Многоканальное устройство для регулирования температуры Советский патент 1980 года по МПК G05D23/19 

Изобретение ОТНОСИТСЯ к области автоматики и может быть использовано для регулирования температуры Известна многоканальная система регулирования температуры, содержащая генератор импульсов, усилитель, измерительные схемы с задатчиками и термодатчиками, усилитель мощности и ключи 1. Однако эта система обладает недостаточно высоким быстродействием, что приводит к снижению точности ре гулирования температуры, а также сравнительно низкой надежностью, обусловленной использованием электромеханических коммутационных и исполнительных элементов. Известно также устройство для ре гулирования температуры, содержащее измерительные схемы с датчиками тем пературы и нагреватели, подключенные к усилителям, блоки фиксации не догрева и перегрева, блоки контроля мощности, логические блоки основного и резервного каналов 2. К недостаткам указанного устройства необходимо отнести большой объ аппаратуры и большое потребление мощности, обусловленное автономностью работы его каналов. Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является многоканальное устройство для регулирования температуры, содержащее генератор импульсов, усилитель мощности и установленные в каждом канале нагреватель, датчик температуры, включенный в плечо резистивного моста,диагональ которого подключена к входу усилителя, выход которого соединен через первый ключ и блок смещения с входом широтно-импульсного модулятора , вторые входы широтно-импульсных модуляторов и управляющие входы первых ключей объединены и соединены с выходом генератора импульсов 3. Недостатком известного устройства является сравнительно невысокая надежность, обусловленная большим количеством силовых элементов в исполнительных устройствах, а также значительное потребление энергии. Целью изобретения является повышение надежности и сокращение потребляемой энергии. Указанная цепь достигается тем, что в него введены инвертор и элемент ИЛИ и в каждый канал введены второй ключ и элемент памяти, причем выходы широтно-импульсных модуляторов подкДючены к соответствующим входам эле мента ИЛИ, выход которого соединен через усилитель мощности с последова тельно соединенными в каждом канале первой обмоткой элемента памяти и нагревателем, вторая обмотка элемент памяти соединена через второй ключ с выходом усилителя, а управляющие входы вторых ключей объединены и соединены через инвертор с выходом генератора импульсов. ; На чертеже дана структурная схеryia предлагаемого устройства. Многоканальное устройство для ре улирования температуры содержит геНератор 1 импульсов, усилитель 2 мощ и установленные в каждом канаЛе нагреватель 3, датчик 4 температуры, включенный в плечо реэистивно:го моста 5 f диагональ которого подключена ко входу усилителя 6, выход :которого соединен через первый ключ 7 и блок 8 смещения с входом широтно импульсного модулятора 9, вторые вхо ды широтно-импульсных модуляторов и управляющие входы первых ключей 7 объединены и соединены с выходом генератора 1 импульсов, инвертор 10, ;элемент ИЛИ 11 и в каждый канал вве:дены второй ключ 12 и элемент памяти 13, причем выходы широтно-импульс ных модуляторов 9 подключены к соответствующим входам элемента ИЛИ 11, выход которого соединен через усилитель 2 мощности с последовательно со единенными в каждом канале первой обмоткой эле1лента памяти 13 и нагревателем 3, вторая обмотка элемента 13 памяти соединена через второй ключ 12 с выходом усилителя б, а управляющие входы вторых ключей объединены и соединены через инвертор 10 с выходом генератора импульсов 1. Устройство для регулирования температуры работает следующим образом. Если температура в объектах отличается от заданной, то на входы усилителей б поступают сигналы, величина которых прямо пропорциональна отклонению температуры от номинального значения. Устройство работает в двух решениях: режиме записи и режиме регулирования . Режим записи соответствует интервалам времени, когда на выходе генератора 1 нет импульса. При наличии импульсов на выходе генератора 1 устройство работает в режиме регулирования, В режиме записи вследствие отсутствия импульса на выходе генератора 1 через инвертор 10 открываются вторые ключи 12, Усиленный