SU964591A1 - Многоканальный пропорциональный регул тор температуры - Google Patents

Description

1

Изобретение относитс  к автоматическому зег лированию температуры и может быть использовано, в частно сти, дл  регулировани  .температуры малых объектов в микроэле1 тронике.

Известен одноканальный широтноимпульсный регул тор температуры, содержащий датчик температуры, усилитель посто нного тока, нуль-орган, генератор пилообразного напр жени , формирователь синхронизирующих импульсов , элемент И, формирователь импульсов управлени  и регулирующий элемент, подключенный к нагревателю Cl ..15

Этот регул тор позвол ет по мере приближени  к заданной teMnepaType .плавно уменьшать мощность, подводимую к нагревателю, и тем самым обе- о спечитъ допустимую величину перерегулировани  температуры.

При однобременном регулировании (р да объектов используетс  такое же

число одноканальных регул торов, что снижает надежность оборудовани .

Известен также многозонный бесконтактный регул тор температуры, содержащий датчики и задатчики по числу регулируемых точек, коммутатор , канал регулировани  и блок формировани  управл ющего сигнала, в котором к выходу генератора пилообразного напр жени  подключен вход канала поддержани  теплового режима, выполненного из последовательно соединенных дифференциального усилител  ti триггера Шмитта, а выход его циклически подключаетс  к объектам регулировани  , отключенным от канала регулировани  2 /.

Недостатками этого регул тора  вл ютс  низка  точность регулировани  и низкие динамические показатели процесса регулировани  всле.дствие того,что на объекты регулировани , отключенные от канала регулировани , по-, ступают импульсы фиксированной скважности , установленной вручную и не со падающей со значен(ем скважности управл ющего воздействий, сформированного каналом регулировани  дл  данно го объекта. Наиболее близким по технической .сущности к изобретению  вл етс  мног каналь-ный широтно-импульсный регул тор температуры, содержащйй в каждом канале датчик и задатчик температуры подключенные к последовательно соеди ненным ключу, усилителю, пороговому элементу, и исполнительный элемент, коммутатор и генератор пилообразного напр жени , выход которого подклю чен ко входам порогового элемента и коммутатора, выходы которого подключены к управл ющим.входам ключей, а также генератор импульсов и в каждом канале элементы ЗАПРЕТ, СОВПАДЕНИЕ, СБОРКА, счетчик импульсов, и триггер, причем вых.од генератора импульсов подключен ко входу элемента ЗАПРЕТ каждого канала, второй вхиД которого соединен с выходом коммутатора, и ко входу одного из элементов СОВПАДЕНИЕ каждого канала, второй вход которого) соединен с вы одрм коммутатора, а третий - с выходом порогового элемента, выход первого«элемента СОВП/ ЕНИЕ подключен к последовательно сое диненным первому .элементу СБОРКА , второй вход которог о соединен с выходом элемента ЗАПРЕТ, счетчику импульсов, вход сброса которого подключен к выходу коммутатора, триггеру , второй вход которого соединен с выходом генератора пилообразного напр жени , второму элементу СБОРКА, второй вход которого подключен к дру гому элементу СОВПАДЕНИЕ, подключенному к выходу коммутатора и к выходу порогового элементаj а выход второго элемента СБОРКА соединен с исполнительным элементом З } Недостатком известного устрбййтва  вл етс  низка  точность поддержани  температуры за счет перерегулировани  в те периоды квантовани , когда контроль температуры i-ro объекта не приводитс . Это перерегулирование те больше, чем больше каналов регулировани  в регул торе и чем меньше масс термостабилизируемого объекта. Цель изобретени  - повышение точности регул тора.

Поставленна  цель достигаетс  тем, что многоканальный пропорциона.льный

Claims (2)

