент 1ШИ и триггер, первый вход которого соединен с входом переполнени  схемы сравнени  и входом разрешени  работы блока пам ти, второй вход триггера соединен с выходом элемента И и входом счета реверсивного счетчика, а выход триггера соединен с одним из входов элемента ИЛИ и входом направлени  счета реверсивного счетчика, выход элемента ИЛИ соединен с первым входом элемента И, к второму входу которого подсоединен выход переноса двоичного счетчика, причем информационные выходы двоичного счетчика соединены с первой группой адресных входов блока пам ти, втора  группа адресных входов блока пам ти соединена с информационными выходами цифровой схемы сравнени  и остальными входами элемента ИЛИ, а информационные выходы блока пам ти подключены к информационным входам мультиплексора , адресные входы которого соединены с информационными выходами реверсивного счетчика, а выход соединен с входом тиристорного исполнительного элемента.