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

пульсов связан с тактовым входом блока, который подключен к первому входу дискриминатора, второй вход которого соединен с выходом реверсивного счетчика, управляющий вход которого соединен с выходом элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ

ИЛИ, входы которого подключены соответственно к первому выходу дискриминатора и третьему выходу коммутатора, первый и второй выходы дискриминатора подключены к соответствующим выходам блока.

1

Изобретение относится к технике атоматического регулирования, может быть использовано в системах регулирования температуры термических уст- ройств (печи, термостаты, климатические камеры).

Цель изобретения - повьшение точности устройства.

На фиг. 1 приведена блок-схема ус ройства; на фиг. 2 - блок-схема блока реверсивного счета; на фиг. 3 - временные диаграммы работы устройства.

Устройство для регулирования тем пературы содержит задатчик I и датчик 2 температуры, широтно-импульс- ный модулятор 3, кодоимпульсный модулятор 4, вычитатель 5, первый блок

6реверсивного счета, формирователь

7зоны нечувствительности, первый 8 и второй 9 делители частоты, второй блок 10 реверсивного счета, блок 11 синхронизации, формирователь 12 управляющих импульсов, регулятор 13 исполнительный элемент I4.

Блок реверсивного счета содержит коммутатор 15, реверсивный счетчик 16, дискриминатор 17, формирователь 18 импульсов, элемент ИСКЛЮЧАЮШЕЕ ИЛИ 19.

1

На фиг. 1-3 и в тексте приняты следующие обозначения: Z - задание в параллельном коде, произвольно меняющееся во времени; X - регулируема величина в аналоговом виде; t, - длительность импульсов с частотой слдования fj , пропорциональная заданию Z; Гц - частота следования им- пульсов такта; 1ц - длительность так товых импульсов неизменного значения t - длительность импульсов, пропорционально (функционально) связанная с регулируемой величиной X; t - длительность импульсов неизменного

значения, синфазных с импульсами .|- длительность импульсов, равная абсолютному значению разности длительностей t и t, т.е. Кс-Ч|.

Знак t. - импульсный сигнал, соответствующий знаку разности (t.-tj,); длительность импульсов равна /t. при ; вырождается в уровень Лог. 1 при ; tzc сигнал компенсации; - длительность импульсов, равная абсолютному значению разности длительностей t, и t, т.е. ,.

Знак t, - импульсный сигнал, соответствующий знаку разности (), длительность импульсов равна / t,/ при вырождается в уровень Лог. 1 при tg - сигнал ошибки; /t,/- длительность импульсов, сформированных из импульсов , укороченных слева на значение, пропорциональное Дц и ограниченных справа до значения, пропорционального

ПД.

|t,|- -inpH |t,|,i ; It

Ц - V- при

о

ПЛ Т

п - постоянное целое число;

параметры настройки половины зон нечувствительности и пропорциональности соответственно в параллельном коде;

t - длительность управляющих импульсов регулятора;

f - частота следования коротких о

синхроимпульсов высокочастотного генератора. F - частота следования коротких

синхроимпульсов, сформированных из сетевого напряжения (например, 50 Гц); К иК - параметры настройки, коэффи1«гс

циенты деления делителей частоты;

Выходные сигналы Знак t блока

циклические пачки импульсов, число импульсов в

6 и Знак вычитателя 5 поступают на соответствующие входы второго блока 10 реверсивного счета.

Сигнал с выхода блока 6 поступают на вход формирователя 7 зоны пачке пропорционально /t,/ ю нечувствительности регулировочной и соответственно; характеристики регулятора. В формирователе 7 длительность импульсов сигнала |t,g/ уменьшается слева (фронт импульса смещается вправо) на значеN, HN - текущие значения чисел - состояния счетчика 16 импульсов и блоков 6 и 10 реверсивного счета соответственно;

t - последовательность коротких импульсов, временной сдвиг которых по отношению к зад15 Л,.

ние - , заданное цифровым кодом, и

f ограничивается справа (спад смещаетПА,

ся штево) до значения --- , также занему фронту импульсов цикла 20 данного цифровым кодом (фиг. 3). Вы- пррпорционален сумме /N c/ходные импульсные сигналы /1,и

поступают на логические входы делителей 8 и 9 частоты соответственно, на вькодах последних образуются периои /N,/.

Устройство работает следующим образом.

После включения сетевого напряжения блок II синхронизации вырабатывает на втором выходе высокочастотные синхроимпульсы f , а также на первом выходе импульсы такта t фиксированной длительности, воздействующие на широтно-импульсный модулятор (ШИМ) 3.

По окончании очередного импульса tn в 11ИМ 3 формируется импульс t с длительностью, пропорционально (функционально) связанной с регулируемой величиной X ((1иг. 3).

