Устройство дл программного регулирования температуры Советский патент 1993 года по МПК G05D23/19 

Изобретение относится к автоматизации технологических процессов, использующих воздействие на объект тепла и холода, в частности к устройствам для программного регулирования температуры, и может быть использовано при низкотемпературном консервировании и сублимационной сушке, а также для термотренировки, обжига, спекания и т.п.

Цель изобретения - повышение точно- сти и расширение функциональных возможностей путем обеспечения возможности охлаждения объекта.

На чертеже показана структурная схема устройства.

Устройство для программного регулирования температуры содержит пусковой элемент 1, генератор 2 импульсов, программируемый делитель 3 частоты, вычитающий счетчик 4, блок 5 памяти скорости измене- ния температуры и величины выдержки вре- мени, блок 6 памяти температуры, цифровой компаратор 7, коммутатор 8, од- новибратор 9, счетчик 10 адреса, формирователь 11 сигнала ошибки по температуре, формирователь 12 сигнала ошибки по скорости изменения температуры, сумматор 13, нагреватель 14, охладитель 15, исполнительные элементы 16,17 соответственно нагревателя и охладителя, элемент НЕ 18, элемент И 19 и генератор 20 стандартных временных интервалов.

Формирователь 11 содержит датчик 21 температуры и последовательно соединенные реверсивный счетчик 22, цифроанало- говый преобразователь 23 и вычитающий узел 24.

Формирователь 12 содержит цифроана- логовый преобразователь 25, дифференциатор 26, вычитающий узел 27 и индикатор 28 скорости. .

Устройство работает следующим образом.

Перед началом работы.блоки 5, 6 должны быть запрограммированы, т.е. в них дол- жны быть записаны данные о программе изменения температуры, а в счетчике 10 установлен начальный адрес программы изменения температуры.

При включении устройства в работу от пускового элемента 1 генератор 2 начинает формировать импульсы, поступающие на делитель 3 частоты, который осуществляет деление частоты в зависимости от кода, установленного на его управляющих входах. Блок 5 формирует код, соответствующий скорости изменения температуры и поступающий на вход начальной установки счетчика 4, который в этом случае работает как буферный регистр, передающий этот код на

управляющий входделителя 3 и формир )ва- тель 12 сигнала ошибки скорости измене ния температуры. На другом этапе блок 5 (нормирует код, соответствующий времени стабилизации температуры, При этом счетчик 4 работает в режиме вычитания. Блок 5 также формирует сигнал, соответствующий направлению изменения температуры (охлаждение или нагрев) и поступающий на формирователи 11, 12 и управляющий вход коммутатора 8, Блок 5 также формирует сигнал о том, что данный этап (участок изменения температуры) является этапом стабилизации температуры, поступающий на элемент И 19, делитель 3, управляющий вход коммутатора 8, формирователь 12. На вход формирователя 11 (на счетный вход счетчика 22) от делителя 3 поступают импульсы, частота следования кбто- рых пропорциональна скорости изменения температуры.

На вход направления счета этого счетчика поступает сигнал о направлении изменения температуры. Состояние разрядных выходов этого счетчика, соответствующее числу поступивших импульсов, цифроанало- говый преобразователь 23 преобразует в напряжение, которое сравнивается с сигналом датчика 21 в вычитающем узле 24, На формирователь 12 также поступает код от счетчика 4, который преобразуется в цифро- аналоговом преобразователе 25 в напряжение и сравнивается в вычитающем узле 27 с сигналом, соответствующим скорости изменения температуры.

Таким образом, на выходе вычитающих узлов 24, 27 формируются сигналы ошибки по температуре и по скорости изменения температуры, которые через сумматор 13 воздействуют на нагреватель 14 и охлЈди- тель 15, осуществляя нагрев или охлаждение объекта по заданной программе.

Для осуществления перехода с одного участка изменения температуры на другой служит коммутатор 8. Одновибратор 9 формирует одиночный импульс по переднему фронту импульса на выходе коммутатора 8. Переход на следующий этап изменения или стабилизации температуры может осуществляться либо по достижении определенной температуры, записанной в блоке 6, либЬ по окончании выдержки времени стабилЦа- ции. Поскольку состояние счетчика соответствует заданной температуре, а в 6 записано значение температуры перевода на следующий этап, то блок 7 вырабатывает сигнал перехода на следующий этап, к|это- рый поступает на коммутатор 8. Перехо по окончании выдержки времени происходит по сигналу, формируемому на выходе пфреноса счетчика 4, который также поступает на коммутатор 8. По какому из сигналов должен осуществляться переход на следующий этап, зависит от состояния температуры управляющих входов коммутатора 8, на которые подаются сигналы о наличии стабилизации температуры и направлении изменения температуры.

