Программно-управляющее устройство Советский патент 1985 года по МПК G05B19/02 

тактом третьего коммутационных том реле, а другая - замыкающим контак- том 1161919 третьего и размыкающим контаквторого коммутационных реле.

1. ПРОГРАММНО-УПРАВЛЯЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО, содержащее источник постоянного тока, регулируемые резисторы, источник переменного тока, интегрирующий элемент, коммутационные , реле, отличающееся тем, что, с целью упрощения устройства и повышения его точности, в устройстве введены элемент И, триггеры, ключевые транзисторы и компараторы, первые входы которых соединены с выходами соответствующих источников опорного напряжения, а интегрирующий элемент выполнен в виде капиллярного ртутно-злектролитического резистора, первый электрод которого заземлен, а к второму электроду через замыкаюп(нй контакт первого коммутационного реле, размыкающий и замыкающий контакты второго коммутационного реле, соответственно первую и вторую параллельные цепи, образованные регулируемыми .. 1 I I 1Г-Г1..;/..;. . резисторами, соединенными друг с другом через соответствующие замыкающий и разьшкающий контакты третьего коммутационного реле, подключен источник постоянного тока, при этом второй электрод соединен также с входом усилителя переменного тока, выход которого через выпрямитель и усилитель постоянного тока связан с вторыми входами компараторов, выходы которых через элемент И связаны с входом первого триггера, последовательно соединенного с вторым триггером, соответствующие выходы триггеров подключены к базам соответствующих югаочевых транзисторов, в выходные цепи которых включены обмотки первого, второго и третьего коммутационных реле, причем один вьгаод обмотки первого кo шyтaциoнного реле через кнопку запуска соединен с источником питания, а выход усилителя постоянного тока соединен с выходом устройства. 2. Устройство поп. 1, отли чающееся тем, что, с целью расширения области применения устройства а счет обеспечения формирования трапецеидального закона изменения выходного сигнала, выход устройства соединен с выходом усилителя постоянного тока и первым входом соответствующего компаратора через соответственно раамыкшощнй и замыкающий контакты четвертого коммутационного реле, обмотка которого подключена к источнику питания через параллельные цепи, одна из которьк образована замыкаюк им контактом второго и размьрсаюощн

1

Изобретение относится к контрольно-измерительным устройствам, в частности к техническим средствам управления, и может быть использовано в технологических установках для выращивания монокристаллов с заданным законом изменения температуры во времени, в технологических линиях для проведения гальванопокрытий, в качестве программных устройст при проведении технологических процессов. Целью изобретения являетч:я упрощение устройства и повышение точности, а также обеспечение формирования трапецеидального закона изменения выходного сигнала. На фиг. 1 приведена схема програм мно-управляющего устройстваJ на фиг. 2 - циклограмма его работы. Устройство состоит их регулируемы резисторов 1-4, размыкающих и замыкающих контактов 5-10 коммутационных реле, источника переменного тока 11, капиллярного ртутно-электро литического резистора 12, размыкающего контакта 13, усилителя переменного тока 14, выпрямителя 15, усилителя постоянного тока 16, размы кающего и замыкающего контактов 17 и 18 коммутационных реле, компараторов

от. + -резистор контакты 5--контакты 8-контакты 13-элемент (резистор)

При таком направлении тока управления ц происходит изменение внуирённего сопротивления капиллярного ртутно-электролитического резистора 12: сопротивление резистора возрастает по линейному закону. Для преобразования этого сопротивления в электрический сигнал переменного напряжения на электроды резистора 12 подается через разделительную емкость сигнал от источника переменного тока 11. Преобразованное внутреннее сопротивление элемента 12 в величину переменного напряжения поступа 19 и 20, размыкающих и замыкающих контактов 21 и 22 коммутационных реле, четвертого коммутационного реле 23, размыкающего и замыкающего контактов 24 и 25 коммутационных реле, элемента И 26, триггеров 27 и 28, первого, второго и третьего коммутационных реле 29-31, конденсатора 32, элементов ИЛИ 33 и 34, ключевых