сигнал с выходов усилителей 6 через вторые ключи 12 поступает на вторые обмотки элементов памяти 13. К моменту запис сердечники элементов памяти 13 находились в насыщенном состоянии -Bs Поскольку время записи определяется паузой между импульса1-да и является постоянным, изменение индукции в сердечниках элементов памяти 13 прямо пропорционально сигналу на выходе усилителей б, а следовательно, отклонению температуры от номинального значения. Причем сердечники перемагничива ются только от сигнала рассогласования одной полярности, соответствующей температуре, превышающей номинальное значение. Таким образом, к моменту поступления импульса (началу режима регулирования) сердечники элементов памяти 13 находятся в различных состояниях, зависящих от температуры объектов регулирования. В режиме регулирования первые ключи 7 открываются импульсами генератора 1. Одновременно генератор 1 импульсов запитывает широтно-импульсные модуляторы 9. Сигнал, пропорциональный отклонению температуры с выходов усилителей 6 через первые ключи 7 поступает в блоки 8 смещения, в которых осуществляется суммирование сигналов с постоянным напряжением.Суммированные сигналы поступают на первые входы гииротно-гмпульсных модуляторов 9, Вве.;ае1-:ие блока 8 смещения позволяет обеспечить подачу мощности в объекты усилителем 2 мощности при отсут-citBi H сигнала рассогласования с резистивного моста 5, что позволяет уменьшить статическую сшибку . Выходы широтно-импульсных модуляторов 9 подключены к усилителю 2 мощности через злетиент ИЛИ 11. При этом на вход усилителя 2 мощности поступает сигнал от широтно-импульсного модулятора 9, имеющего в данный момент наибольшую длительность импульса. Сигнал с выхода усилителя 2 мощности через первые обмотки элементов 13 памяти поступает на нагреватели 3 объектов регулирования. При этом, среднее значение тока, проходящего через нагреватели 3, будет определяться состоянием сердечников элементов памяти 13, которого они достигают к моменту окончания режима записи. В предлагаемом многоканальном устройстве для регулирования температуры в качестве исполнительного устройства используется общий усилитель мощности. Использование общего исполнительного устройства позволяет существенно повысить надежность благодаря уменьшению количества силовых элементов, работающих в наиболее тяжелых режимах. Высокая точность регулирования температуры обеспечивается введением элементов памяти, позволяющих регулировать мощность в объектах пропорционально их температуре, Сравнительно небольшие размеры указанных элементов памяти и применение общего усилителя мощности позволяет уменьшить на 30% объем и вес предлагаемого многоканального устрой ства для регулирования температуры при снижении потребляемой энергии |На 25-30% по сравнению с известным устройством для восьми объектов регулирования. Формула изобретения Многоканальное устройство для ре лирования температуры, содержащее г нератор импульсов, усилитель мощнос и установленные в каждом каналенагреватель, датчик температуры, вклю ченный в плечо резистивного моста, диагональ которого подключена к вхо ду усилителя., выход которого соединен через первый ключ и блок смешения с входом широтно-импульсного мо дулятора, вторые входы широтно-импульсных модуляторов и управляющие входы первых ключей объединены и со единены с выходом генератора импульсов, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности и снижения потребляемой энергии, в него введен инвертор и элемент ИЛИ и в каждый канал введены ключ и элемент памяти, причём выходы широтноимпульсных модуляторов подключены к соответствуюсоим входам элемента ИЛИ, выход которого соединен через усилитель мощности с последовательно соединенными в каждом канале первой обмоткой элемента памяти и нагревателем, вторая обмотка элемента памяти соединена через второй ключ с выходом усилителя, а управляющие входы вторых ключей объединены и соединены через инвертор с выходом генератора импульсов. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1,Эйгенборт В.М. Многоканальные регуляторы технологических процессов, М. , Энергия; 1974, с.106-111, 2,Авторское свидетельство СССР № 419858, кл. G 05 D 23/19, 1972, 3,Авторское свидетельство СССР № 426223, кл. G 05 D 23/19, 1971 (прототип)