Программное задающее устройство Советский патент 1988 года по МПК G05B19/04 

Изобретение относится к автоматизации технологических процессов и может найти применение при термической обработке изделий, преимущественно может быть использовано для за;дания программы при автоматическом регулировании температуры печей обжига керамических изделий и кирпича.

Цель изобретения - повышение надежности и точности за счет увеличения стабильности максимального выходного напряжения на участке выдержки.

На фиг.1 изображена функциональная схема программного задающего устройства; на фиг.2 - принципиальная схема устройства, вариант выполнения.

Устройство содержит источник 1 . стабилизированного напряжения, ключ 2, двухполярный компаратор 3 с положительной обратной связью по переменному току, управляемый делитель 4 напряжения, интегратор 5, блок 6 управления, реле 7 времени, выпрямитель 8, конденсатор 9.

В варианте выполнения устройства (фиг.2) источник I стабилизированного напряжения содержит источник напряжения (не показан) и делитель на резисторах 10,, 10, компаратор 3 содержит операционный усилитель 11, резисторы 12-14, конденсаторы 15 и 16; делитель 4 напряжения содержит ключи 17, резисторы 18,,...,18g; интегратор 5 содержит операционный усилитель 19, резисторы 20, и 20, конденсатор 21; блок 6 управления содержит резисторы 22-28, транзистор 29, стабилитроны 30-32; реле 7 времени содержит операционные усилители 33 и 34, транзисторы 35 и 36, тиристоры 37 и 38, стабилитроны 39 и 40, диод 41, резисторы 42-56, конденсаторы 57-62, резисторы 63-65, светодиод 66, кнопку ПУСК 67; выпрямитель 8 содержит диод 68, резисторы 69-71, конденсатор 72.

Выходное напряжение, формируемое интегратором 5, изменяется по линейному закону со скоростью, зависящей от делителя 4 напряжения, управляемого блоком 6 управления. При увеличении выходного напряжения и на участке выдержки ключ 2 открыт, и пропускает напряжение с источника 1 стабилизированного напряжения на вход компаратора 3. Выходное напряжение компаратора 3 имеет такую полярность, чтобы напряжение с интегратора 5 пос0

5

0

5

0

5

0

5

0

тоянно приближалось к напряжению с ключа 2, а в случае равенства этих напряжений компаратор 3 дополнительно выполняет функции генератора переменного напряжения. Поэтому на участке вьщержки переменная составляющая напряжения с компаратора 3 через выпрямитель 8 запускает реле 7 времени, а постоянная составляющая напряжения через делитель 4 и интегратор 5 осуществляет автоподстройку выходного напряжения к задающему напряжению с источника 1. По окончании вьщержки ключ 2 закрывается и выходное напряжение уменьшается до нуля по программе, зависящей от блока 6 управления..,

Устройство работает следующим образом.

При нажатии кнопки ПУСК 67 реле времени на анод тиристора 38 подается -15В и он закрывается, при отпускании кнопки на аноде появляется напряжение +15В (перевод реле 7 времени в ждущий режим). Часть этого напряжения, снимаемая с делителя на резисторах 51 и 52, подается на ключ 2, от-. крывая его. Поэтому на вход компаратора 3 через открытый ключ поступает напряжение, пропорциональное заданному напряжению (конечной температуре обжига), снимаемому с резистора 2. Это напряжение, поступающее на инвертирующий вход компаратора 3, приводит к глубокому насьпцению операционного усилителя 11 и на его выходе появляется постоянное напряжение -11В (переменная составляющая в этом напряжении отсутствует и после конденсатора 9 напряжение равно уулю). Выходное напряжение компаратора 3 делится на двойном делителе из четырех сопротивлений 18у, 18g и 18,, 18 и поступает на вход интегратора 5 через резистор 20. Постоянная интегрирования для данной схемы

ао-С.,.

а напряжение на выходе интегратора 8ык увеличивается по линейному закону согласно выражению

t

...„

&Х

dt.

Из данного выражения видно, что скорость нарастания выходного напряжения и,, зависит не только от Т,, но и от входного напряжения, устанавливаемого резистором 18. Напряжение Ug, изменяется с постоянной скоростью до и, (и, зависит от величины резистора 22), после чего параллельно резистору 18, подсоединяется резистор I8 с одного из ключей 17, т.е. по сигналу с блока 6 управления делитель 4 напряжения увеличивает входное напряжение интегратора Ugx на некоторую величину, зависящую от положения движка резистора 18.

Поэтому, начиная с U,, выходное напряжение Ugj, начинает увеличиваться быстрее. При достижении выходного напряжения значения U (регулируется резисторами 27 и 25) открывается стабилитрон 32 и на базу транзистора 29 поступает положительное напряжение, которое открывает транзистор и сопротивление 22 оказывается зашунтирован- ным, а напряжение на управляющем входе ключей 17 становится меньше 1В и резистор 18 отключается.

