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

ь

со ел

Изобретение относится к устройствам для автоматического регулирования температуры различных объектов, в том числе объектов, обладающих малой тепловой инерцией, и может быть использовано для поддержания требуемой температуры вдыхаемого воздуха.

Цель изобретения - повьшшние точности регулирования.

На чертеже изображено устройство для регулирования температуры.

Устройство содержит датчик 1 и задатчик 2 температуры, мультивибратор 3, блок 4 сравнения (длительное- тей импульса и паузы последовательности выходных импульсов мультивибратора 3), усилитель 5, управляющий орган 6, охладитель 7, источник 8 пи- :тания, генератор 9 импульсов, D-триггер 10, первый 11 и второй 12 дополнительные формирователи импульсов, :формирователь 13 импульсов, первый 14 ;и второй 15 RS-триггеры, ключ 16, трехвходовые ключи 17 и 18 и ревер- сивный счетчик 19.

Мультивибратор 3 совместно с датчиком 1 и задатчиком 2 температуры служит для генерации прямоугольных импульсов, причем датчик температу- ры, в качестве которого может быть использован, например, проволочный термометр сопротивления с положительным температурным коэффициентом сопротивления (ТКС), определяет дли- тельность импульсов, снимаемьк с первого выхода мультивибратора 3, задатчик 2 температуры, в качестве которого может быть использовано любое активное переменное сопротивление, имею щее малое изменение величины сопротивления от температуры и старения, определяет длительность пауз выходной последовательности импульсов,снимаемых с первого выхода мультивибра- тора 3.

Блок 4 сравнения предназначен для сравнения между собой длительностей импульса и паузы последовательности выходных импульсов мультивибратора 3 Это происходит в режиме Измерение, путем поочередного суммирования, а затем вычитания в реверсивном счетчике 19 высокочастотных импульсов, по- ступаемых с выхода генератора 9 . пульсов через первый и второй ключи 17 и 18 блока 4 сравнения. Суммирование осуществТгяется в течение вре мени действия импульса на третьем

5 0 5

g

5

входе первого ключа с первого выхода мультивибратора 3, вычитание - в течение времени действия импульса на третьем входе второго ключа с второго выхода мультивибратора 3 (пауза на первом выходе мультивибратора 3). Поэтому цикл Измерение заканчивается некоторым положительным или отрицательным остатком, соответствующим выходному коду счетчика 19. При формировании отрицательного остатка (когда длительность паузы больше длительности импульса, т.е. когда температура регулируемого объекта выше заданной) на выходе 4 О реверсивного счетчика 19 появляется серия импульсов цли один имлульс, которые свидетельствуют о необходимости включения охладителя 7. Эта информация переносится в первый RS-триггер 14, который служит в качестве промежуточной ячейки памяти, до занесения этой информации посредством ключа 16 во вторую ячейку памяти - второй RS-триггер 15, Ключ 16 совместно с формирователями 11 и 13 импульсов а также D-триггером 10 служит для опроса-остаточного состояния реверсивного счетчика 19 в начале режима Регулирование. Импульсы, формируемые в формирователях 11 и 13 импульсов предназначены для установки второго RS-триг- гера в нулевое состояние для запуска формирователя 12 импульсов, который сбрасывает в нулевое состояние реверсивный счетчик 19 и устанавливает первый RS-триггер 14 в нулевое состояние после записи информации о необходимости включения охладителя 7 во втором RS-триггере 15..

Ключи 17 и 18 предназначены для пропускания высокочас тотных импульсов, непрерьшно вырабатьшаемых генератором 9 импульсов на входы реверсивного счетчика 19, в моменты, когда на двух других входах этих ключей действуют импульсы 1. Эти импульсы поочередно поступают на первьй вход ключа 17 и на третий вход ключа 18 с мультивибратора 3, а на вторые входы ключей 7 и 18 они поступают в два раза меньшей, поделенной D-триггером 10.

D-триггер 10 предназначен для деления на две частоты выходных импульсов мультивибратора 3, обеспечивая деление режима работы устройства на цикл Измерение и j-егулирование.

Таким образом, в течение цикла Измерение вначале на суммирующий вход реверсивного счетчика 13 поступает N импульсов (количество соответствует температуре регулируемого объекта), а затем на вычитающий вход этого счетчика поступает М импульсов (количество соответствует требуемой температуре). Реверсивный счетчик 19 предназнач ен для сравнения чисел N и М а следовательно, и длительностей t и t... Общий коэффициент деления К реверсивного счетчика 19 вследствие дискретности преобразования темпера- туры в длительность 11 прямо пропорционален необходимой точности регулирования и должен совместно со значением частот следования импульсов генератора 9 соответствовать максимально возможному количеству импульсов N 1-ши М, заполняемых в течение одного измерительного цикла. Первый RS-триг- гер 14 предназначен для определения знака разности N-M. В случае отрица- тельной разности на выходе этого триггера появляется 1, которая в момент действия 1 на выходе формирователя 13 поступает через ключ 16 на S-вход RS-триггера 15. Второй RS- триггер 15 служит для хранения органа 6 в течение времени между временем действия нулевого импульса с выхода формирователя 13 импульсов до момента появления нулевого импульса на вы- ходе формирователя импульсов IJ. Формирователи импульсов JJ, 13 и 12 предназначены для формирования трех задержанных во времени коротких импульсов : нулевые импульсы с выхода формирователя 1J импульсов обеспечивают сброс состояния в ноль (предустановку) второго RS-триггера 15 и запуск формирователя 13 импульсов; инвертированные единичные импульсы с второго выхода формирователя 13 импульсов опрашивают состояние первого I S-триггера 14 после проведения цикла Измерение, а нулевые импульсы с прямого первого выхода второго форми- рователя J3 импульсов для запуска формирователя 12 импульсов; формирователь 12 импульсов инвертированными импудьсами со своего первого выхода обеспечивает сброс состояния ревер- сивного счетчика 19, а импульсами с прямого выхода - сброс (предустановку) состояния первого RS-триггера 14 в ноль.