Во время действия импульса tj, на втором входе импульсов f и на синх- ровходе первого блока реверсивного счета 6 в последнем накапливается число N, , соответствующее величине X,

Во время действия импульса 1ц на тактовом входе кодоимпульсного модулятора 4 и на синхровходе (импульсов f ) на его вьсходе вырабатывается им- g пульс tj с длительностью, пропорциональной заданию Z. Одновременно в те чение действия импульса tj в блоке 6 происходит сбрасывание накопленно 5 дические пачки импульсов с частотой заполнения, зависящей от частоты f и коэффициентов деления, устанав- ливаеьых цифровыми кодами.

Таким образом, количество импуль30 сов в пачках на выходах делителей 8 и 9 частоты соответствует ограниченной ошибке регулирования и сигналу компенсации , в то время как сигналы Знак t, и Знак t

35 определяют их знаки для последующего алгебраического сложения в блоке 10.

На временной диаграмме (фиг. 3) представлены два случая работы регулятора: . и tjitx - первый случай

40 (левая часть диаграммы); и t tx - второй случай (правая часть диаграммы). Два других случая, когда , на фиг, 3 не показаны.

Одновременно с формированием пачек импульсов /N5ц/ и/Кз,с/ происходит образование их алгебраической суммы ty в блоке 10. В промежутках между импульсами t в блоке 10 произ- го числа с образованием результата водится считывание числа t. до нуля. ,-tj, в виде двух сигналов - по- Окончание (спад) каждого импульса тенциального (Знак t,) импульсно- tц и переход реверсивного счетчика го (/t /) (фиг. 2).импульсов блока 10 через нулевое состояние при считывании его импульсами частотой F определяют формирование выходных сигналов t формирователем

сигналом tg с блока 11 синхронизации. 12, причем, сигнал Знак t, образу- На выходе вычитателя 5 образуются емый в блоке 10, используется для два выходных импульсных сигнала Знак переключения (реверса) выходных сигИмпульсный сигнал t,, поступающий также на вход вычитателя 5, сравнивается по длительности с импульсным

t„ и , соответствующих разнос™ Чс Ч-ЧВыходные сигналы Знак t блока

6 и Знак вычитателя 5 поступают на соответствующие входы второго бло ка 10 реверсивного счета.

Л,.

ние - , заданное цифровым кодом, и

f ограничивается справа (спад смещаетПА,

ся штево) до значения --- , также запоступают на логические входы делителей 8 и 9 частоты соответственно, на вькодах последних образуются перио g

5 дические пачки импульсов с частотой заполнения, зависящей от частоты f и коэффициентов деления, устанав- ливаеьых цифровыми кодами.

Таким образом, количество импуль30 сов в пачках на выходах делителей 8 и 9 частоты соответствует ограниченной ошибке регулирования и сигналу компенсации , в то время как сигналы Знак t, и Знак t

35 определяют их знаки для последующего алгебраического сложения в блоке 10.

На временной диаграмме (фиг. 3) представлены два случая работы регулятора: . и tjitx - первый случай

40 (левая часть диаграммы); и t tx - второй случай (правая часть диаграммы). Два других случая, когда , на фиг, 3 не показаны.

налов t,. . Таким образом, на выходе формирователя 12 управляющих импульсов имеются периодические импульсные сигналы, длительность которых зависит от алгебраической суммы сигналов ошибки к компенсации с соответствующими коэффициентами передачи, определяемыми коэффициентами деления К и К,, причем, сигнал ошибки имеет зону нечувствительности 2Лц и пропорциональности 2д.

Количество разрядов счета в реверсивных счетчиках 16 импульсов может быть различным в зависимости от требуемого динамического диапазона входных и выходных сигналов регулятора.

Работа всех блоков синхронизирована от общего импульсного генератора частотой (fо) , а также сетевым источником.

Выбор значений частот Г , F, длительностей 1ц и tj. , коэффициентов К, К, зон нечувствительности 2й(,и 2д„ зависит от динамических характеристик объекта регулирования, требуемых динамических характеристик системы регулирования, усилителя мощности и элементной базы.

Использование изобретения обеспечит повышение точности регулирования, а также надежности и помехозащищенности.

Фи.1

1f

Фиг. 2

6/tOM /выход 1111

I Jt;(

ti

,Jj

ПH

I

i/t$/ r

fiuHy l ()/

I

I

% .. i i-U f h 1i H

-JI MiiliiMI I || I li...fn, tf

1 -Чг-fin-I a,

itx

J I , l/A/ Vf/tic/ /

TV II

fiuHy l ()/

y

i.J