Устройство для регулирования температуры Советский патент 1989 года по МПК G05D23/19 

второго, третьего и четвертого элементов И подключены соответственно к четьфем. входам элемента ИЛИ-НЕ, выход которого соединен с вторым выходом блока управления и первыми входами первого и второго элементов И-НЕ, вторые входы которых подключены к первому вход1Г второго и первому входу первого элементов И соответственно, выход первого элемента И-НЕ связан с третьим выходом блока управления, четвертый выход которого подключен к выходу второго элемента И-НЕ, второй вход первого элемента И-НЕ подключен к одному из входов третьего элемента И-НЕ, другой вход которого связан с первым выходом второго триггера, один из входов которого через первый формирователь импульсов подключен к первому выходу блока управления и выходу элемента пуска, выход третьего элемента И-НЕ соединен с одним из входов четвертого элемента И-НЕ, другой вход

которого связан с выходом пятого элемента И-НЕ, а выход - с одним из входов третьего триггера, другой вход которого соединен с третьим входом блока управления и первым входом компаратора, выход третьего триггера подюжючен к шестому выходу блока управления, другой вход второго триггера подключен к вькоду шестого элемента И-НЕ, входы которого соединены соответственно с выходом третьего элемента задержки и входом четвертого инвертора, который подключен к выходу четвертого триггера, связанного входом с вторым входом блока управления, второй выход второго триггера подключен через второй формирователь импульсов к пятому выходу блока управления и одному из входов пятого элемента И-НЕ, два других входа которого подключены соответственно к.выходу четвертого триггера и выходу компаратора второй вход которого соединен с пятым входом блока управления.

t .

Изобретение относится к автоматике и может быть использовано при автоматизации технологических процессо при поддержании заданного уровня температуры и для программного измене- ния температуры с высокой точностью.

Целью изобретения является снижение времени выхода на режим и снижение уровня помех.

На чертеже приведена блок-схема устройства для регулирования температуры.

Устройство содержит датчик 1 температуры, задатчнк 2 температуры, блок 3 сравнения, блок 4 управления, содержащий первьй триггер 5, первый инвертор 6, первый элемент 7 задержки, второй инвертор 8, первый элемент И 9, второй элемент И 10, элемент ИЛИ-НЕ 11, первьй элемент М-НЕ 12, второй элемент И-НЕ 13, второй элемент 14 задержки, третий инвертор 15, третий элемент И 16, элемент 17 пуска, первый формирователь 18 импул сов, второй триггер 19, третий зле- мент И-НЕ 20, четвертьй гзлемснт И-НЕ

21, третий триггер 22, четвертый триггер 23, четвертый инвертор 24, третий элемент 25 задержки, четвертый элемент И 26, пятый элемент И-НЕ 27, шестой элемент И-НЕ 28, второй формирователь 29 импульсов, компаратор 30, а также реверсивный счетчик 31, первый делитель 32 частоты, второй делитель 33 частоты, блок 34 синхронизации, блок 33 запуска, ти- ристорный ключ 36, нагреватель 37, задатчик 38 температуры, Jлeмeнт 39 сравнения.

В тексте приняты следующие обозначения:

УС - входное напряжение питающей сети;

3 п - сигнал записи числа в реверсивный счетчикj

О; - сигнал i-ro выхода;

QJ - инвертированньй сигнал;

0, задержанный сигнал i-ro выхода-,

Q. - инвертнрованньй задержанньй сигнал.

1/

Устройство работает следующим образом.

Датчик 1 температуры измеряет температуру объекта, задатчик 2 температуры задает точку регулирования температуры, которая в элементе 3 сравнения сравнивается с сигналом датчика 1 температуры. Сигнал сравнения подается в блок А управления на вход первого триггера 5. Выходной сигнал ,Q. первого триггера инвертируется первым инвертором 6. Сигнал QJ задерживается первым элементом 7 задержки. Сигнал Q,,инвертируется вторым инвертором 8. Сигналы Q; и Q ,- подаются на первьй элемент И 9, а сигналы QJ и ,-j подаются на второй элемент И 10. На выходах элементов- 9 и 11) появляются управляющие сигналы в моменты изменения состояния триггера 5. Эти сигналы подаются на nepBbw. и второй входы элемента ИЛИ-НЕ 11. С выхода схемы 11 сигнал подается на первые входы первого элемента. И-НЕ 12 и второго элемента И-НЕ 13, на вторые входы которых подаются сигналы с выхода триггера 5 и инвертора 8 соответственно. С выходов элементов 12 и 13 сигналы подаются на суммирующий и вычитающий входы реверсивного счетчика 31, увеличивая или уменьшая его содержимое. В течение времени, когда состояние триггера 5 не изменяется, содержимое реверсивного счетчика 31 изменяется следующим образом. Блок 34 синхронизации формирует короткие импульсы, начинающиеся в те моменты, когда напряжение сети, перейдя ноль, достигает 10 В, и заканчивающиеся, когда напряжение сети достигает --30 Эти импульсы поступают на вход первого делителя 32 частоты и далее на вход второго делителя 33 частоты, на вход второго элемента 14 задержки и на вход третьего инвертора 15. С выходов инвертора 15 и делителя 33 частоты сигналы поступают на входы третьего элемента И 26, с выхода которого тактовые импульсы поступают на четвертьш вход элемента ИЛИ-НЕ 11 При этом элемент 11 периодически формирует сигналы, которые через элементы 12 и 13 изменяют состояние реверсивного счетчика 31, увеличивая или уме}1ьшая его содержимое в зависимости от состояния триггера 5. Если температура ниже заданного, то

0

5

0

5

0

5

0

5

0

5

754, ..

