Многоканальный широтно-импульсный регулятор температуры Советский патент 1978 года по МПК G05D23/19 

54) МНОГОКАНАЛЬНЫЙ ШШЧ ТНСМШПУЛЬСНЫЙ РЕГУЛЯТОР

ТЕМПЕРАТУРЫ

Tie.qbHOCTH включения исполнительного элементй| 8 те периоды квантования, когда канал регулирования отключен от объекта регулирования. В подобном регуляторе на объекты регулирования, отключенные от канала регулирования, поступают импульсы фиксированной скважносгн, установленной вручную, н в общем случае не совпадающей со значеннем скважности управляющего воздействия, сформировашшм каналом регулировоИйя для данйого объекта при последнем (по времени) замыкании контура регулирования этого объекта. - .

Целью изобретения является повышение точйостн работы,

Эта цель достигается тем, что предложенный регулятор содержит генератор импульсов ив каждом канале - элементы «запрет, «совпадение, «сборка, счетчик импульсов н триггер. Выход генератора импульсов подключен ко входу элемента «запрет каждого канала, BtopoH вход которого соединеи с выходом комйутатора, и ко входу одного из элементов «совпадеиие каждого канала, второй вход которого соединен с выходом коммутатора, а третий- с выходом порогового алемеита. Выход первого зйемента «совпадешь яодключеи к поеледовательйо соединенным первому элементу «сборка, вход которого соединен с выходом элемента «запрет, счетчику импульсов, вход сброса которого подключен к выходу коммутатора, триггеру, второй вход которого соединен с выходом генератора пняос разного напряжений, и второму элементу «сборка, втарой вход которого подключен к выходу другого элемента «совпадение, подключенного к выходам коммутатора, и порогового элемента, а выход второго элемента «сборка соединен с исполйигельиым элементом.

При таком решений обеспечивается запоминание регул ято|к м скважностн управляющего воздействия, сформированной широтно-импульсным модулятором для i-ro объекта регулирований в последнем (по времени) периоде квантовання йойкдк2 чения регулятора к этому объе:;ty регулироващя. Заиомненное значеиие скважностн управляющего воздействия автоматически обеспечивает вкл«эчёние i-ro исполнительного элемента иа соответствующее время в каждом периоде квайтовакия. При очередном подклшченин регуля«фа к эпгому объекту регулароаянйя ШИМ-модулятор ф Р ирует новое аначенае скважности управляющего воздействия, вяоаь автоматически запоминаемое и вбспрбизводйгмое регулятором.

Это позволяет значительно повысить точ. кость регулирования.

: Ма фиг. t йредставлена структурная схема предлагаемого многрканальнсго широтноймйульсмого регулятора температуры; на фиг. 2аретеяная диаграмма уйравляющих импульсов «а Выходах регулятора (при трех каналах).

ЗаДатчик температуры 1 и датчик 2 иервогй кайала регулирования через ключ 3 подёбеданены ко входу последовательно вклюб 5шйик vcилйтеля 4 и йооогового элемента 5.

генератором пилообразного напряжения 6, подключенным ко второму входу порогового элемента 5, образуют широтнр-импульсный модулятор 7, на В1ыходе которого формируются импульсы, скважность которых пропорциональна сигналу ошибки; на входе усилителя 4. Выход порогового элемента5 подсоединен ко входу первого элемента «совпадение 8, к выходу которого подключены последовательно соединенные первый элемент «сборка 9, счетчик импульсов 10, триггер П, второй элемент «сборка i2 и исполнительный элемент 13 первого канала регулирования. Выход генератора 6 подсоединен также ко второму входу триггера 11 И ко входу коммутатора 14. Ко йторому входу элемента «сборка 9 подключен выход элемента «запрет 15. Вход сброса счетчика импульсов 10 подключен к первому выходу комаутататора 14. Ко второму входу элемента «сборка 12.подключен выход второго элемента «совпадение 16, ко входу которого g подсоединен выход порогового элемента 5. В регулятор входят также генератор инпульсов 17 и коммутатор 14. Выход генератора импульсов 17 соединеи с другим входом элемента «совпадение 8, со входом элемента «запрет 15, а первый выход коммутатора соединеи с 5 управляюшим входом ключа 3, вторым входов элемента «совпадение 8, с управляющим входом элемента «запрет 15 и с другим входом элемента «совааденне 16.

ВтороЗ канац р егулврования состоит из аналотчных блоков злцалчик i8, 19, Kai&iu 20, первого эле1«ента «совпадение 21, первого элемента 22, счетчйка импульсов 23, триггера 24, Второго элемента «сборка 25 нсподнятельного элемента , элемента «зайрет 27 и BTOjxjro элемента «совяаде5 мне 28.

Остальные каналы регулирования состоят из atiaлoгttчныx блоков (блоки 29 ... 39 - для п-го канала) идентично с еднненных между собой.

Выход генератора «мпульсоъ 17 подключен ко д хода1м всех первых элементов «совпадение (21, 32) и элементов «запрет (27, 38). Выход порогового элемента 5 т дключен к другим входам всех первых элементов сс п:адение (21, ) н ко входам всех элементов. (28, ), а соответствующие выходы ...коммутатора 14 подсоединены к управляюшнм входам всех ключей (2С, 31). к управля1рщн|у( входам элементов «запрет ( 27, 28) ко входам всех элементов «совоадение (21, 28, 38, 39) и к входу сброса счётчика, импульсов (23 34), а выход генератора пилообразного напряжения соединен со вторыми входами всех трнгrepdB (24, 35).

Регулятор работает следующим образом.