При этом же напряжении U (подстройка с помощью резистора 25) параллельно резистору 18, подключается резистор 18 с помощью однэго ключа 17. Таким образом, скорость изменения Ugj после значения U зависит как от величины резистора 185, так и от резистора 18. С такой скоростью Ug(,,. увеличивается до значения U4, т.е. до тех пор, пока выходное напряжение программного задающего устройства не станет равным напряжению, подаваемому на инвертирующий вход компаратора 3 с резистора 10. При равенстве этих напряжений операционный усилитель 11 выходит из насыщения в режим усиления и создает отрицательную обратную связь по постоянному току, стремящуюся сохранить равенство напряжений на входах компаратора (и и () ), т.е. напряжение на выходе интегратора 5 поддерживается постоянным (как и температура в печи) , равным напряжению U;.

С переходом операционного усилителя в усилительный режим на его выходе появляется переменное напряжение высокой частоты ( аГц), возникающее за счет генерации, создаваемой цепочкой резистор 12 - конденсатор 15. Генераторный режим операционного усилителя 11 возможен только при равенстве напряжений на обоих входах и при открытом ключе 2, поскольку лишь в этом, случае глубина

отрицательной обратной связи по цепи резистор 13 - конденсатор 16 оказывается недостаточной для срыва генерации. Переменное напряжение с выхода компаратора 3 через конденсатор 9 поступает на выпрямитель 8 и на базе транзистора 35 появляется постоянное отрицательное напряжение,

которое закрывает ранее открытый транзистор 35. Появившееся на коллекторе транзистора 35 положительное напряжение открывает стабилитрон 39, который открывает тиристор 37, что

C создает положительный импульс на входе одновибратора (через конденсатор 57), собранного на операционных усилителях 33 и 34. На выходе операционного усилителя 33 появляется положи0 тельное напряжение, открывающее транзистор 36, поэтому на конденсаторе 59 положительное напряжение не превышает 1 В.

Одновибратор, собранный на опера5 ционном усилителе 33 с гистерезисом и операционном усилителе 34 находится в таком состоянии некоторое время

(время вьщержки при максимальной температуре) , зависящее от положения .движка резистора 56. Как только напряжение на выходе 34, увеличивающееся по линейному закону (скорость изменения зависит от резистора 56)-, станет равным напряжению на неинвертирующем входе операционного усилителя 33

5 (7,5 В), Одновибратор переходит в ис- ходное состояние и закрывает транзистор 36, на коллекторе которого после заряда конденсатора 59 через резистор 43 появляется положительное напряжение. Это напряжение открывает стабилитрон 40 и, поступив на управляющий электрод тиристора 38, открывает его, что вызывает запирание ключа 2, поскольку напряжение на аноде тиристора станет меньше 1 В. Закрытие ключа вызывает уменьшение напряжения на инвертирующем входе компаратора 3 до нуля. На выходе компаратора 3 появляется напряжение насыщения +11 В,

а на выходе интегратора 5 напряжение начинает уменьшаться с постоянной скоростью, зависящей от резисторов ISg и 18. При Ug стабилитроь 32 закрывается, закрывая транзистор

5 29, что вызывает открытие ключа 17, включенного последовательно с резистором 18. В этот момент закрывается ключ 17, включенный последовательно

0

0

5

Изобретение oтнocиtcя к автоматизации технологических процессов и может быть использовано в процессе автоматизированной термообработки изделий в печах периодического действия, и позволяет увеличить надежность и точность задания программы за счет увеличения стабильности максимального выходного напряжения на участке вьщержки. Выходное напряжение, формируемое интегратором 5, изменяется по линейному закону со скоростью, зависящей от делителя напряжения 4, управляемого блоком управления 6. При увеличении выходного напряжения на участке выдержки ключ 2 открыт и пропускает напряжение источника 1 стабилизированного напряжения на вход компаратора 3, выходное напряжение которого имеет такую полярность, чтобы напряжение с интегратора 5 постоянно приближалось к напряжению с ключа 2. В случае равенства этих напряже-- НИИ компаратор 3 дополнительно вьтол- няет функцию генератора переменного напряжения, поэтому на участке выдержки переменная составляющая напряжения с компаратора 3 через выпрямитель 8 запускает реле времени 7, а постоянная составляющая напряжения через делитель 4 и интегратор 5 осуществляет автоподстройку выходного напряжения к задающему напряжению с источника 1 стабилизированного напряжения. По окончании вьщержки ключ 2 закрывается, и выходное напряжение уменьшается до нуля по программе, зависящей от блока управления 6. 2 ил. S с/)

ВНИИПИ Заказ 1296/45 Ти1эаж 866

Произв.-полигр. пр-тие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Подписное