триггер 5 разрешает прохождение сигналов через элемент 12 и содержимое реверсивного счетчика 31 увеличивает-. ся до момента превьш1ения объектом заданной температуры. После этого триггер 5 опрокидывается и сигналы проходят через элемент 13, уменьшая содержимое реверсивного счетчика 31, одновременно сигналом с выхода элемента 11 делитель 33 частоты сбрасывается в ноль. Этим исключается подача лишнего импульса на вход реверсивного счетчика, если тактовьШ импульс с выхода элемента 26 последовал бы вскоре после подачи сигнала элементами 9 и 10 или 16. На выходе элемента 26 возникает сигнал только через период делителя 33 частоты после возникновения сигнала на выходе элемента 11.. Этим ускоряется выход в . точку регулирования.

Для начала регулирования температуры необходимо подать сигнал с элемента 17 пуска (например, с кнопки). При этом по первому .входу открывается блок запуска, а через формирователь импульсов 18 второй триггер 19 устанавливается в исходное состояние и на один вход третьего элемента И-НЕ 20 приходит логическая единица, на его другом входе находится также логическая единица и на его выходе появляется логический ноль, поступающий на вход четвертого элемента И-НЕ 21. На выходе элемента 21 появляется логическая единица, поступающая на первый вход третьего триггера 22. С приходом на второй вход триггера 22 логического нуля с выхода первого делителя 32- частоты триггер 22 опрокидывается, на его выходе появляется логическая единица, передаваемая на третий вход блока 35 запуска. С приходом на второй вход блока запуска импульса с выхода блока 34 синхронизации блок запуска запускает тиристорный ключ 36 и нагреватель 37 начнет нагрев полной мощностью. После превышения объектом температуры, заданной задатчиком 2, блок 3 сравнения опрокидывает триггер 5 и на вход элем ента 20 поступает логический ноль, а на выходе элемента 20 появляется логическая единица, подаваемая на вход элемента 21. Нагрев продолжается полной мощностью. После превьшения объектом темпер.ату- ры, заданной задатчиком 38, блок 39

сравнения опрокидьшает триггер 23. Через инвертор 24 и элемент 25 за-г держки на вход элемента И 16 приходит сигнал логического нуля, не изменяющий состояние устройства, а логический нуль с выхода триггера 23 приходящий на вход элемента И-НЕ 27, устанавливает на его выходе логическую единицу, приходящую на второй вход элемента И-НЕ 21. На выходе элемента 21 возникает логический ноль, опрокидывающий триггер 22, которьй выключает блок запуска. Начинается

1453375

10

вой сигнал с выхода реверсивного счетчика 31, на другой вход поступа ет цифровой сигнал с выхода делител 32 частоты. При регулировании на вы ходе реверсивного счетчика 31 сигна условно постоянный, а на выходе делителя 32 частоты сигнал периодичес ки изменяется. Нулем делителя 32 триггер 22 опрокидывается и открыва тиристорный ключ, а когда на выходе делителя 32 число достигает числа, записанного в реверсивном счетчике 31, компаратор 30 вьщает сигнал раускоренное охлаждение объекта при ну- ,g .венства и через блоки 27, 21 и 22

левой мощности нагрева. Одновременно с этим логический ноль с выхода триггера 23 поступает на вход элемента И 26 и запирает его. Импульсы управления с выхода делителя 33 частоты не проходят на элемент 11 и в реверсивный счетчик 31 и счетчик запоминает информацию, при которой произошло выключение нагревателя

запирает тиристорный ключ 37. Чем больше число в счетчике 31, тем дол ше открыт тиристорный ключ 36, тем выше температура объекта. 2Q В устройстве первоначальный нагр до заданной температуры осуществляе . ся с наибольшей скоростью, определяемой мощностью нагревателя, и тем не менее установившийся режим дости

После охлаждения Объекта ниже тем- 25 за переходный процесс в одно

пературы задатчика 38 триггер 23 вновь опрокидыва.ется. На один из входов элемента 27 подается единица с выхода триггера 23, на другой вход схемы 27 подается единица с выхода формирователя 29 импульсов и начинается- регулирование темпера-туры. Это происходит следующим образом. На один вход компаратора 30 поступает цифроколебание. При этом устройство за счет синхронизации включения тирист ра с нулем питающей сети снижает уровень создаваемых радиопомех, кром др того, что OHQ позволяет применять од нотипные (унифицированные) элементы сравнения при небольшом объеме ревер сивного счетчика и компаратора, несложно в настройке.

вой сигнал с выхода реверсивного счетчика 31, на другой вход поступает цифровой сигнал с выхода делителя 32 частоты. При регулировании на выходе реверсивного счетчика 31 сигнал условно постоянный, а на выходе делителя 32 частоты сигнал периодически изменяется. Нулем делителя 32 триггер 22 опрокидывается и открывает тиристорный ключ, а когда на выходе делителя 32 число достигает числа, записанного в реверсивном счетчике 31, компаратор 30 вьщает сигнал ра.венства и через блоки 27, 21 и 22

запирает тиристорный ключ 37. Чем больше число в счетчике 31, тем дольше открыт тиристорный ключ 36, тем выше температура объекта. В устройстве первоначальный нагрев до заданной температуры осуществляет- ся с наибольшей скоростью, определяемой мощностью нагревателя, и тем не менее установившийся режим дости з гся за переходный процесс в одно

за переходный процесс в одно

колебание. При этом устройство за счет синхронизации включения тиристора с нулем питающей сети снижает уровень создаваемых радиопомех, кроме того, что OHQ позволяет применять однотипные (унифицированные) элементы сравнения при небольшом объеме реверсивного счетчика и компаратора, несложно в настройке.