5

ю 15 2025 ЗО35 40 45 50 55

Устройство для регулирования температуры работает следующим образом.

Мультивибратор 3 вырабатывает последовательность импульсов, разность длительностей импульсов и пауз которой пропорциональная разности выражеНИИ 1п(1 ---) и 1п(1 , т.к.

остальные составляющие уравнений для определения t и t, равны между собой. При температуре объекта регулирования больЕ1е заданной, что имеет место, например, в начальный момент времени работы устройства после его включения, количество импульсов М генератора 9 импульсов, поступающих на суммирующий вход реверсивного счетчика 15 в режиме Измерение, меньше количества импульсов, поступающих затем на вычитающий вход этого счетчика. В результате на выходе 0 реверсивного счетчика 19 появится k импульсов, причем R N - М. Появление на выходе О хотя бы одного импульса изменяет состояние выхода первого RS-триггера 14 с нулевого на единичное. После окончания режима Измерение инвертированный выходной сигнал D-триггера 10 запускает формирователь 11 импульсов, который своими выходными импульсами запускает формирователь 13 импульсов и сбрасывает содержимое второго RS-триггера 15 в ноль. Однако сразу после окончания этого процесса, выходной импульс формирователя J3 импульсов путем подачи .1 со своего первого выхода на второй вход ключа 16 опрашивает с одержимое первого RS-триггера 14 и в случае , существующей на его выходе в рассматриваемьй момент времени, передает ее на S-вход второго RS-триггера 15 и устанавливает его выход в единичное состояние,

Единичное состояние напряжения на выходе второго RS-триггера 15-усиливается в усилителе 5 и включает управляющий орган 6.

Формирователь 12 импульсов форми- рует короткие прямые импульсы и инвертированные после окончания импульса с второго выхода формирователя 13 импульсов. Прямые импульсы сбрасывают логические состояния триггеров реверсивного счетчика 19 в ноль для проведения следующего цикла Измерение. Инвертированные импульсы формирователя 12 импульсов с этой же целью

сбрасьшают состояние первого RS-триг- гера 1А в ноль.

При температуре объекта регулирования ниже заданной разность , что соответствует отсутствию импульсов на выходе О реверсивного счетчика 19. В этом случае первый RS-триг- гер 1А не изменяет своего нулевого состояния и опрос его выходного состоя- ния выходным импульсом второго формирователя 13 импульсов не приводит к установке 1 на выходе второго RS- триггера 15, установленной после прихода импульса с выхода формировате- ля И импульсов, Таким образом, регулируемый объект начинает охлаждаться до тех пор, пока сопротивление датчика 1 не сравняется или не станет снова большим сопротивления 2 задатчика

Формула изобретения

Устройство для регулирования температуры, содержащее датчик и задат- 25 чик температуры, два RS-триггера, формирователь импульсов, ключ, блок сравнения, последовательно соединенные усилитель, управляющий орган и охладитель, причем S-вход первого RS-триг- ЗО гера подключен к вьпходу блока сравнения, выход первого RS-триггера - к информационному входу ключа, к управляющему входу которого подключен первый выход формирователя импульсов,

5

0

5 О

выход ключа соединен с S-входом второго KS-триггера, выход которого свй- зан с входом усилителя, о т л и - чающееся тем, что, с целью повышения точности, в него введены генератор импульсов, мультивибратор, D- триггер и два дополнительных формирователя импульсов, а блок сравнения выполнен в виде двух трехвходовых ключей, выходами подключенных соответственно к суммирующему и вычитающему входам реверсивного счетчика, выход которого является выходом блока, причем выход генератора импульсов подключен к тактирующим входам ключей блока сравнения, первый выход D-триггера - к управляющим входам ключ блока сравнения, информационные входы ключей блока сравнения связаны с соответствующими выходами мультивибратора, к входам которого подключены выходы датчика и задатчика температуры, второй выход D-триггера через первый дополнительный формирователь импульсов подключен к R-входу второго RS-триггера и входу формирователя импульсов, второй выход которого соединен, с входом второго дополнительного формирователя импульсов, соединенного первым выходом к управляющим входам реверсивного счетчика блока сравнения, а вторым выходом - с R вxoдoм первого RS-триггера,

Изобретение относится к устройствам для автоматического регулирования температуры различных объектов, в том числе объектов, обладающих малой тепловой инерцией, и может быть использовано для поддержания температуры вдыхаемого воздуха. Цель изобретения - повышение точности регулирования температуры. Высокая точность регулирования достигается за счет разделения моментов -регулирования и измерения температуры во времени, чем исключается влияние переходных процес- . сов, возникающих при включении питающего охладитель напряжения. Устройство для регулирования температуры вдыхаемого воздуха содержит датчик 1, задатчик 2 температуры, два RS-тригге- ра 14,15, формирователь импульсов 13, ключ 16, усилитель 5, управляющий орган 6, термоэлемент 7, источник питания 8, блок сравнения 4, мультивибратор 3, генератор импульсов 9, D- триггер 10, два дополнительных формирователя импульсов 11,12. 1 ил I (Л