Допустим, коммутатор 14 подключил модулятор 7 к первому каналу регулировання. Прн этом на управляющий вход ключа 3 поступает .сигнал «1 с первого выхода коммутатора 14, открывающий его. Задатчик I н датчик 2 первого канала регулирования через открытый ключ 3 подключаются ко входу усилителя 4. коммутатора запирает элемент «запрет 15, через вход сброса устанавливает счетчик импульсов 10 в исходное состояние и подготавливает к работе элементы «совпадение 8 и 16. На выходе модулятора 7 формируется прямоугольный импульс постоянной амплитуды, скважность которого у пропорциональна сигналу ошибки на входе усилителя 4 в данном периоде квантования (т - длительность импульса, Т - период квантования). В течение импульса на обоих входах элемента «совпадение 16 присутствуют сигналы «1, следовательно, на выходах элемента «совпадение 16 и второго элемента «сборка 12 - также сигнал Это приводит к срабатыванию исполнительного элемента 13 и включению им нагревателя первого объекта регулирования на время импульса т. Таким образом, осуществляется широтно-импульсная модуляция сигнала ошибки в первом канале регулирования в том периоде квантования, когда модулятор 7 подключен к первому каналу регулирования. Одновр еменно с выхода генератора импульсов 17 на входы элемента «совпадение 8 и элемента «запрёт 15 поступают импульсы с частотой едоваиия, значительно превышающей частоту кванторання модулятора 7. В течение времени импульса т в моменты появления очередного импульса на выходе генератора импульсов 17 на всех трех входах элемента «совпадение 8 присутствук т сигналы «}. С той же частотой сигналы «1 появляются йа выходе элемента «совпадение 8 и через элемент ссборка 9 на входе счетчика импульс(ю 10. К моменту окончания периода квантования в счетчик импульсов О поступает число импульсов, соответспгвуюшее скважнсжтй имвульса модулятк а 7 в данном периоде квантования. Емкость счетчика импульсов iO соответствует числу импульсов генератора 17, восгупаюш;их на него в течение полного перио да квантования. Например, если емкость счетчща 100 (т. е. весь период квантования может быть заполнен 160 импульсами генератора 17), то при скважности регулирующего воздействия f 0,65, в счетчик записывается 65 импульсов. По окоичаийи яерлода квантования выходной сигнал генератора 6 уЁтанав31иваетТриггеры И, 24 R 35 в исходное состояние, при котором на их выходах iipHcyt :nrByK T сигналы «ft, и нере18одит коммутатор 14 в следующее устойчнйж сосТояиие, при котором на втором его выходе присутствует сигнал «1. При этом открытый ключ 20 ко входу усилителя 4 подключаются задат ик 18 и датчик 19 второго канала регулирования. В этом периоде кбантовлкия, аналогично вышеописая9ому, функцйюмнруют модулятор 7, генератор импульсов 17, и элементы (21-23 и 25-28) относящиеся ко второму каналу регулирова..Ийя. Широтио-импульсная модуляиия сигнала ошибки во втором канале регулирования осуществляется модулятором 7, через элемент «совпадение 28, элемент «сборка 25 и исполнительный элемент 26. Сиетчяк импульсов 23 в течение второго периода квантования накапливает число импульсов, соответствующее екнажности, сформированной модулятором 7 в этОм периоде квантования для второго канала регулирования.. Одновременно элементы, относящиеся к первому каналу регулирования, работают следующим образом... Сигнал «6 с первого выхода ком.мутатора 14 закрывает ключ 3, элементы «совпадение 8, и 16 и открывает элемент «запрет 15. Импульсы с выхода генератора импульсов 17 поступают на вход счетчика импульсов 10. через элемент «запрет 15 и элемент «сборка 9. Поскольку в первом периоде квантования в счетчике 10 поступило число импульсов (65), соответствующее скважности управляющего воздействия в этом периоде квантования, то счетчик импульсов 10 переполняется при поступлении на его вход числа импульсов (35), соответствующего временя паузы в первом периоде квантования. Следовательно, в момент окончания паузы на выходе счетчика 10 возникает импульс переполнения, устанавливающий триггер 11 в состоянии «1. Выходной стенал триггера И через элемент «сборка 12 включает исполнительный элемент 13. До окончання периода квантования в счетчик имИульсов 10, начавший после переполнения счет импульсов генератора импульсов 17 с нуля, поступит то же число импульсов (65), что и В первом аёриоде квантования. Генератор 6 отключает исполнительный элемент 13 в момент окончания второго периода Квантования через триггер i 1 и элемент «сборка 12. Таким образом, во втором периоде квантования, когда модулятор 7 был подключен ко второму каналу регулирования, в первом канале регулирования была воспроизведена скважность управляющего воздействия, HM JUшая место в первом периоде квантования. Поскольку к концу второго периода квантования состояние счетчика импульсов 10 соответствовало таковому в конце первого периода квантования, воспроизведение скважности управлякйцего воздействия осуществляется и в последующие периоды квантовдния до возвращения модулятора 7 на этот канал регулирования. Аналогично работает регулятор на осталь- ных каналах регулирования (фиг. 2). Использойание новых элементов (генератора заполняющих импульсов и ряда логических элементов) обеспечивающее запоминание и аоспроизведение управляющего воздействмя, позволяет Повысить точность регулированИгЯ и качество переходных процессов. Повышение точ.ности регулирования и качества переходных процессов ведет к снижению процента брака ермообрабатываемых изделий и повышению нроизводительности труда. По сравнению с одноканальиыми шнротноимНульсиыми регуляторами надежность предоженного у(:тройства повышена и схема прощена за счет исключения усилителей сигала ошибки.