Устройство для регулирования температуры Советский патент 1982 года по МПК G05D23/19 

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕГУЛИРОВАНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ

1

Изобретение относится к устройствам для программного регулирования температуры технологических процессов и может быть использовано гфи термообработке строительных изделий и конструкций.

Известно устройство для регулирования температуры, содержащее пусковой элемент, блок задания скорости изменения температур и блок уставок температур l.

Недостатком этого устройства является невозможность его применения при сложной программе изменения температуры.

Наиболее близким к предлагаемому является устройство для регулирования температуры, содержащее пусковой элемент, генератор, аналоговый вычитатель, соединенный с термодатчиком, с-реверсивным счетчиком через дешифратор и через исполнительный элемент с нагревателем, и по числу каналов задания генераторы и элементы И, составляющие блок задания

скорости измерения температуры, а также элементы сравнения и ключи, составляющие блок задания интервалов, температур 2}.

Недостатками данного устройства являются ограниченная область щжменения и малая надежность работы.

Поскольку в данном устройстве приключение участков программы осуществляется при достижении температурой объекта заданных условий (и предполагает обязательное различие этих уровней), невозможно задание (длительностей) пологих участков (уровней стабилизации), а также участков охлаждения, так как в этом случае возникают неогфеделенные ситуации, при которых к реверсивному . счетчику подключается одновременно два или несколько генератора (тактовых частот), что приводит к нарущению работы устройства.

Таким образом, данное устройство работоспособно только при подъеме (или только при снижении ) температуры. Кроме того, устройству характерна малая гибкость и диапазон угравления, обусловленные жестко заданнойлогикой.

Цель изобретения - повьвиение надежности и расширение области применения.

Поставленная цель достигается тем, что устройство для регулирования температуры, содержащее последовательно соединенные термодатчик, аналоговый вычислитель, исполнительный элемент и нагреватель, а также пусковой элемент, генератор и подключенный через дешифратор ко второмувходу аналогового вычитателя реверсивный счетчик, дополтнительно содержит блок памяти, подключенные к одному из его входов последовательно соединенные ждущий мультивибpaтqp,i переключатель и регистр памяти, первый, второй и третий элементы И, таймер, инвертер, соединеннь е последовательно делитель частоты и коммутатср режимов, выходом связанный с входом реверсивного счетчика, двоичный счетчик, первый и второй цифровые вычитатели, подключённые к первому и второму выходам блока памяти, третий выход котсрого соединен со вторым входом коммутатора режимов, а другой вхоД через соединенные последовательно второй элемент И, пусковой элемент и двоичный счетчик - с выходом второго цифрового вычитателя, второй вход которого через соединенные последовательно инвертор, выходом подключенный ко второму входу первого элемента И, третий элемент И, второй вход которого подключен к выходу, второго цифрового вычитателя, таймер связан с выходом второго элемента И, втсрой вход второго элемента И и первый вход первого элемента И связаны с выходом первого цифрового вьнитателя, вторым входом подключенного к выходу, реверсивного счетчика, причем выхоа инвертора связан с выходом второго элемента И, а выход первого элмента И через генератор подключен к входу делителя частоты.

На чертеже представлена структурная схема предлагаемого устройства.

Устройство содержит нагреватель 1, объект 2, термодатчик 3, исполнительныэлемент 4, аналоговый вычитатель 5, дешифрат(ф 6, реверсивный счетчик 7, коммутатор 8 режимов, делитель 9 частоты, генератср 10, первый цифровой вычитатель 11, первый элемент И 1, BHBepTqp 13, второй элемент И 14, пусковой элемент 15, двоичный счетчик 16

блок 17 памяти, второй цифровой вычитатель 18, таймер 19, ждущий мультивибратор 2О, переключатель 21, регистр 22 памяти и третий элемент И 23.

Аналоговый вычитатель 5 соединен с термодатчиком 3, дешифратором 6 и исполнительным элементом 4, подключенным к нагревателю 1. Генератор 10, делитель 9, коммутатор 8, реверсивный счетчик 7

и деши4ратор 6 соединены последовательно. Первый ци4ровой вычитатель 11 подключен первым входом к выходу реверсивного счетчика 7, вторым входом к первому выходу блока 17 памятней выходом к

J первому входу элe дeнтa 12 и второму входу элемента 14. Второй цифровой вычитатель 18 первым входом подключен ко . втфому выходу блока 17 памяти, втсрым входом к выходу таймера 19, а выходом к первому и BTqpoMy входам второго и третьего элементов И 14 и 23 соответ ственно. Второй элемент И 14, пусковой , элемент 15, счетчик 16 и блок 17 памяти соединены последовательно. Выход второго элемента И 14 через инвертор 13 подключен ко второму и первому входам соответственно первого и третьего элементов И 12 и 23, выходы которых соединены соответственно со входами генератора 10 и таймера 19. Ждущий мультивибратор 2О, переключатель 21, регистр 22 памяти соединены последовательно и, подключены к первому входу блока 17 памяти, третий выход которого подключен ко входу коммутатора 8.

Устройство р1аботает следующим образом.;

От генератора Ю импульсы калиброванной длительности поступают на делитель 9, который формирует ряд требуемых частот. Управляемый,по третьему выходу блока 17 памяти коммутатор 8 . выборочно подключает . одну из этих частот к суммирующему или вычитающему входу реверсивного счетчика 7, выходной сигнал которого поступает на вход первого ци4рового вычитателя 11 и через дешифратор 6 на один из входов аналогового вычитателя 5. Последний по результату сравнения уровней сигналов термо0 датчика 3 (сигнал обратной связи)и деши4ратора 6 (сигнал задания) воздействует на исполнительный элемент 4, котсрый через нагреватель 1 регулирует температуру в объекте 2.

