Устройство для регулирования температуры

Устройство для регулирования температуры

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к технике автоматического регулирования и может быть использовано для автоматического поддержания температуры различных объектов, содержащих электронагревательные приборы. Цель изобретения - повьшение уровня диагностики, работоспособности и упрощение, Устройство содержит задатчик и датчик температуры , элемент сравнения, три RS-триггера, реверсивный счетчик, регистр памяти , два элемента 2И-НЕ, два элемента ЗИ-НЕ, усилитель, симистор, нагревяд тель, источник переменного тока, узел 5S сброса и узел индикации. 2 ил. (Л Од ;о IND 00

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (ю 4 G 05 В 23/19

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н А ВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3884687/24-24 (22) 12.04.85 (46) 30.09.86. Бюл, Ф 36 (71) Харьковский ордена Ленина политехнический институт им, В.И.Ленина . (72) В.Г.Воронов, М.В.Гунбин, А.В,Дюков, И.Н.Богатырев и П.А.Качанов (53) 621.555(088,8) (56) Горшков Б,И. Радиоэлектронные устройства. М.: Радио и связь, 1984, с.228.

Заявка Франции 11 2321813 кл. G 05 В 23/24, 1976.

Авторское свидетельство СССР

У 1076882, кл. G 05 D 23/19, 1982..,З0„, 1260928 А 1 (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕГУЛИРОВАНИЯ

ТЕМПЕРАТУРЫ (57) Изобретение относится к технике автоматического регулирования и может быть использовано для автоматического поддержания температуры различных объектов, содержащих электронагрева- тельные приборы. Цель изобретения— повышение уровня диагностики, работоспособности и упрощение. Устройство содержит задатчик и датчик температуры, элемент сравнения, три RS-триггера, реверсивный счетчик, регистр памяти, два элемента 2И-НЕ, два элемента

ЗИ-НЕ, усилитель, симистор, агрева- д тель, источник переменного тока, узел S сброса и узел индикации. 2 ил.

1260928

Изобретение относится к автоматическому регулированию и может быть использовано для .автоматического поддержания температуры различных объек-, тов, содержащих электронагревательные 5 элементы. Целью изобретения является повышение уровня диагностики работоспо собности и упрощение реализации., На фиг.1 представлена схема уст10 ройства; на фиг ° 2 — диаграммы, поясняющее его работу; фиг.2а — сигналы с задатчика температуры (A) и с датчика температуры (Б); фиг.2б — сигнал на S-входе первого RS-триггера,, 15 фиг.2в — сигнал на выходе первого RSтриггера; фиг.2г — импульсы с выхода формирователя импульсов; фиг.2д — напряжение на выходе источника переменного тока; фиг.2е — сигналы на выходе элемента 2И-НЕ; фиг.2ж — сигналы на прямом выходе второго RS-триггера; фиг.2з — напряжение на нагревателе; фиг.2и †. сигнал на выходе третьего

RS-триггера; фиг.2к †. сигнал íà D25 входе реверсивного счетчика; фиг.2л, м — сигналы на входах сложеФ ния и вычитания реверсивного счетчика.

На фиг.2 обозначены: t„ — момент ЗО первого импульса формирователя, момент переброса третьего RS-триггера в единичное состояние; t — момент отказа одного из элементов устройства .. 35 с

Устройство для- регулирования температуры содержит задатчик 1.и датчик 2 температуры, элемент 3 сравнения, реверсивный счетчик 4, усилитель

5, симистор 6 включенный в цепь ис- 40 точника 7 переменного тока госледовательно с нагревателем 8, подключенный управляющим входом к выходу усилителя 5, формирователь 9 импульсов, RS— триггеры 10-12, элемент H-HE 13, вто- 45 рой элемент 3И-НЕ 14, второй элемент

2И-НЕ 15, первый элемент 2И-НЕ 16, узел 17 сброса, состоящий из рез .= ра 18 и конденсатора 19, узел 20 ин, и ".ацни регистра 21 памяти, 5О

Устройство работает следующим образом.

