Устройство для программного регулирования Советский патент 1987 года по МПК G05D23/19 

Изобретение относится к автоматическому регулированию и может быть использовано для регулирования температуры электрических печей сопротивления.

Целью изобретения является расширение функциональных возможностей устройства путем автоматического управления скоростью изменения температуры по заданной программе.

На фиг. 1 приведена блок-схема устройства; на фиг. 2 - график одного из возможных режимов регулирования температуры; на фиг. 3 и 4 - функциональные схемы узлов программного эадатчмка и таймера.

Устройство содержит генератор 1, элемент И-НЕ 2, счетчик 3 импульсов, блок 4 индикации, преобразователь 5 код - аналог, источник 6 эталонного Напряжения, сумматор 7, усилитель 8, компаратор 9, программный задатчик lOj блок 11 сравнения, пульт 12 уп- ,равления, таймер 13, первый 14 и второй 15 элементы И.

Программный задатчик 10 содержит формирователь 16 импульсов, элементы И 17,18, элемент 19 задержки, элементы ИЛИ 20,22, триггер 23, счетчик 24, блок 25 оперативной памяти. Таймер 13 содержит генератор 26 импульсов, элемент И 27, инвертор 28 и счетчик 29 импульсов.

Устройство работает следующим образом.

Пусть требуется управлять скорость изменения температуры по закону,представленному на фиг. 2. Для этого в программный задатчик 10 с пульта 12 управления заносится програмт а. Каждый участок программы определяется тремя кодами: кодом скорости изменения температуры, кодом конечной температуры на каждом участке и кодом времени, в течение которого темперг - тура остается неизменной (для горизонтального участка на фиг. 2). Посл выдачи сигнала Начальная установка с пульта 12 управления, по которому приводится в нулевое состояние счетчик 3 импульсов в-блоке 10 программного задатчика (фиг. 3) на пульте 12 управления набирается информация по каждому участку программ и записывается в блок 25 оперативной памят блока 10 по сигналу Запись с пульт 12 управления. После каждого такта записи информации в нем происходит увеличение содержимого импульсов бло

0

5

0

5

55

0

5

0

45

50

ка 25 счетчика 24. Таким образом, каж- каждый участок программы опреде чяет- ся информационным словом блока 25 оперативной памяти, состоящим из полей: У - код скорости изменения температуры; К - код конечной температуры на данном участке; Т - время отработки участка, на котором температура остается неизменной; С - служебный разряд, определяющий момент окончания цикла регулирования.

Работа устройства начинается по сигналу Пуск с пульта управления, который приводит в состояние О счетчик 24 импульсов в блоке 10 и разрешает прохождение импульсов от генератора 1 на элемент И-ИЕ 2. По нулевому адресу из блока 25 оперативной памяти извлекается информационное слово. Информация с третьего выхода программного задатчика 10 поступает на генератор 1 импульсов, устанавливая его частоту соответствующей скорости роста температуры на участке АВ. Информация поля К через первый выход блока 10 поступает на второй вход блока 11 сравнения. Так как код температуры в точке В, поступающий на торой вход блока 11 сравнения, больше кода температуры в точке А, поступающего на первый вход блока 11 сравнения, то по второму выходу.блока сравнения вырабатывается сигнал, разрешающий прохождение импульсов с выхода элемента И-НЕ 2 через первый элемент И 14 на первый вход прямого счета счетчика 3 импульсов. В последнем производится подсчет поступившего числа импульсов двоично-десятичными декадами счетчиКа с дешифрацией их состояний и индикацией в блоке 4. Выходы декад счетчика подключены также к входу преобразователя 5 код - аналог, преобразующего их в аналоговый сигнал, соответствующий градуировке измерительного : преобразователя. Выходной сигнал преобразователя 5 код - аналог через источник 6 эталонного напряжения поступает на вход с умматора 7,вынуждая его производить нагрев объекта. Разностный сигнал задания температуры и ЭДС термоэлектрического преобразователя объекта регулирования подается на вход усилителя 8 сигналов постоянного тока микровольтового уровня,выход которого подключен к входу компаратора 9. При наличии ошибки регулирования на выходе компаратора вырабатывается уровень

3. 1

напряжения, запрещающий прохождение импульсов от генератора 1 через элемент И НЕ 2 и элемент И 14 на вход прямого счета импульсов счетчика 3. При нагреве объекта до температуры, определяемой кодом с выхода счетчика 3 импульсов и сигналами с выхода преобразователя 5 код - аналог и источника 6 эталонного напряжения, компаратор 9 разрешает прохождение импульсов от генератора 1 импульсов на вход прямого счета счетчика 3. Последовательное увеличение содержимого счет чика 3 приводит к росту температуры .на участке АВ со скоростью,определяемой частотой генератора 1. При равенстве кода с выхода счетчика 3 коду с первого выхода программного задатчи- ка 10 блок 11 сравнения .вырабатывает сигнал на первом выходе , который блокирует элемент И-НЕ 2 и увеличивает содержимое счетчика 24 импульсов в блоке 10. При этом из блока 25 оперативной памяти блока 10 выбирается новое информационное слово, определяющее изменение температуры на участке ВС. Код, определяющий темпе- ратуру в точке С и поступающий на второй вход блока 11 сравнения, меньше кода, поступающего со счетчика 3 импульсов (код температуры в точке В), поэтому блок 11 сравнения разблокирует элемент И-НЕ 2, запрещает прохождение импульсов от генератора 1 импульсов через первый элемент И 14 и сигналом с третьего выхода блока 11 сравнения разрешает их прохождение через второй, элемент И 15 на второй вход обратного счета счетчика 3 импульсов. Происходит уменьшение содержимого импульсов счетчика 3 и, следовательно, уменьшение температуры с заданной скоростью до значения температуры в точке С. Работа устройства на участках СД и ДЕ аналогична описанной. Участок ЕГ отличается от . предыдущих тем, что температура на данном участке должна поддерживаться постоянной в течение заданного промежутка времени. Поэтому управляющее слово для участка ЕГ, выбираемое из блока 25 оперативной памяти, содержит поле Т, код которого определяет время, в течение которого температура объекта должна оставаться неизменной. Поле К содержит код .температуры, поддерживаемой неизменной. Код поля У значения не имеет, так как элемент

