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

Изобретение относится к технике измерения и регулирования температуры и может быть применено в сушильных шкафах, газовых стерилизаторах, термостатах.

Цель изобретения - оптимизация закона регулирования.

Поставленная цель достигается тем,, что . в известное устройство, содержащее блок сравнения, первый, второй, третий сумматоры, блок деления, блок задания температуры, связанный с вторым входом блока вычитания, сушильную камеру с размещенными в ней нагревателем, связанным с сетью переменного тока через тиристорный блок, и датчиком температуры, соединенным со входом аналого-цифрового преобразователя, ограничитель импульсов, входом связанный с выходом компаратора, подключенного к сети переменного тока, дополнительно введены генератор импульсов, согласующий блок, триггер знака, первый и второй преобразователи двоичного кода в дополнительный, четвертый сумматор, первый, второй и третий блоки задания коэффициентов, первый, второй, третий блоки умножения, счетчик импульсов с соответствующими связями. При этом реализуется следующий закон регулирования:

00

со

(л 00 СЛ СП

,,Кз Р Гп-(Ту T.

х(1 + |т%+1)(Ту--П)

(1)

где тп - длительность нагрева в n-й момент времени;

KL ... Ks - коэффициенты;

Ту - заданная температура; Тп - температура в камере в n-й момент времени;

TI - температура s в 1-й момент времени

I 0, п -- последовательность моментов времени управления.

На фиг. 1 представлена функциональная структурная схема устройства.

Устройство содержит сушильную камеру 1, в которой расположёны нагреватель 2 и датчик температуры 3, соединенный с входом аналого-цифрового преобразователя 4. Выход последнего подключен к информационному входу согласующего блока 5, вход считывания согласующего блока 5 соединен с выходом генератора импульсов 6 и входом обнуления счетчика 7 импульсов. Счетный вход счетчика 7 импульсов соединен с выходом ограничителя 8 импульсов, формирующего импульсы требуемого уровня, связанным с выходом компаратора 9, вырезающего отрицательные полуволны синусоидального сигнала сети, подключенной к его входу, Выход счетчика 7 импульсов соединен с первым входом блока 10 сравнения, выход которого соединен с управляющим входом тиристорного блока 11, через который нагреватель 2 подключен к питающей сети. Блок 12 задания температуры подключен к второму входу блока 13 вычитания, на первый вход которого подключен выход согласующего блока 5. Знаковый выход блока 13 вычитания соединен с триггером 14 знака, выход которого соединен с .первым входом первого преобразователя 15 двоичного кода в дополнительный. Второй выход блока 13 вычитания соединен с вторым преобразователем 16 двоичного кода в дополнительный, с первым входом первого блока 17 умножения и с первым входом третьего блока 18 умножения. Выход второго преобразователя 16 двоичного кода в дополнительный соединен с первым сумматором 19, выход которого соединен с первым входом блока 20 деления, второй вход которого соединен с выходом первого блока 21 задания коэффициента Кб выражения (1). Выход блока 20 деления соединен с вторым сумматором 22, выход которого соединен с вторым входом первого блока 17 умножения, выход которого соединен с информационным входом первого преобразователя 15 двоичного кода в дополнительный. Выход последнего соединен с первым входом третьего сумматора 23, обнуляющий вход которого соединен с шиной пуска и входом запуска генератора 6 импульсов. Выход третьего сумматора 23 соединен с первым входом второго блока 24

0

5

0

5

0

5

0

5

0

5

умножения, второй вход которого соединен с втору.м блоком 25 задания коэффициента Кз/Кз выражений (1), выход второго блока 24 умножения соединен с первым входом четвертого сумматора 26, выход которого соединен с вторым входом блока 10 сравнения, а второй вход соединен с выходом третьего блока 18 умножения, второй вход которого соединен с третьим блоком 27 задания коэффициента Кч/Ка выражения (1).

Регулирование температуры осуществляется следующим образом.

Прм подаче питания или подэче сигнала пуск обнуляется третий сумматор 23 и запускается генератор импульсов 6. Через каждый период г (эпюра 1, фиг. 2), определяемый генератором импульсов 6, из аналого-цифрового преобразователя 4 вводится значение текущей температуры Тп-в сушильной камере и производится расчет управляющего воздействия s виде длительности нагрева тп , определенной по формуле (1). Значение гп из четвертого сумматора 26 подается на второй вход блока 10 сравнения, на первый вход которого подключен выход счетчика 7, который обнуляется импульсами генератора 6 импульсов (эпюра 1, фиг. 2). При. этом на. выходе блока 10 сравнения, появляется уровень логической единицы (эпюра 2, фиг. 2), которымтиристорный блок 11 подает питание на нагреватель 2, а счетчик 7 импульсов начинает заполняться импульсами с ограничителя 8 импульсов, При достижении счетчиком 7 импульсов состояния, равного гп , на выходе блока 10 сравнения устанавливается уровень логического нуля, и тиристорный блок 11 отключает питание с нагревателя 2.

