Цифровой регулятор Советский патент 1984 года по МПК G05D23/19 

Изобретение относится к автоматическому регулированию и может быть использовано для регулирования температуры в электрических нагреватель ных устройствах, а также в-системах регулирования микроклимата с электро калориферами. Известно устройство для регулирования температуры, содержащее генератор импульсов, делитель частоты, термочувствительный мост, предварительный усилитель, ключи, накопитель ный элемент-компаратор, усилитель мрщности, нагреватель, датчик температуры, элемент И, регулируемый пороговой элемент-интегратор ID. Однако это устройство регулирования работает в колебательном режиме, что не позволяет добиться высокой точности регулирования. Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является электронный цифровой регулятор температуры для предварительнооо термостатирования теплоносителя в прецизионной калориметрии, содержащий измерительную мостовук) схему, в одно плечо которой включен датчик темпера туры, а в другое - задатчик, при этом выход мостовой схемы подключен к усилителю постоянного тока, выход которого соединен с фазовым анализатором и делителем частоты тактовых импульсов, второй вход которого соединен с генератором тактовых импульсов, выход делителя соединен со вторым входом фазового анализатора, последовательно соединенного с реверсивным счетчиком, цифро-аналоговым преобразователем и усилителем мощности, а также последовательно соединенным с объектом регулирования содержащим нагреватель и охладитель 2J. В известном регуляторе при появле нии сигнала рассогласования пересчитывается число, хранимое в реверсивном счетчике, с постоянной скоростью независимо от величины сигнала рассогласования, что приводит к низкой устойчивости работы системы регулирования, низкой точности и значител ному времени переходных процессов. Цель изобретения - повышение точ ности регулятора. Поставленная цель достигается тем, что цифровой регулятор содержи измерительный мост, в одно плечо ко торого включен датчик, а в другое задатчик, выход измерительного моста подключён к усилителю постоянного тока, выход которого соединен через фазочувствительный элемент со знаковым входом рейерсивного счетчика, генератор импульсов и делитель частоты, подключенный выходом к счетному входу реверсивного счетчика, выход которого соединен с блоком формирования управляющих сигналов, подключенным выходом к управляющим входам блока вентилей, связанных с нагрузкой, а также содержит блок вьщеления модуля, компаратор, генератор пилообразного напряжения и элемент И, вход блока выделения модуля соединен с выходом усилителя постоянного тока, а выход - с первым входом компаратора, второй вход которого подключен к генератору пилообразного напряжения, а выход компаратора подключен к первому входу элемента И, второй вход, которого соединен с генератором импульсов, а выход элемента И подключен к делителю частоты. РТа фиг. 1 представлена функциональная схема цифрового регулятора; на фиг. 2 - диаграмма, поясняющая работу регулятора. Цифровой регулятор содержит измерительньй мост 1, в одно плечо которого включен датчик 2 температуры, а в другое - задатчик 3, при этом выход измерительного моста подключен к усилителю 4 постоянного тока, выход которого подключен к блоку 5 вьщеления модуля и че-рез фазочувствительный элемент 6 подключен к знаковому входу реверсивного счетчика 7. Выход блока 5 выделения модуля подключен к первому входу компаратора 8, второй вход которого соединен с. гешератором 9 Пилообразного напряжения, а выход компаратора 8 соединен с первым входом элемента И 10, второй вход которого подключен к генератору 11 импульсов, при этом выход элемента И 10 через делитель 12 частоты соединен со счетным входом реверсивного счетчика 7, вьжод которого поразрядно подключен к блоку 13 формирования управляющих сигналов, выходы которого соединены с управляющиеся входами блока 14 вентилей, силовые входы которого подключены к питаюш.ей сети 15, а. силовые выходы к нагрузке 16,

3

Устройство работает следующим образом.

.При отклонении контролируемой температуры от заданной на выходе измерительного моста 1 появляется сигнал рассогласования. Чем больше отличается температура контролируем го объекта от заданной, тем больше амплитуда сигнала рассогласования (фиг. 2а). Далее через усилитель 4 постоянного тока сигнал рассогласования (фиг. 2б) поступает на блок вьщеления модуля и через фоточувствительный элемент 6 (фиг. 2з) на знаковый вход реверсивного счетчика 7 и определяет направление счета. С блока 5 выделения модуля сигнал (фиг. 2в) поступает на компаратор 8, где в результате сравнения с пилообразным напряжением (фиг. 2в вырабатываются импульсы (фиг, 2г), ширина которых зависит от амплитуды сигнала рассогласования (фиг. 2в). Затем эти импульсы заполняются на элементы И 10 импульсами с генератора 11 импульсов (фиг. 2д) и с выхода элемента И 10 пачки импульсов

202984

(фиг. 2ж) через делитель 12 частоты поступают на счетный вход реверсивного счетчика 7. На реверсивном счетчике 7 отрабатьгоается число, ко5 торое в виде двоичного кода поступает на блок 13 формирования управляющих сигналов. Этим числом задается, например, угол открытия управляемых вентилей и поддерживает заданное 10 значение регулируемого параметра.

Введение в устройство блока 5 выделения модуля, генератора 9 пилообразного напряжения и элемента И 10

15 позволяет в зависимости от амплитуды сигнала рассогласования автоматически изменять скорость пересчета, причем, подбирая геометрию пилообразного напряжения, можно -задать низ20 кое изменение скорости пересчета при малом сигнале рассогласования и быстрого изменения скорости пересчета при больших сигналах рассогласования. Это снижает время переходных процессов,

25 устраняет колебания и делает систему устойчивой в работе и тем самым повышает точность регулирования.

1ЩФРОВОЙ РЕГУЛЯТОР, содержащий измерительный мост, в одно плечо которого включен датчик, а в другое задатчик, выход измерительного моста подключен к усилителю постоянного тока, выход которого соединен через фазочувствительный элемент со знаковым входом реверсивного счетчика, генератор импульсов и делитель частоты, подключенный выходом к счетному входу реверсивного счетчика, выход которого соединен с блоком формирова ния управляющих сигналов, подключенным выходом к управляющим входам блока вентилей, связанных с нагрузкой, .отличающийся тем, что, с целью повьшения точности, в устройство введен блок вьщеления модуля, компаратор, генератор пилообразного напряжения и элемент И, вход блока выделения модуля соединен с выходом усилителя постоянного тока, выход - с первым входом компаратора, второй бход которого подключен к (Л генератору пилообразного напряжения, выход компаратора подключен к первому входу элемента И, второй вход которго соединен с генератором импульсов, а выход элемента И подключен к дели- , телю частоты. ю о to х 00

tfS

oj III

j

Фиг2

I 1 I i 1H h ti I IM I I И I I I I Mi I lllllllllllllllllllllllllMIII|llll lilJll(llJllllllllllllllllllll ,./ I HIMIl I МПДМЯ Iljiaiu I М.лIf j Iл-|4- 1-1-1 jjI II I I И I If I liiiiii nil Ji| liiiLi