451784

И-НЕ 2 блокируется сигналом с первого выхода блока сравнения. Информация с поля Т через второй вы- . ход программного задатчика 10 поступает на вход таймера 13. При этом информационные разряды записываются в счетчик 29 импульсов таймера 13 (фиг. 4), а управляющий разряд разре- 10 шает прохождение импульсов с выхода генератора 26 на вычитающий вход счетчика 28 импульсов. После окончания отработки временного интервала импульс переноса с выхода Р счетчика 15 29 импульсов (фиг. 4) поступает на первый вход программного задатчика 10. Так как участок ЕГ является последним в цикле регулирования, то значение служебного разряда в поле С уп- 20 равляющего слова равно нулю (на всех предьщущих участках значение поля С было равно единице), что приводит к запрету прохождения импульса от таймера 13 на счетный вход счетчика 24 25 импульсов в блоке 10 (фиг. 3). Импульс от таймера 13 проходит на син- хровходах триггера 23, устанавливая последний в состояние О, что свидетельствует о конце цикла регулиро- 2Q вания. В случае, когда участок ЕГ

не является последним в цикле регулирования, то сигнал 1 в поле С разрешает прохождение импульса с таймера 13 на счетный вход счетчика 24 импульсов в блоке 10, что приводит к выбору нового управляющего слова для следующего участка регулирования. Цикл регулирования может быть остановлен на любом участке посредством записи нулевого значения в поле С при

35

40

программировании устройства.

45

Формула изобретения

j 1. Устройство для программного регулирования, содержащее генератор импульсов, подключенный выходом к первому входу элемента И-НЕ, соединенного вторым входом с первым выходом пульта управления, а третьим, входом - с первым выходом блока сравнения, первый вход которого соединен с выходом счетчика импульсов, а второй вход - с первым выходом программного задатчика, а также блока инди- 55 кации, вход которого соединен с выходом счетчика импульсов, и последовательно соединенные преобразователь код - аналог, источник эталонного

50

напряжения, сумматор, усилитель и компаратор, выход которого подключен к четвертому входу элемента И-НЕ, второй вход сумматора соединен с входом устройства для программного регулирования, отличающее- с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей путем автоматического управления скоростью изменения температуры по заданной программе, введены два элемента И и таймер, вход которого подклю чен к второму выходу программного задатчи- ка, а выход - к первому входу программного задатчика, второй вход которого соединен с первым выходом блока сравнения, третий вход - с втортзм выходом пульта управления, а третий выход - с входом генератора импульсов, при этом выход элемента Й-НЕ подключен к первому входу первого и второго элементов И, вторые входы которых соединены соответственно с вторым и третьим выходами блока сравнения, а.выходы - с соответствующими входами счетчика импульсов, подключенного выходом к входу преобразователя код - аналог.

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что программный задатчик содержит формирователь импульсов, первый и второй элементы И, элемент задержки, выход которого

соединен с первым входом первого элемента ИЛИ, подключенного выходом к суммирующим входам счетчика импульсов, выходы которых подключены к первым входам, блока оперативной памяти, а установочный вход счетчика импульсов соединен с S-вхбдом триггера и с выходом второго эле мента ИЛИ, входы

которого, соединены с общей, шиной, С- вход триггера подключен к выходу третьего элемента ИЛИ, D-вход - к С-выходу блока оперативной памяти и к первым входам первого и второго

(. элементов И, выходы которых соединены соответственно с вторым и третьим входами первого элемента ИЛИ, второй .вход первого элемента И соединен с выходом формирователя импульсов и с первым входом третьего элемента ИЛИ, подключенного вторым входом к первому входу программного задатчика и к второму входу второго элемента И, вход элемента задержки соединен с вторым входом блока оперативной памяти и с общей шиной управления, подключенной к третьему входу программного задатчика и к третьим входам блока оперативной памяти, первые выходы ко.торого соединены с первым выходом программного задатчика, вторые выходы - с вторым вьпсодом, а третьи - выходы - с третьим выходом программного задатчика.

0

5

0

12

L 6

r3f.

74

75

f f

6

W

n

/J

фиг1

60 70 90 ffiu&.Z

120 r f,MUH.

26

10

Редактор М, Келемеш

Составитель И, Швец Техред М.Дидьж

Заказ 4921/47Тираж 863

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

фи&.З

Т7

-/

9

сриг.

Корректор с. Черни

Подписное

Изобретение относится к автоматическому регулированию и может быть использовано для регулирования температуры электрических печей сопротивления. Цель изобретения - расширение функциональных возможностей устройства за счет автоматического управления скоростью изменения температуры по заданной программе. Устройство для программного регулирования содержит пульт оператора, блок сравнения, счетчик импульсов, генератор импульсов, таймер, программный задатчик, усилитель, сумматор, источник эталонного напряжения, преобразователь код - аналог, блок индикации, элементы И, И-НЕ и компаратор. Данное устройство используется для регулирования температуры по заданной программе при выращивании эпитакси- альных структур методом газофазной эпитаксии. 1 з.п. ф-лы, 4 ил. (С (Л со 4 СП 00