Многоканальное устройство для регулирования температуры Советский патент 1985 года по МПК G05D23/19 

Изобретение относится к технике автоматического регулирования и, в частности, может быть широко использовано при тепловых и физико-механических испытаниях материалов, а так же в системах управления многомерным технологическими процессами. Известно многоканальное устройств автоматического регулирования, содер жащее в каждом канале датчики температуры и нагреватели, при этом задат чики температуры соединены с двумя нуль-органами, настроенными на разны пороги, через обегающее коммутирующе устройство нап каналов и ячейкипамяти для сохранения информации на врем опроса соседних каналов l . Однако устройство не обеспечивает необходимой точности. Известно использование триггеров в качестве элементов памяти и управления симисторами через встречно вклю ченные тиристорные оптроны 2. Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является многоканальное устройство для регулирования , температуры,, где датчики и задатчики температуры переключаются синхронно с нагревателями, а трехпо,зиционное регулирование осуществляется за счет использования двух нагревателей разной мощности. Элемент, памяти в данном устройстве вьшолнен на ре- . лейных элементах З1. В известных устройствах трехпозиционного регулирования отсутствует возможность одним нагревателем обеспечить два режима работы, а также оптимальный режим термостатирования. что снижает точность поддержания температуры. В случае использования в каждом канале самостоятельного прибора с пропорциональным управлением и при от сутствии требований к высокой точное- ти термостатирования и большом числе каналов неоправдано усложняется аппаратура, что приводит к снижению надеж ности системы в целом.. Кроме того, в известных устройствах использование в качестве элементов памяти релейных элементов приводит к усложнению коммутатора каналов. Цепь изобретения - повышение точности регулирования. Поставленная цель достигается тем, что в многоканальное устройство для регулирования тe шepaтypы, 1 77 содержащее .датчики температуры, задатчики температуры, элементы памяти и нагреватели, число которых равно числу каналов, i два нуль-органа, делитель напряжения, коммутатор, формирователь тактовых импульсов, делитель частоты, источник эталлоиого напряжения, первые входы каждого нуль-органа подключены .через соответствующие контакты коммутатора к датчикам температуры, второй вход одного нульоргана подключен к выходам задатчиков температуры, через соответствующие контакть1 коммутатора и делитель напряжения - к второму входу другого нуль-органа, выход источника эталонного напряжения подключен к входам задатчиков температуры,вход формирователя тактовых импульсов подключен к сети переменного тока, а выход через делитель частоты - к управляющему входу коммутатора, каждый элемент памяти содерщ1т семистор, по дваD -триггера и тиристорных оптрона, у которых соединеиь между собой одни из одноименных входных электродов и разноименные выходные электроды, а один из выходных электродов подключен к управляющему электроду симистора, а другие выходные(Электроды связаны с одним из электродов симистораи одним из вводов сети переменного тока, другой электрод симистора связан с другим вводом сети переменного тока через соответствунядий нагретель, D входы D -триггеров подключены к.выходам первого и второго нуль-органов соответственно, а С-входы связаны между собой и через соответствующие контакты коммутатора с выходом формирователя тактовых импульсов, введен блок расщирителей импульсов, а элементы памяти содержат по два элемента И и многопозиционный переключатель , вход блока расширителей импульсов связан с выходом формирователя тактовых импульсов, а .зыходы через контакты переключателя - с одним из входов каждого элемента И, другие входы которых связаны с соответствующими .выходами D -триггеров, а выходы - с другими одноименными входными электродами тиристорных оптронов. На фиг. I представлена блок-схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 временная диаграмма, поясняющая работу устройства. Многоканальное устройство для регулирования температуры содержит дат чики 1 температуры и задатчики 2 температуры, подключаемые через контакты 3 коммутатора к соответствующи входам двух нуль-органов 4 и 5, причем нуль-орган 4 вторым входом подключен к задатчику«2 температуры через делитель 6 напряженияj коммут тор 7. который синхронизирует работу всех коммутирующих элементов формирователь 8 тактовых импульсов, который вырабатывает импульс в момент п рехода через ноль синусоиды питающе . го напряжения, соединен;1ый с делителем 9 частоты и блоком 10 расширителей импульсов,.источник 11 эталонных напряжений для питания задатчиков 2 температуры, элементы 12 памяти, каж дый из которых состоит из D -триггеров 13 и 14, подключенных к одним входам элементов И 15 и 16, другие входы которых объединены и через многопозиционный переключатель 17 подключены к блоку 10 расширителей импульсов. В элементы памяти входят тиристорные оптроны 18 и 19, включенные между элементами И 15 и 16 и управляющим электродом симистора 20, в цепь которого включен нагре;ватель 21. В процессе термостатирования напряжение с датчиков 1 температуры через Контакты 3 поступает на первые входы нуль-органов 4 и 5, на вто рые входы нуль-органов поступает напряжение с задатчиков 2 температуры, на которых выставляется необходимая для каждого канала температура термостатирования причем на нульорган 4 напряжение от задатчиков температуры поступает через делитель 6 напряжения. Такое включение позволяет на участке от начала работы до момента срабатывания нульоргана 4 (фиг. 2&) подавать полную мопцюсть на нагреватель, что ускоряет выход объекта на режим, далее на участке от момента срабатывания : нуль-органа 4 до срабатывания нульоргана 5 подается половинная мощность, чем достигается уйеньщение величины первого выброса температуры при выходе на заданный режим (фиг. 2с). Лп синхронизации работы устройства используются сигналы с формирователя 8, который вырабатывает импульсы в момент перехода через нуль синусоиды напряжения питания (фиг. 2е), это позволяет производить переключение в момент минимальных помех от сетевого напряжения. Делитель 9 частоты с переменным коэффициентом деления обеспечивает работу коммутатора 7 с различной скоростью переключения каналов. Включение кон- тактов для каждого канала в соответствующих цепях производится одновременно;Блок расширителей импульсов вьфабатывает сигналы для фазового управления симистором 20 (фиг.2), длительность которых соответствует различной фиксированной мощности, выделяемой на нагревателе 21. Выбор необходимой мощности осуществляется .переключателем |7. Триггеры 13 и 14, запоминают состояние нуль-органов 4 и 5 на время опроса соседних каналов. Для сокращения количества коммутирующих элементов сигналы с нуль-органов 4 и 5 поступают на объединенные D -входа первых и вторых триггеров соответственно, а С - входы триггеров каждого элемента памяти объединены между собой и через контакт 3 подключаются к формирователю 8 импульсов, в результате чего одним коммутирующим элементом обеспечивается получение информации от двух нуль-органов, так как триггеры принимают состояния ,соответствукмцие сигналам с нуль органов только при наличии сигнала с формирователя 8 импульсов. Таким образом, при наличии положительных уровней напряжения на выходах нуль-органов 4 и 5 триггеры 13 и 14 устанавливаются в состояние 1 и на элементы И 15 и 16 поступает разрешение. В зависимости от положения переключателя 17 на.выходы элементов И проходят импульсы, длительность которых соответствует заданной мощности для данного канала.. ерез оптроны 18 и 19 включается симистор 20 и на нагреватель 21 поступает мощность, пропорциональная лительности импульсов, поступающих с блока расширителей импульсов. 5 11646 После срабатывания нуль-органа 4 , триггер 1 3 устанавливается в состояние О и иа нагревателе 21 поступает лишь половина мощности, так как симистор 20 открывается только в отрицательные полупериоды питающего напряжения. При достижении заданной температуры срабатывает нуль-орган 5, триггер 14 устанавливается в состояние О. В этом состоянии симистор 20 закрыт в течение всего периода питающего напряжения, т.е. нагреватель полностью отключен. Работа остальных каналов аналогич- tS