1. выход - с первыми входами элементов И 15-17, выходы которых св заны с первыми входами элементов 18-20 пам регул тор температуры, содержащий по., числу каналов датчики изадатчики температуры; подключенные через соответствующие последовательно соединенные первые элементы сравнени  и электронные ключи к первому входу компаратора , генератор импульсов и генератор синхроимпульсов по числу каналов, исполнительные элементы и элементы И, первые входы которых подключены к выходу Компаратора, а Также коммутатор импульсов, .первые выходы.которого соединены с Ётррыми входами электронных , ключей и соответствующих элементов И, а первый вход - с выходом генератора синхроимпульсов, содержит последовательно соединенные первый и второй счетчики импульсов, последовательно соединенные элементы пам ти и вторые элементы сравнени  по числу каналов, элемент запрета и цифроаналоговый преобразователь, выход которого соединен с вторым входом коМпаратора , а вход св зан с первыми входами элементов пам ти и с вторым . выходом первого счетчика импульсов, первый вход которого подключен к выходу генератора импульсов, а второй вход - к выходу генератора синхроимпульсов и к второму входу второго счетчика импульсов, выходом св занно гр с вторыми входами вторых элементов сравнени , первый вход элемента-запрета соединен с первым выходом первого счетчика импульсов, второй входс вторым .входом коммутатора импульсов , а выход - с вторым входом коммутатора импульсов, выходы элементов И подключены к вторым входам соответствующих элементов пам ти, а .выходы вторых элементов сравнени  св заны с входами.соответствующих исполнительных элементов. На чертеже приведена структурна  схема предлагаемого многоканального пропорционального регул тора температуры дл  трех каналов регулировани . Регул тор содержит датчики 1-3 -Ц задатчики А-6 температуры, соединенные через элементы 7-9 сравнени  с первыми входами электронных ключей 10-12 соответственно каждому каналу. Выходы ключей 10-12 подключены к первому входу компаратора, 13 второй вход которого соединен с цифро-аналоговым преобразователем 14 (ЦАП), а ти соответствующих каналов. Выходы элементов 18-20 подключены к первым входам элементов 21-23 сравнени , вторые входы которых соединены с выходами второго счетчиь а 2 импульсов а выходы - со входами исполнительных элементов 2.5-27. Выход генератора 28 импульсов св зан с первым входом первого счетчика 29 импульсов, первы выход которого соединен с первым вхо дом второго счетчика 2 импульсов и элемента 30 запрета, выходом соединенного со вторым входом коммутатора 31, первые выходы которого подключены ко вторым входам ключей 10-12 и элементов 15-17, а второй выход - ко второму входу элеменча 30. Выход генератора 32 синхроимпульсов соединён со вторым входом счетчика 29, вторым входом счетчика 2k и первым входом коммутатора 31. Регул тор работает следующим обра зом. Допустим, коммутатор 31 подключил к компаратору 13 через -ключ 10 элемент 7 первого канала регулировани . Выходной сигнал элемента 7 пропорциональный разности между заданной задатчиком Л и действительной температурой с датчика 1, поступает на вход компаратора 13- Одновременно счетчик 29 считает импульсы с выхода тенератора 28. Возрастающий цифровой код с выхода счетчика 29 поступает на вход цифро-аналогового преобразовател  14 и на входы элементов 18-20 .представл ющие, собой, например, регистры с параллельной записью данных На выходе цифро-аналогового преобразовател  14 формируетс  ступенчатое напр жение, которое сравниваетс  компаратором 13 с разностным лом с выхода элемента 7. При совпаде нии входных величин компаратор 13 формирует импульс у поступающий на входы элементов 15-17, и при наличии разрешающего сигнала на первом выходе коммутатора 31 на выходе элемента 15 по вл етс  сигнал разрешени  записи в элемент 18 текущего значени  цифрового, на выходе счетчика 29 Значение этого кода будет обратно пропорционально разности между заданной и действйт.ельной температурами по первому каналу. Разр дность счетчика 29 и цифро-аналогового преобразовател  14-выбираетс  исход  из требуемой погрешности измерени  температуры , вызванной дискретностью 16 цифро-аналогового преобразовател  14, Так,.при восьмиразр дном счетчике 29 цифро-аналоговый преобразователь 14 выдает ступенчатое напр жение с 256 дискретами. При переполнении счетчика 29 импульс с выхода переноса поступает на вход счётчика 24 и на вход элемента 30,на втором входе которого отсутствует сигнал запрета. Выходным сигналом элемента 30 коммутатор 31.переводитс  в следующее состо ние, подключа  ккбймутатору 13 через ключ 11 второй канал измерени  разности температур , состо щий из датчика 2, задатчика 5 и элемента 8, Кроме того,/ коммутатор 31 разрешает прохождение импульса разрешени  записи с выхода компаратора 13 через элемент Гб на управл ющий вход элемента 19. в который записываетс  значение цифрового кода с выхода счьтчика 29, соответствующего разности заданной и действительной температур во втором канале регулировани :. Очередным импульсом переполнени  счетчик 29 через элемент 30 переводит в очередное положение коммутатор 31,который подключает к компаратору 13 через ключ 12 выход элемента 9 третьего канала регулировани . Кроме того , выходной коммутатора 3 разрешает прохождение через элемент 17 команды разрешени  Записи с выхода компаратора 13 на управл ющий вход элемента 20, в который записываетс  цифровой код с выхода счетчика 29, соответствующий разности температур по третьему каналу регулиров.