5 Блок 17 памяти хранит заложенную в него информацию и о координатах последовательных номеров участков программы в осях температура-время, при этом на его первом выходе вьщается информация о конечной температуре участка, на третьем - о знаке приращения и номере частоты, подключаемой ко мутатором 8 от делителя 9 к реверсивному счетчику 7, и на - о врем& ни окончания очередного участка програ мы. Записывается указанная информация следующим образом., Посредством пускового элемента 15 вручную на двоичный счетчик 16 подают число импульсов, соответствующее номеру участка программы. Переключателем 21 устанавливают вид записывающего параметра и ждущим мультивибратором 2О в соответствующие триггера регистра 22 памяти, собранные в счетную структуру, записывают число Импульсов, соответствующее величине этого параметра. После записи в регист 22 памяти всех параметров, характеризующих данный участок щэограммы, блок 17 памяти кратковременно переводится в режим Запись. Аналогично записываются параметры остальных участков программы. Счетчик 16 определяет номер участка гфограммы для блока 17 памяти. Первый цифровой вычитатель 11 срав нивает текущее значение задания с записанным в блоке 17 памяти конечным значением температуры для каждого участка программы. Второй цифровой вычитатель 18 сравнивает текущую косрдинату времени, определяемую тайме ром 19, со временем окончания заданного участка программы, записанным в блоке 17 памяти. Пусковой элемент 15 переводит счет чик 16 на очередной номер участка про граммы только при совпадении с заданным значением двух конечных координат (температуры и времени) предьздущего участка, т.е. при наличии сигналов переполнения на выходе обоих цифровых вычитателей 11 и 18. Если первоначально отрабатывается координата температуры, то сигнал переполнения на выхо де первого цифрового вычитателя 11 че рез первый элемент И 12 блокирует генератор 10, при этом тактовая частота не поступает на реверсивньтй счетчик 7 и его выходной сигнал (сигнал задания) не изменяется до тех пор, пок не разблокируется генератор Ю. В случае первоначальной отработки координа, ты времени сигнал переполнения на выхо де второго цифрового вычитателя 18 че рез третий элемент И 23 блокирует таймер 19 до тех пор, пока не отработается координата температуры данного участка программы- Так, гфи наличии внещних возмущений, нарушающих ход 1фоцесса термообработки, осуществляется, вьфавнивание координат составных участ ков программы. Подготовка устройства к работе ааклкнчается в записи гфограммы термообработки в блок 17 памяти, после чего (при готовности объекта 2) пусковым элементом 15 устройство включают в работу. При этом в счетчик 16 записывается , коммутатор 8 по гфограмме, заложенной в блоке 17 памяти, подключает к реверсивному счетчику 7 импульсы с частотой, обеспечивающей требуемый темп подъема (снижения) температуры. Цифровой код выходного сигнала реверсивного счетчика Т дещи ратсром 6 преобразуется в аналоговую форму и поступает в качестве сигнала задания на аналоговый вычкгатейь 5, который определяет уровень у1фавляющего сигнала (разность сигнала задания и сигнала термодатчика з) да входе исполнительного элемента 4, воздействующего на нагреватель 1. При этом осуществляется обычный процесс регулирования с обратной связью по тем- пературе. После отработки конечных координат первого участва второй элемент И 14 через пусковой элемент 15 записьшает в счетчик 16 еще одну единицу, переключая блок 17 памяти на считывание, координат Второго участка, отработка которого происходит аналогично. Подобным путем отрабатывается вся программа термообработки и устройство автоматически отключается. Таким образом, предлагаемое устройство позволяет тфоизводить термообработку изделий практически по любой гфограмме, обеспечивая щирокий диапазон изменения режимных параметров, высокую точность и надежность работы, что дает возможность существенно расщирить область его применения. Формула изобретения Устройство для регулирования температуры, содержащее последовательно соединенные термодатчик, аналоговый вычитатель, исполнительный элемент и нагреватель, а также пусковой элемент, генератсф н подключенный через дешифратор ко второму входу аналогового вы числителя реверсивный счетчик, о т л и Чающееся тем, что, с целью, пов1ь1шения надежности и расширения области щ именення устройства, оно содержит / блок памяти, подключенные к одному из ег входов последовательно соединенные ждущий мультивибратор, переключатель и регистр памяти, первый, второй и третий элементы И, таймер, инвертор, соединенные последовательно делитель частоты и коммутатор режимов, выходом v связанный с входом реверсивного счетчи-i ка, двоичный счетчик, первый и второй цифровые вычитатёли, подключенные к первому и второму выходам блока памяти, третий выход которого соединен со вторым входом коммутатора режимов, а другой вход соединенные последовательно второй элемент И, пусковой элемент и двоичный счетчик - с выходом второго цифрового вычитателя, второй вход которого через соединенные последовательно инвертор, выходом подключенный ко второму входу первого элемента И, третий элемент И, второй вход которого подключен к выходу второго цифрового вычитателя, и таймер связан

с выходом второго элемента И, второй вход второго элемента И и первый вход первого элемента И связаны с выходом первого цифрового вычитателя, вторым

входом подключенного к выходу реверсивного счетчика, причем вход инвертора связан с выходом второго элемента И, а выход первого элемента И через генератор подключен к входу делителя

частоты.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

2.Авторское свидетельство СССР № 628473, кл. Q О5 D 23/19, 1979 (прототяп).