Устройство для регулирования температуры Советский патент 1990 года по МПК G05D23/19 

Изобретение относится к автоматике 1и может быть использовано для регулирования температуры в процессах с заданными температурно-временными характеристиками, в частности для инфракрасного обогрева животных, и является дополнительным к основному авт.св. № 1335950.

Цель изобретения - повышение надежности при расширении функциональных возможностей.

На чертеже приведена схема устройства.

Устройство содержит блок 1 синхронизации, делитель 2 частоты, цифровой задатчик 3 температуры, вычитатель 4, блок 5 памяти, цифровой датчик 6 температуры, блок 7 управления, нагреватель 8, задатчик 9 временных интервалов, цифровой вольтметр 10, блок управления содержит входы 11-14 и выходы 15, 16. 3 устройство введены

триггер 17, счетчик 18, мультиплексор 19, элемент 20 сравнения. Блоки 3, 5 и 9 представляют собой постоянные запоминающие устройства, с занесенной в них информацией о темпера- турно-временных характеристиках процесса, параметрах исполнительных элементов и объекта регулирования.

Устройство работает следующим образом.

Блок синхронизации 1 преобразует Напряжение питающей сети в последовательность прямоугольных импульсов, частота которых равна удвоенной частоте питающей сети, а длительность . достаточна для включения нагревателя 8 через блок 7 управления 7. С выходов триггеров делителя 2 частоты коды, соответствующие пересчитанному в соответствующее число раз количеству Чмпульсов блока 1 синхронизации (т.е. текущему моменту с начала технологиел

со

05 00 О5

1ЧЭ

ческого процесса t), поступают (с основной и дополнительной групп выходов) на адресные входы задатчи-ка 3 температуры и задатчика 9 временных интервалов соответственно,

Задатчики 3 и 9 формируют сигналы управления (Включение,, Выключение1, Интенсивность) нагревателем 8, в качестве которого используются инфракрасные излучатели, в соответствии с хранящейся в их памяти программой.

На выходе задатчика 3 формируются сигналы, соответствующие вепичлнам необходимых для данного момента перегрева П (f (В) , где В t.

Сформированные таким образом сигналы П поступают на входы уменьшаемого вычитателя 4, а на его входы вычитаемого поступают сигналы с датчика температуры 6 (Т ° С),, определяемые средней температурой окружающей 1 среды в помещении в данный момент времени t. На выходах вычитателя 4 образуется сигнал (код), соответствующий необходимому для данных В и Т° С воздействию Р (Р П - Тс С). Сигнал (код) Р поступает на входы блока 5 памяти, представляющего собой ПЗУВ которое по совокупности сигналов Р, сигналов (кодол) цифрового вольтметра 10 (V), а также имеющейся информации о характеристиках нагревателей 8 (Z), помещения (Б) и типе технологического процесса (виде выращиваемых живопго -} (v) формирует сигнал М, соответств. „дш требуемому перегреву П для данных 3, Ба Z при Измеренных в настоящий момент време

ни t температуре питающей сети V

С и напряжении

М РДг.Б.ЗК, f 4 (P,V)1 где

Р

П - Т°С; П - V(3) j В

Сигналые формируемые на других выходах делителя 2 частота и заратчика 3, управляют адресными входами задатчика 9, на выходе которого образуется сигнал (Л), продолжительность и временное размещение которого соответствуют длительности л времени наступления пауз в циклах обогрева, необходимых при данных В, IS., Б,

При этом Л FJ (Б Ж, В)9 где В t ( или В f(t).

Временная диаграмма типичного суточного (flt 1 сут) цикла воздействия формируется под управлением сиг™. налов (кодов), поступающих с выходов

делителя 2 частоты, а номер разновидности текущего цикла (N) и его длительность (TN) задаются другими выходами задатчика 3.

При окончании сигнала Л на выходе задатчика 9, т.е. в момент прекращения паузы в цикле обогрева, изменяет свое состояние (из нуля в единицу)

10 триггер 17, который растормаживает по установочному входу двоичный счетчик 18, который начинает пересчитывать импульсы с периодом 2 - 0 с, поступающие на его счетный С-вход с 5 четвертого выхода делителя частоты 2. Выходные коды счетчика 18 через мультиплексор 19, переключенный по управляющему входу выходом триггера , поступают на вход 11 блока 7 управлео ния, вызывая на его выходе 15 воздействие, соответствующее плавно изменяющейся от нулевой до требуемой в настоящий момент времени ta т.е. пропорциональной величине М;, интенсивно5 сти. Нарастание происходит с увеличением содержимого счетчика 18 момента сравнения, т.е. когда А М., тогда срабатывает элемент 20 сравнения, выход которого возвращает триггер 17 в исходное (нулевое) состояние, при этом происходит сброс в нулевое состояние счетчика 18 и переключение мультиплексора 19 на пропускание на входы блока 7 управления выходных сигналов блока 5 памяти, . т.е. М..