на указанной вьщ1е. 5 10

ства в целом. 7 Таким образом устройство наряду с трехпозиционным регулированием в ре-г зультате введения фиксированного фазового управления симистором и построения элемента памяти приближает его по точности к устройствам пропорционального регулирования, йо значительно проще и дешевле. Стоимость/ Приходящаяся на один канал устройства при обеспечении высокой точности, в 40-60 раз дешевле устройств пропорционального регулирования. Кроме того, упрощение коммутации как в измерительных, так и в цепях упраления повьшает надежность устрой

МНОГОКАНАЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕГУЛИРОВАНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ, содержащее датчики температуры,задатчики температуры, элементы памяти и нагреватели, число которых равно числу тсаналов, два нуль-органа, делителъ напряжения, коммутатор, формирп,,атель тактовых импульсов, делитель 4acTotbi, источник эталонного напряжения, первые входы каждого нуль-органа подключены через соответствующие контакты коммутатора к датчикам температуры, второй вход одного нуль-органа подключен к выходам задатчиков .температуры, через соответствующие контакты коммутатот ра и делитель напряжения - к второму входу другого.нуль-органа, выход источника эталонного напряжения подключен к входам задатчиков температуры, вход формирователя тактовых импульсов подключен к сети переменного тока, а выход через делитель частоты т к управляющему входу коммутатора, каждый элемент памяти содержит симистор, по два D -три1- гера и два тиристорных оптрона, у которых соединены между собой одни из одноименных входных электродов и разноименные выходные электроды, а один из выходных электродов подключен к управляющему электроду симистора, а другие выходные электроды соединены с одним из электродов симистора и одним из вводов сети переменного тока, другой электрод симистора связан с другим вводом сети переменного тока через соответствующий нагреватель,D -входы D -триггеров подключены к выходам первого и второго нуль-органов соответственно, а С(Л входы связаны между собой и через соответствующие контакты коммутатора с выходом формирователя тактовых импульсов, отличающееся Тем, что, с целью повышения точности регулирования, в негр введен блок расширителей импульсов, а элементы Од памяти содержат по два элемента И и. 4 многокомпозиционный переключатель, а вход блока расширителей импульсов связан с выходом формирователя тактовых импульсов, а выходы - через соответствующие контакты переключателя с одним из входов каждого элемента И другие входы которых связаны с соответствующими -выходами О -триггеров, а выходы - с другими одноименными входными электродами тиристорных оптронов.

i U

К1 К2 М

I-Ь