Устройство для регулирования температуры Советский патент 1988 года по МПК G05D23/19 

Изобретение относится к автоматическому регулированию, может быть использовано в различных отраслях народного хозяйства для регулирования температуры объектов с помощью элекронагревателей переменного тока и является усовершенствованием устройства по авт.свид. (С 960758,

Цель изобретения - повьппение надежности устройства.

На чертеже приведена структурная схема устройства

Устройство содержит задатчик 1, блок 2 сравнения, усилитель 3, блок 4 управления, элемент ИЛИ-НЕ 5, исполнительные блоки 6 и 7, ключи 8-15 измерительный блок 16, генератор 17 импульсов, ждущий мультивибратор 18, светодиоды 19-23, токоограничивающие элементы 24 и 25, датчик 26 тока, нуль-орган 27, триггеры 28 - 30, дифференцирующие элементы 31 и 32 и нагревательные элементы 33 и 34

Первый исполнительный блок 6 выходом соединен с первым выводом первого нагревательного элемента 34, вторым выводом первого токоограиичи- вающего элемента 24, светодиодом 20 связанного через выходную цепь ключа 10 с второй шиной питания, и входной цепью ключа 12, последовательно с которой включена выходная цепь ключа 14 и вторая шина питания. Второй исполнительный блок 7 выходом соединен с первым выводом второго нагревательного элемента 33, вторым выводом второго токоограничивающего элемента 25, светодиодом 21 - соединенного через выходную цепь ключа 11 с второй пшной питания, и входной цепью ключа 13, последовательно с которой включена выходная цепь ключа 1 5 и вторая шина питания.

Последовательно с задатчиком I включен блок 2 сравнения, к второму входу которого подключен измерительный блок 16, усилитель 3, блок 4 управления, последовательно соединенные генератор 17, ждущий мультивибратор 18, выходом подключенный к светодиоду 19 и входу ключа 9, и элемент ИЛИ-НЕ 5, первым входом подключенный к выходу блока 4, Причем выход ключа 9 подсоединен к второму входу блока 2 сравнения, связанному с входом генератора 17, выxoJ: которого подключен к второму входу элемента ИЛИ-НЕ 5, выходом через ключ 8

связанного с. управляющим входом исполнительных блоков 6 и 7, Входы питания последних через датчик 26 тока связаны с первой щиной питания и первым входом первого и второго то- коограничивающих элементов 24 и 25, а выход датчика 26 тока соединен с входом нуль-органа 27, прямой выход

которого связан с входной цепью ключей 10 и 11, инверсный - с входной цепью ключей 14 и 15 и через выходную цепь ключей 12 и 13 с первыми входами соответственно триггеров

28 и 29, выходы которых соединены с соответствующими светодиодами 22 и 23 и через соответствующие дифференцирующие элементы 31 и 32 с одним из входов триггера 30, прямой и инверсный выходы которого подключены соответственно к первому и второму управляющим входам ключа 8,

Устройство работает следующим образом

При замкнутой цепи измерительного блока 16 ждущий мультивибратор 18 находится в состоянии, при котором ключ 9 разомкнут, а на втором входе элемента ИЛИ-НЕ 5 сигнал нулевого

уровня о При этом генератор 17 импульсов заторможен управлякяцим .сигналом с выхода измерительного блока 16 о На выходе пиротно-импульсного блока 4 управления вырабатывается последовательность широтно-модулиро- ванных импульсов в функции значения усиленного сигнала ошибки на выходе усилителя 3 в каждом периоде квантования , В течение времени импульса

на первом входе элемента ИЛИ-НЕ 5 - сигнал нулевого уровня, на его выходе - сигнал единичного уровня, который через ключ 8, управляемый единичным уровнем сигнала с одного

из выходов триггера 30, в течение времени импульса с элемента ИЛИ-НЕ 5 включает тиристоры одного из исполнительных блоков 6 и 7.