Расчет тп производится следующим образом. В блоке 13 вычитания определяется разность Ту - Тп. На триггере 14 знака при отрицательном знаке полученной разности устанавливается уровень лог. 1. Вторым преобразователем 16 двоичного кода в дополнительный разность Ту-Тп преобразуется в дополнительный код, то есть определяется абсолютная величина |Ту-Тп . Первый сумматор 19 добавляет единицу к полученной абсолютной величине. Блок 20 деления делит значение коэффициента КБ выражения (1) с первого блока 21 задания коэффициентов на величину 1 + |ТУ - Tnt. Второй сумматор 22 к полученному резуль- :тату добавля.ет-единицу. Первый блок умножения перемножает полученный результат на Ту - Тп, получаемого из блока 13 вычитания. Первый преобразователь 15 двоичного кода в дополнительный при установленной триггере знака 14 преобразует

результат умножения с первого олока 17 умножения з дополнительный код. Третий

полученную составляющую в текущем моменте управления с суммой интегральных составляющих с- предыдущих моментах управления. Таким образом, на блоке суммирования 23 реализуется интегральное звено закона регулирования. При отрицательном значении интегральной cyr-iMfci она обнуляется. Второй блок 24 умножении перемножает полученную ;/ Нтегозльку;с сумму на коэффициент Кз/К4 {1} из второго блока 25 задания козффчцкентоз. в четвертом сумматоре 2G вычисляется гг, путем суммирован ; интегральной составляющей из второго блока 24 умножения и пропорциональной составляющей, полученной ъ третьем блоке IE умножения, перемножением коэффициента Ki/Kv «ыражек:-;;; (1) с третьего олока 27 задания коэффициентов и разности Ту - Тп с блока 13 вычитания, на котором реализуется пропорциональное звено закона регулирования.

Формула изобретения Устройство для регулирования темпе зый. второй, т сети и сумматоры, блок деления, блок задания температуры: связанный с вторым входом блока вычитания,- сушильную камеру с размещенными з ней нагревателем, связанным с сетью переменного тока через тиристорный блок, и датчиком температуры, соединенны -: с входом аналого-цифрового преобразователя, ограничитель импульсов, сходом связанный с выходом компаратора, подключенного к сети переменного тока, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью оптимизации закона регулирования, устройство дополнительно содержит генератор импульсов, подключенный выходом к входу считывания согласующего блока, последовательно соединенные триггер знака и первый преобразователь двоичного кода в дополнительный, второй преобразователь двоичного кода в дополнительный, включенный между выходом и вхо- дом соответственно блока нычлтзния и первого сумматора, первый, зторой и TDS- тай блоки умножения, первый, второй и трети и блоки задания коэффициентов, четвертый сумматоо счетчик импульсов,

обнуляющий вход которого соединен с выходом генератора импульсов, счетный вход - с выходом ограничителя импульсов, з выход - с первым входом блока сравнения, 5 второй вход которого подключен к выходу четвертого сумматора, а выход - к управляющему входу тиристорнсго блока, при этом выход аналого-цифрового преобразователя подключен к информационному входу со0 глзсующего блока, выход-которого соединен с первым входом блока вычитания, знаковым выходом соединенного с входом триггера знака, а выходом -с первыми входами первого и третьего блоков умножения,

5 выход первого сумматора соединен с первым входом блока деления, второй вход которого подключен к выходу первого блока задания коэффициентов, з выход - к входу второго сумматора, выходом связанного с

0 вторым входом первого блока умножения, к выходу которого подключен информационный вход первого .преобразователя двоичного кода з дополнительный, выход которого Соединен с входом-третьегосумма5 тора, обнуляющий вход которого соединен с входом запуска генератора и с шиной Пуск, а выход - с первым входом второго блока умножения, к второму входу которого подключен выход второго блока задания ко0 эффициентов, а выход соединен с первым входом четвертого сумматора, второй вход которого связан с выходом третьего блока умножения, вторым входом связанного с выходом третьего блока задания коэффициентов, при этом реализуется следующий закон регулирования:

Ki ,т тч,Кз &

) x(TTrfNr +

где г п - длительность нагрева в n-й момент времени; 5&1 5 коэффициенты;

Ту - заданная температура;

Тп - температура в камере в n-й момент времени;

Т; -- температура в камере в 1-й момент 0 времени

i б, п - последовательность моментов времени управления.

5

0

ttfy, 2266

Изобретение относится к технике измерения и регулирования температуры и может быть применено в сушильных шкафах, газовых стерилизаторах, термостатах. Цель изобретения - оптимизация закона регулирования. Поставленная цель достигается тем, что в известное устройство содержащее блок сравнения, первый, второй, третий сумматоры, блок деления, блок задания температуры, связанный с вторым входом блока вычитания, сушильную камеру с размещенными в ней нагревателем, связанным с сетью перемен кого тока через тиристорный блок, и датчиком температуры, соединенным со входом аналого-цифрового преобразователя, ограничитель импульсов, входом связанный с выходом компаратора, подключенного к сети переменного тока, дополнительно введены генератор импульсов, согласующий блок, триггер знака, первый и второй преобразователи двоичного кода в дополнительный, четвертый сумматор, первый, второй и третий блоки задания коэффициентов, первый, второй, третий блоки умножения, счетчик импульсов с соответствующими связями, при этом реализуется за- кон регулирования по формуле приведенной в описании. 2 ил. fe

Эянрв f

--

jtn.20,e

.

.1