Сигналы с задатчика 1 температуры (фиг.2а) и с датчика 2 температуры (фиг.2а,б) поступают на входы элемен- 55 та 3 сравнения, который осуществляет сравнение указанных сигналов и усиление р".çíîñòíîãî сигнала до величи! ны .(фиг.2б), необходимой для управления первым RS-триггером 10 по его

S-входу.

При температуре объекта регулирования существенно меньше заданной, например при включении устройства, разностный сигнал вызывает появление на выходе элемента 3 сравнения сигнала логического "нуля" и RS-триггер

10 переключается в единичное состояние (фиг.2в). Сигнал с его выхода г разрешает прохождение импульсов с выхода формирователя 9 импульсов (фиг.2г) на вход, элемента 2И-НЕ 16 (фиг.2е) так как íà S-входе RS-триггера 10 постоянно присутствует логический "нуль", эти импульсы не изме- . няют состояния RS-триггера 10, Поэтому импульсы, поступающие с выхода элнмента 2И-НЕ 16 íà S-вход второго

RS-триггера 11, переключают его в единичное состояние.. Единичный сигнал (фиг.2ж) с прямого выхода второго

RS-триггера 11 поступает на вход усилителя 5, который усиливает этот сигнал до уровня, достаточного для надежного включения симистора 6 в начале каждого периода напряжения питания и удержания его в этом состоянии практически в течение всего периода напряжения питания. Изменение напря- . жения на нагревателе 8 показано на фиг.2з.

По мере повьппения температуры объекта регулирования разностный сигнал уменьшается, и при температурах, близких к заданной, сигнал на выходе элемента 3 сравнения начинает возрастать вплоть до ограничения на уровне, соответствующем логической единице".

Поэтому RS-триггер 1О опрокидывается в нулевое состояние no R-входу очередным импульсом с выхода элемента

2И-НЕ 16. Одновременно с ним переключается в нулевое состояние .и RS-триггер 11, что осуществляется нулевым сигналом, поступающим с прямого выхода RS-тригг ра 10 на R-вход RSтриггера

В установившемся режиме поддержание заданной темгературы обеспечивается путем апериодического включения симистора 6, причем независимо от продолжительности включения симистор

6 включается в начале, а выключается в конце периода напряжения питания (фиг.2з), что обеспечивает уменьшение до минимума постоянной составляющей

1260928 тока через источник 7 переменного тока в процессе-изменения температуры во всем диапазоне регулирования, в частности при температурах, близких к заданной. 5

Диагностирование. устройства осуществляется следующим образом, В момент включения устройства.RSтриггер 12 сбрасывается в состояние, когда на его инверсном выходе сформи- 10 рована единица". Поэтому элемент .2И-НЕ 15 открыт по первому входу и первым же импульсом с выхода формирователя 9 импульсов в реверсивный счетчик 4 по входам D записывается 15 код, равный половине емкости N счетчика (фиг.2к) — момент времени t„ .

Элементы ЗИ-НЕ 13, .14 заперты по своим входам "нулем" с прямого выхода

RS-триггера 12. 20 В момент равенства текущей температуры и заданной RS-триггер 12 перебрасывается .в состояние, .когда с его прямого. выхода снимается "единица" .(фиг.2и), элемент И-НЕ 15 запирается .25 по первому входу, и на его выходе -с этого момента постоянно будет ."единица", и теперь счетчик 4 может рабо-

C тать на сложение и вычитание, При нормальной работе. регулятора состояние выходов RS-триггера 11 периодически изменяется, что приводит к периодическому. поступлению на входы сложения и вычитания счетчика 4 импульсов с выхода формирователя 9 импульсов, .при этом их количество, 35 поступившее на эти входы, за большой. промежуток времени должно быть примерно равно (фиг..2л,м), т.е.