При выполнении ключа 9 в виде

диодного оптрона в указанном режиме светодиод оптрона не включен, приемник оптрона не освещен и практически представляет бесконечно высокое сопротивление по сравнению с сопротивлением цепи измерительного блока 16, В течение времени импульса на выходе исполнительного блока 6 по цепи первая шина питания - датчик 26 тока - исполнительный блок 6 - нагре

вательный элемент ЗА протекает переменный ток. При этом на выходе датчика 26 тока присутствует сигнал, от которого срабатывает нуль-орган 27, на прямом выходе которого появляется сигнал единичного уровня, включающий ключи 10 и II, выполненные в виде тиристорных оптронов, В результат светодиоды оптронов освещают приемни ки, последние открываются и подключают к исполнительным блокам 6 и 7 светодиоды 20 и 21, При этом свето- диод 20 загорается, сигнализируя о подаче напряжения на нагревательный элемент 34, а светодиод 21 шунтируется нагревательным элементом 33, так как сопротивление последнего мало по сравнению с сопротивлением цепи, в которую включен светодиод 21, и ток порядка 10 мА протекает через токоограничивающий элемент 25, выполненный в виде последовательно соединенных конденсатора и резистора, и нагревательный элемент 33, не вы- зывая свечения светодиода 21.

В момент паузы между импульсами на выходе исполнительного блока 6 на прямом выходе нуль-органа 27 присутствует сигнал нулевого уровня, а на инверсном - единичного уровня. При этом ключи 10 и 11 закрываются, светодиод 20 гаснет, но пока не открываются ключи 12 - 15, так как нагревательные элементы 33 и 34 шунтируют последовательно соединенные соответственно входную цепь ключа 12 и выходную цепь ключа 14, а также входную цепь ключа 13 и выходную цепь ключа 15,

При обрыве цепи измерительного блока 16 на выходе генератора 17 возникает прямоугольный импульс, в течение которого на втором входе элемента ИЛИ-НЕ 5 присутствует сиг- нал единичного уровня, запрещающий включение исполнительного блока 6, независимо от состояния выхода блока 4 управления. Задний фронт импульса с генератора 17 запускает мульти- вибратор 18, с выхода которого передним фронтом импульса включается светдиод диодного оптрона 9, шунтируя оборванную цепь измерительного блока 16. Одновременно на втором входе элемента ИЛИ-НЕ 5 появляется разрешающий сигнал нулевого уровня. В течение времени импульса на выходе мультивибратора 18 в результате искус

5

ю 15 20 25

зо .Q

д5 Q 35

5

ственного восстановления входной цепи усилителя 3 на выходе блока 4 управления присутствует сигнал нулевого уровня (импульс), в течение длительности которого включен исполнительный блок 6, При появлении заднего фронта импульса на выходе мультивибратора 18 отключается светодиод диодного оптрона 9. При этом приемник оптрона 9 закрывается, размыкая цепь измерительного блока 16. Состояние выхода блока 4 управления произвольное. Однако размыкание цепи измерительного блока 7 приводит к появлению импульса на выходе генератора 17 импульсов-. При этом на втором входе элемента ИЛИ-НЕ 5 возникает сигнал единичного уровня, запрещающий включение исполнительного блока 6, Далее работа устройства протекает аналогично до восстановления цепи измерительного блока 16, при котором устройство автоматически переходит в режим широтно-импульсного управления.

В течение времени обрыва цепи измерительного блока 16 светодиод 19 на выходе ждущего мультивибратора 18 осуществляет световую сигнализацию

При обрыве (перегорании) нагревательного элемента 34 на инверсном выходе нуль-органа 27 появляется сигнал единичного уровня, в результате чего открываются ключи 14 и 12, срабатывает триггер 28. При этом загорается светодиод 22, сигнализирующий об обрыве нагревательного элемента 34, и через дифференцирующий элемент 31 включается триггер 30, на инверсном выходе которого появляется сигнал единичного уровня, поступающий на один из управляющих входов ключа 8, который отключает от выхода элемента ИЛИ-НЕ 5 исполнительный блок 6 и подключает к нему исполнительный блок 7, связанный с резервным нагревательньм элементом 33, Обрыв нагревательного элемента 33 вызывает операции, аналогичные описанным„