Сигнал Л, принимающий значения лог, О либо лог. 1, поступает на вход 12 блока 7 управления и производит выключение нагревателя 8 независимо от состояния других входов блока 7, Обновление информации в блоке 7 происходит под управлением делителя 2 частоты по входу 14 (1 раз в 2 с) либо асинхронно в зависимости от варианта выполнения блока 7

Блок 7 осуществляет согласование нагревателя 8 через входящие в его состав силовые ключи на базе тиристоров типа Т-160 с трансформаторным управлением с выходами мультиплексора 19, задатчика 9 и блока 1 синхронизации.

Количество полупериодов тока, пропускаемых блоком 7 в нагреватели 8 в первой фазе (после появления сигнала Л9 прекращающего паузу в обогреве) плавно изменяется от нуля до -, а затем равно величине кода М;, сформи30

45

40

50

55

рованного, на выходе блока 5 памяти (вход U блока 7), в течение всего цикла обогрева.

Плавное нарастание необходимо для исключения скачкообразного подключения к выходу блока 7 управления холодных нагревателей 8, сопротивлени которых существенно меньше номинального, что вызывает экстратоки, что в свою очередь приводит к возможности выхода из строя нагревателей 8, тиристоров блока 7, а также к нарушениям заданного режима обогрева (в сторону перегрева) и увеличению по- мех, создаваемых устройством.

Сигнал (код) И. поступает на вход 11 блока 7 управления и вызывает на его выходе 15 воздействие соответствующей величины 11- интенсивности.

Сигнал Л, принимающий значение лог. О либо лог. поступает на вход 12 блока 7 и производит выключение нагревателей 8 независимо от состояния других входов блока 7. Об- новление информации в блоке 7 происходит под управлением делителя 2 частоты по входу 14 либо асинхронно.

При наличии управляющего сигнала на входе 12 блока 7 (на выходе задат- чика 9) импульсы тока не пропускаются блоком 7 в нагреватели 8 - формируется пауза в процессе обогрева животных. С целью экономии электрической мощности, рассеиваемой на ти- ристорных ключах блока 7, схемы ориентированы на широтно-импульсный метод регулирования (ШИМ), при котором число полупериодов равно величине сформированного блоком 5 кода М., а их временное расположение зависит от схемной реализации блока 7 и от моментов перехода напряжения питающей сети через нуль (вход 13 блока 7).

Мощность, пропускаемая в нагре- ватели 8, может составлять величины порядка десятков киловатт.

Уровень помех, создаваемых устройством, оказывается весьма низким, так как коммутация производится прак-

тически в моменты перехода сетевого напряжения через нуль.

Таким образом, устройство обеспечивает автоматическое поддержание и требуемый закон изменения температуры перегрева и длительностей импульсов циклов обогрева с заданной точностью в зависимости от времени выполнения технологического процесса (возраста выращиваемых животных) и температуры окружающей среды в данном помещении при изменениях напряжения питающей сети в широких преде- лах, обеспечивая при этом .плавное включение нагревателей в начале каждого из включений для обогрева-и, за счет этого, повышение надежности устройства из-за устранения возможных экстратоков. При этом, устраняются вероятные перегревы, возникающие из- за того, что при данном напряжении излучаемая мощность обратно пропорциональна сопротивлению нагревателя, величина которого у холодного нагревателя существенно меньше.

Формула изобретения Устройство для регулирования температуры по авт.св. № 1335950, отличающееся тем, что,-с целью повышения надежности, в него введены триггер, счетчик, мультиплексор и элемент сравнения, причем выход блока памяти соединен с первым входом мультиплексора, второй вход которого подключен к выходу счетчика, счетный вход которого подключен к четвертому выходу делителя частоты, входы элемента сравнения соединены соответственно с выходами блока памяти и счетчика, вход сброса которого соединен с выходом триггера и управляющим входом мультиплексора, выход которого соединен с первым входом блока управления, а выход элемента сравнения подключен к входу сброса триггера, тактовый вход которого соединен с выходом задатчика временных интервалов.

Изобретение относится к автоматике и может быть использовано в различных технологических процессах, заданных температурно-временными характеристиками. Устройство является усовершенствованием изобретения по а.с. N 1335950 и обеспечивает повышение надежности при расширении функциональных возможностей за счет введения триггера, мультиплексора и элемента сравнения, при этом входы элемента сравнения соединены с выходом счетчика и первыми входами мультиплексора, второй вход которого подключен к выходу счетчика, соединенного входом сброса с выходом триггера, вход сброса которого подключен к выходу элемента сравнения. 1 ил.