(п.1)

ет на вход усилителя переменного тока 14. После усиления и выпрямления этот сигнал подается на вход усилителя постоянного тока 16, затем на входы компараторов (компараторы могут быть выполнены на микросхемах типа УД140 8А), соответственно на компараторБ 19 и 20. На вторые входы компараторов подаются опорные сигналы , соответствующие минимальному и максимальному значениям выходного сигнала программно - управляющего устройст на. транзисторов 35-37, кнопки запуска 38. Источники опорного напряжения не показаны. Устройство работает следующим образом. В исходном состоянии обмотки коммутационньпс реле 29 и 30 обесточены, а контакт 13 находится в разомкнутом состоянии (фиг. 1), триггер 27 при этом находится в нулевом состоянии, а на выходе компараторов 19 и 20 имеются соответственно логический нуль и логическая единица. Запуск устройства осуществляется при помощи кнопки запуска 38. При этом включается реле 31, замыкаются контакты 13 и ток управления lu от источника постоянного тока Uu начинает течь: Начальное значение на выходе уси лителя 16 до запуска устройства в работу может быть меньше Ugp,-„(фиг При данном направлении тока управления (в соответствии с п.1), когда выходной сигнал усилителя 16 начинает возрастать, при переходе входного сигнала компаратора 19 от значения и в Den. значения UB OO.rnin Uon. выходе компаратора вместо логического О имеется логическая 1, а на выходе компаратора 20 - 1, так как компаратор 19 выполнен неинверсным, а Компаратор 20 - инверсным. I При наличии на выходах компарато ров 19 и 20 соответственно О и на выходе элемента 26 имеется логическая 1, а при переходе через точку О (фиг. 2) на выходе компараторов - соответственно

{ - -«-резистор 3

-контакт 7- -реле - контакты 13--резистор При таком направлении тока управленця внутреннее сопротивление капиллярного ртутно-электролитического резистора 12 начинает уменьшаться соответственно уменьшается выходной сигнал усилителя 16 (участок АВ на фиг. 2). На выходах компараторов 19 и 20 при этом имеются соответственно 1 и 1, а ,на выходе элемента 26 - О. При достижении выход-j ного сигнала усилителя 16 значения 110 в точке В (фиг. 2) на выходе компаратора 20 имеется 1,ана выходе компаратора 19 - соответственно О .

- -резистор 2 -«.контакты 6- контакты контакты 13--резистор (п.З)

Сигнал.на выходе усилителя 16 при таком направлении тока возрастает и при достижении значения Uj на выходе компаратора 19 имеется 1, а на выходе компаратора 20 соответственно О. При этом на выходе элемента 26 имеется логичес(- J.

резистор 4

- контакты 13 - -резистор t2

При достижении выходного сигнала и д. на выходе компаратора 19 имеется О, а на выходе компаратора 20 . На вьпсоде элемента 26 при этом имеется сигнал 1. Триггер 27 перебрасывается и на его выходе появ30- контакты 9

(п.2)

кая 1 (точка С на фиг. 2). В результате происходит перебрасывание триггера 27, включается реле 29, а реле 30 остается в включенном состоянии. Таким образом, реле 29 и 30 остаются в включенном состоянии. Ток управления при этом течет;