Элемент НЕ 18 служит для формирования положительного фронта в случае, если на этапе осуществляется охлаждение объекта. Когда же заданным этапом является стабилизация температуры, то в счетчике 4 устанавливается код, определяющий время выдержки при заданной температуре. При этом счет импульсов в счетчике 22 запрещается по входу запрета, элемента И 19 разрешает работу генератора 20, импульсы которого подсчитывает счетчик 4 до появления сигнала переноса, который через коммутатор 8 и одновибратор 9 изменяет состояние счетчика 10. На выходах блоков 5 и б устанавливаются новые значения параметров этапа.

Предложенное устройство позволяет не только уменьшить перерегулирование благодаря большей точности работы, но и увеличить оперативность работы благодаря измерению скорости изменения температуры и увеличить быстродействие благодаря наличию не только нагревателя, но и охладителя.

Формула изобретения

Устройство для программного регулирования температуры, содержащее блок памяти скорости изменения температуры и выдержки времени, элемент И, счетчик адреса, последовательно соединенные исполнительный элемент и нагреватель, последовательно соединенные блок памяти температуры, цифровой компаратор и коммутатор, последовательно соединенные пусковой элемент, генератор импульсов, программируемый делитель частоты и формирователь сигнала ошибки по температуре, содержащий последовательно соединенные реверсивный счетчик, тактовый вход которого является входом формирователя, цифроа- налоговый преобразователь и вычитающий узел, к второму входу которого подключен выход датчика температуры, отличающееся тем, что, с целью повышения точности и расширения функциональных возможностей путем охлаждения объекта, в него введены одновибратор, включенный между выходом коммутатора и входом счетчика адреса, элемент НЕ, включенный между выходом цифрового компаратора и вторым информационным входом коммутатора, последовательно соединенные исполнительный элемент охладителя и охладитель, сумматор, соединенный выходом с входами исполнительных элементов нагревателя и охладителя, вычитающий счетчик, генератор стандартных временных интервалов, подключенный входом к выходу элемента И,

а выходом - к тактовому входу вычитающего счетчика, а также формирователь сигнала ошибки по скорости изменения температуры, содержащий дифференциатор, индикатор скорости, цифроаналоговый преобразователь и вычитающий узел, первый вход которого соединен с выходом цифроаналогового преобразователя, а второй вход - с выходом дифференциатора и входом индикатора скорости, причем выходы вычитающих узлов формирователей сигнала ошибки по температуре и по скорости изменения температуры соединены соответственно с первым и вторым входами сумматора, выход одновибратора соединен с

входом начальной установки вычитающего счетчика, выход которого соединен с третьим информационным входом коммутатора, а группа выходов - с группой информационных входов программируемого делителя частоты

и информационных входов цифроаналогового преобразователя формирователя сигнала ошибки по скорости изменения температуры, вход обнуления которого соединен с первым управляющим входом коммутатора, с

входом установки фиксированной частоты программируемого делителя частоты, с первым выходом блока памяти и с входом запрета счета реверсивного счетчика формирователя сигнала ошибки по температуре, вход направления счета которого соединен с вторым выходом блока памяти скорости изменения температуры и выдержки времени и с первым входом элемента И, подключенного вторым входом к выходу пускового элемента и второму управляющему входу коммутатора, соединенного третьим управляющим входом с первым входом элемента И и знаковым входом цифроаналогового преобразователя формирователя

сигнала ошибки по скорости изменения температуры, сигнальный вход дифференциатора которого соединен с выходом датчика температуры, а тактовый вход - с выходом программного делителя частоты,

группа выходов реверсивного счетчика формирователя сигнала ошибки по температуре соединена с второй группой соответствующих входов цифрового компаратора.

Изобретение относится к устройствам для программного регулирования температуры и может быть использовано при низкотемпературном консервировании и сублимационной сушке, а также для термотренировки, обжига, спекания и т.п. Цель изобретения - повышение точности и расширение функциональных возможностей путем обеспечения возможности охлаждения объекта. Для этого устройство для программного регулирования температуры наряду с формирователем 11 сигнала ошибки по температуре дополнительно содержит формирователь 12 сигнала ошибки по скорости изменения температуры, а также вычитающий счетчик 4, одновибратор 9, элемент НЕ 18, сумматор 13 и исполнительный элемент 17 охладителя 15. Изобретение позволяет не только уменьшить перерегулирование благодаря большей точности работы, но и увеличить оперативность и быстродействие при охлаждении объектов. 1 ил.