ани . Очередным импульсом переполнени  счетчик 29 через элемент 30 переводит коммутатор 31 в очередное, четвертое состо ние. Выходной сигнал с четвертого выхода коммутатора 31 поступает на управл ющий вход элемента 30,/который запрещает прохождение последующих импульсов переполнени  с выхода счетчика 29 на вход коммутатора 31. При этом на управл ющих входах элементов отсутствуют разрешающие сигналы и информаци , записанна  в элементы 18-20, остаетс  неизменной. Поскольку информаци  с выхода счетчика 29 не считываетс , то этот счетчик в дальнейшем работает в качестве делител  частоты импульсов , поступа1ющих с генератора 28, При этом счетчик 24 продолжает считать импульсы переполнени  с выхода 7 - счетчика 29. Параллельный код с выхо да счетчика 2 поступает на вторые входы элементов.21-23 всех каналов регулировани , на первые входы кото рых 21-23 подаютс  цифровые коды с выходов элементов 18-20 соответственно . Счетчик имеет ту же разр д ность, что и счетчик 29 и определ е дискретность квантовани  периода синхронизации. Элементы 21-23 произ вод т сравнение входных кодов и при превышении значени  цифрового кода на их вторых входах над значением цифрового кода на первых входах на выходе.элементов 21-23;по вл етс  сигнал, включающий дополнительный элемент соответственно, который остаетс  включенным до прихода из источника синхронизирующих импульсов 32 импульса сброса, привод  щего в исходное состо ние коммутато 31 и счетчики 24 и 29. Коммутатор 3 устанавливаетс  в состо ние, разрешающее регулирование по первому Каыалу , и процесс регулировани  повто р етс . При изменении температуры регули руемого объекта, будет измен тьс  значение цифрового кода, запоминаемого в соответствующем запоминающем устройстве. Ил следовательно, Измен етс  длительность импульса, посту пающего на вход соответствующего ис полнительного элемента. ; Исход  из разр дности счетчиков 24 и 29 и частоты синхронизирующих импульсов, с выхода генератора 32 выбираетс  рабоча  частота генерато ра 28 импульсов. Так, при питании нагревателей напр жением частотой 50 Гцчастотаимпульсов синхрониза|ции будет 100 Гц. При разр дности (счетчиков 24 и 29, равной восьми, суммарный коэффициент делени  часто ты обоих счетчиков равен 65536, и частота генератора 28 импульсов дол на быть равной 6,5536 МГц. Использование многоканального пропорционального регул тора температуры в установках дл  сборки полу проводниковых приборов и интегральных схем позвол ет повысить процент выхода годных изделий за счет повышени  точности регулировани  и кач ства переходных процессов. Это обусловлено тем, что регул тор обеспечивает по каждому каналу подачу на нагреватель энергии, пропорциональной разности заданной и действитель 8 1 ной температур в каждый полупериод I питающего нагреватель напр жени . Формула изобретени  Многоканальный пропорциональный регул тор температуры, содержащий по числу.каналов датчики и задатчи ,ки температуры, подключенные через соответствующие последовательно соединенные первые элементы сравнени  и электронные ключи к первому входу компаратора, генератор импульсов и генератор синхроимпульсов по числу каналов, исполнительные элементы и элементы И, первые входы которых подключены к выходу компаратора, а также коммутатор импульсов, первые выходы которого соединены с вторыми входами электронных ключей и.соответствующих элементов И, а первый входс выходом генератора Синхроимпульсов , о т л и ч а ю щ и и ,с   , тем, что, с целью повышени  точности регул тора , он содержит последовательно соединенные первы и второй счетчики им пульсов, последовательно соединенные элемейты пам ти и вторые элементы сравнени  по- числу каналов, элемент запрета и Цифро-аналоговый ripeобразователь , выход которого соединен с вторым входом компаратора, а вхор, св зан с первыми входами, элементов пам ти и с вторым выходом первого счетчика импульсов, первый вход которого подключен к выходу генератора импульсов,,а второй вход - к выходу генератора синхроимпульсов и к второму входу второго счетчика импульсов , выходом св занного с вторыми входами вторых элементов сравнени , первый вход элемента запрета соединен с первым выходом первого счетчика имлульсов , второй вход - с вторым выходом коммутатора импульсов, а выход с вторым входом j oMMyTaTOpa -импульсов , выходы, элементов И подключены к вторым входам соответствующих элементов пам ти, а выходы вторых элементов сравнени  св заны с входами соответствующих исполнительных элементов. Источники информации, прин тые во вынимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР № 491123, кл. G 05 D 23/19, 1974.
2. 2.Авторское свидетельство СССР № 206201, кл. G 05 D 23/19, 1966. 3- Авторское свидетельство СССР № 614429, кл. G 05 D 23/19, 1975 (прототип).