контакты

ляется 1. Реле 29 отключается, перебрасьгаая триггер 28, и отключается реле 30. Одновременно на инверсном выходе триггера 28 появляется положительный импульс, которьзй через емкость 32 и логические элементы 194 этом на выходе элемента 26 будет О. Так как триггер 27 срабатывает при положительном перепаде напряжения на его входе, то он сохраняет свое исходное состояние и поэтому реле 29 и 30 остаются в исходном состоянии и сигнал управления продолжает протекать в том же направлении (исходном) через элементы, указанные в п. 1, и выходной сигнал усилителя растет во времени. При достижении значения Uв,уя Uon.mih (фиг. 2) на выходе компаратора 20 имеется логический О, а на выходе компаратора 19 - 1. При таком сочетании на выходе элемента 26 имеется положительный перепад импульса, при котором срабатывает триггер 27 и включается реле 29. В результате включаются контакты 9 и размыкаются контакты 8. Ток управления течет в обратном натфавлении: При таком сочетании сигналор на выходе элемента 26 имеется логическая 1. Сигнал на выходе элемента 26 перебрасывает триггер 27 в исходное состояние (О на его выходе) и одновременно перебрасывает триггер 28, в результате чего обесточивается реле 29, а реле 30 срабатывает, в результате ток управления капиллярного ртутно - электролитического резистора начинает проте- « кать через элементы схемы следующим образом: 33 и ЗА поступает на базу ключевых транзисторов и контакты реле 31 раз мыкаются. Таким образом, схема возвращается в исходное состояние. Для обеспечения трапецеидального закона изменения выходной характери тики программно-управляющего устрой ства в схеме предусмотрено реле 23 с разомкнутыми. 17 и замыкающими контактами 18, которые включены на выходе устройства, причем контакты 17 включены непосредственно к выходу усилителя 16, а контакты 18 включены к источнику опорных сиг-налов и 81.Of,- Общая точка контактов 17 и 18 подключена к входной клемме устройства. Катушка реле 23 включена последовательно с источником питания через параллельные цепи, одна из которых образована замыкающим контактом 21 реле 29 и размыкающим контактом 22, а другая замыкающим контактом 24 и размыкающим контатом 25 реле 29. В интервале времени О - t) на выходе устройства имеется сигнал, поступающий непосредственно с выхо да усилителя 16, На этом участке контакты 21 и 24 разомкнуты, реле 23 находится в обесточенном состоя нии. При достижении вь ходного сигнала усилителя 16 значения (J д (фиг . включается реле 29, замыкаются кон такты 21 и срабатывает реле 23 (.пр этом контакты 17 размыкаются, а контакты 18 замыкаются) и на выход устройства поступает непосредствен сигнал Uort, таК . В интервале времени i:, - t/ на выход ycTpoficTBa поступает сигнал п-{1 , так как при изменении выход fl оп,,,. ного сигнала усилителя 16 от значения (J д до U и от значения U g д р катушка реле 23 остается в вклю ченном состоянии. На участке АВ включается реле 29, замыкаются контакты 21 и 22, а на участке ЕС включается реле 30 т.е. замыкаются контакты 24 и 25, и таким образом на участке i, - io об печивается непрерывное включенное состояние реле 23, так как на этом интервале ток через обмотку реле течет через контакты 21 и 22 либо 24 и 25, т.е. на выходе устройства сигнал равен Uon. mar На участкеi -i включается реле 29, размыкаются контакты 22 и отключается реле 23, при этом контакт 18 размыкается, а контакт 17 замыкается и на выход устройства снова поступает сигнал с выхода усилит эля 16. При помощи резисторов 1-4 регулируется скорость подъема и спада выходной характеристики, т.е. скорость изменения выходной величины во времени. Таким образом, по всем основным показателям предлагаемое устройство обладает принципиальными техни-. ческими преимуществами по сравнению с прототипом: линейный закон изменения вьгходной величины, тождественный изменению, например, температуры, независимость выходного сигнала от колебаний напряжения и частоты сети питания точности устаковки температуры (не менее 1%), возможность регулирования времени подъема, постоянного уровня и времени спада уровня температуры без введения дополнительных программ и элементов в схему, полная автоматизация процесса управления. Благодаря перечисленным преимуществам улучшается качество выращиваемых кристаллов и уменьшается количество отбракованных кристаллов. При стоимости одного монокристалла 3,5-6 тыс.руб. уменьшение брака на 10% позволяет получить экономический эффект от использования одной установки около 12 тыс. руб. Кроме того, высвобождается обслуживающий персонал, что дает экономический эффект 1,4 тыс. руб. Суммарный экономический эффект от использования одной установки составит 13,5 тыс. руб.

t

-Й-

01