Ключ 8 может быть выполнен в виде двух тиристорных оптронов, входная цепь каждого из которых подключена к соответствующему выходу триггера 30, а выходная цепь соединяет выход эле- мента ЮТИ-НЕ 5 с управляющим входом

соответстлуюлег о 11СГ олиитрлр)Иого блока 6 или 7 о

Трип еры 28 и 29 в момент включе- шя устройства п работу известным способом сбрасываются R состояние, при котором на их выходе присутствует сигнал нулевого уровня.

Таким образом, при перегорании одного из нагревательных элементов устройства происходит автоматическое переключение на исправный нагревательный элемент с одновременной световой сигнализацией неисправности, что новьтшет надежность работы, уменьшает возможность возникновения аварийных ситуаций и снижает процент брака ввиду переохлаждения материала, вызываемого перегора)ием нагревательного элемента.

Формула изобретения Устройство для регулирования температуры по авТоСВИДо ff 960758, о т- личающее ся тем, что, с целью повышения надежности устройства, в нем выход элемента ШШ-НЕ соединен с управляющим входом первого исполнительного блока через второй ключ, а также введены второй исполнительный блок, второй нагревательный элемент, три триггера, нуль-орган, два диффереш ируюисих элемента, два токоограпичивакицих элемента, датчик тока и третий, четвертьпЧ, пятый, шестой, седьмой и восьмой ключи, причем второй выход второго ключа соединен с управляющим входом второго исполнительного блока, подключенного выходом к первому выводу второго нагревательного элемента, входы питания первого и второго исполнительных блоков соединены через

0

5

0

5

0

датчик тока с первыми выподами двух тoкooгpaничивaюц x элементов и первым выводом источника питания, второй выпод которого соединен с вторыми выводами двух нагревательных элементов, второй вывод первого токо- ограничивающего элемента соединен с выходом первого исполнительного блока через второй светодиод и выходную цепь третьего ключа, через входную цепь пятого ключа и выходную цепь седьмого ключа - с вторым выводом источника питания, второй вывод второго ограничивающего элемента соединен с выходом второго исполнительного блока и через третий светодиод и выходную цепь четвертого ключа, через входную цепь пшстого ключа и выходную цепь восьмого ключа - с вторым выводом источника питания, выход датчика тока соединен с входом нуль- органа, первый выход которого соединен через входные цепи третьего и четвертого ключей с общей шиной, а второй выход через входные цепи седьмого и восьмого ключей - с общей шиной, а через выходную цепь пятого ключа с входом первого триггера и через выходную цепь шестого ключа с входом второго триггера, выход первого триггера соединен через четвертый светодиод с общей шиной и через первый дифференцирующий элемент с первым входом третьего триггера, выход второго триггера соединен через пятый светодиод с общей шиной и через второй дифференцирующий элемент с вторым входом третьего триггера, подключенного первым выходом к первому управляющему входу второго ключа, а вторым выходом - к второму управляющему входу второго ключа.

Изобретение относится к области автоматического рег улирования, может быть использовано в различных отраслях народного хозяйства для регулирования температуры объектов с помощью элек ронагревате.чей лере-менного тока и является усовершенствованием ус- ;роиства по авт. СЕ .№960758 . Цель изобретения - повыиение надежности устройства Для этого устройство для ре гули.рования температуры содержит за- датчик 1, блок 2 сравнения, усилитель 3, блок 4 управления, элемент lUIH-HE 5, исполнительные блоки 6,7, )чи 8-15, измерительный блок 16, roiifjpaTop 17 импульсов, ждущий мультивибратор 18, светодиоды 19-23, то- киограничиваюитие- элементы 24,25, датчик 26 тока, нуль-орган 27, триг- rcpi-: 28-30, дифференцирующие элемен- TI.I 31,32 и нагревательные элементы ил. СО со со О5 N)