1пв(И -N ) = 0 где N + и N» — количество импульсов, поступивших за время t на входы сложения и вычитания счетчика 4 соответственно, т.е. при нормальной работе регулятора45 код в реверсивном счетчике 4 будет колебатвея вокруг кода N/2, записанного по входам. D в момент времени t

t °

Если в результате отказа одного из элементов (усилителя 5, симистора 50

6;. нагревателя 8) температура начнет постоянно уменьшаться (фиг,2а, момент времени t ) или постоянно увеличиз ваться, то через некоторое время код в счетчике либо станет равным нулю 55 (если температура постоянно увеличивается) и схема 20 индикации будет сигнализировать об отказе регулятора.

Емкость N реверсивного счетчика 4 выбирается несколько большей количества импульсов, снчмаемых с выхода формирователя 9 импульсов за цикл регулирования при нормальной работе регулятора. . В данном устройстве задатчик 1 температуры может быть выполнен на базе потенциометра, запитанного от источника постоянного напряжения. В качестве датчика 2 температуры может использоваться термопара.. Элемент 3 сравнения может быть выполнен на основе, стандартного компаратора серии

К521. Реверсивный счетчик 4 может быть собран на микросхемах типа К155

ИЕ7, усилитель 5 — на согласующем транзисторном каскаде. Формирователь

9 импульсов может быть реализован на триггере Шмидта. последовательно с которым включен формирователь коротких импульсов, собранный по любой известной .схеме. RS-триггеры 10-12 могут быть собраны на основе микросхем типа .К155 ТМ2, элементы ЗИ-НЕ 13,14— на основе микросхем К155 JIA4, а элементы 2И-НЕ 15, 16 — на микросхемах типа К155 ЛАЗ. Узел 20 индикации содержит .резисторы и светодиоды, первые выводы которых подключены ко вхо-. дам схемы индикации, а вторые выводы через резисторы связаны с выходом источника питания устройства, Таким образом, в предлагаемом устройстве осуществляется непрерывный контроль работоспособности, и при ab>ходе из строя элементов, обладающих максимальнои вероятностью отказа, схема диагностики сигнализирует об отказе регулятора.

Формула изобретения

Устройство для регулирования температуры, содержащее датчик и задатчик температуры, подключенные к входам элемента сравнения, выход которого подключен к последовательно соединенным первому ВЯ-триггеру, элементу И-НЕ и второму RS-триггеру, к прямому выходу которого подключен усилитель и соединенный с его выходом управляющим электродом симистор, последовательно с которым подключены нагреватель и источник переменного тока, а также формирователь импульсов, соединенный входом с источником пита- ния, а выходом †. с вторым входом первого элемента 2И-НЕ, выход которого

3 1260928 подключен к R-входу первого RS-триггера, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что с целью повьппения уровня диагностики работоспособности и улроще ия реализации, в устройство введены тре- тий RS-триггер, первый и второй элементы ЗИ-НЕ, второй элемент 2И-НЕ,, узел сброса, реверсивный счетчик, регистр памяти, узел индикации, причем первые входы первого и второго эле- 10 ментов ЗИ-НЕ соединень: с прямыми и инверсными выходами второго RS-триггера соответственно, вторые их входы и первый вход второго элемента 2И-HE . подключены к выходу формирователя им- 15 пульсов, а третьи входы первого и второго элементов .ЗИ-НЕ соединены с прямым выходом третьего RS-триггера, : инверсный выход которого подключен к второму входу второго элемента 2И-НЕ, выход которого соединен с входом управления предварительной записью реверсивного счетчика„ входы сложения и вычитания которого подключены к выходам первого и второго элементов ЗИ-HE соответственно, вход сброса реверсивного счетчика заземлен, вход предварительной записи реверсивного счетчика соединен с выходом регистра памяти, а выходы переполнения и заема реверсивного счетчика подключены к входам узла индикации, выход элемента сравнения связан с S -входом третьего RS -триггера, R -вход которого подключен к выходу узла сброса.

9>цв. (Фиа.2

Составитель А, Исправникова

Техред А.Кравчук Корректор Л. Патай

Редактор А. Долинич !

Заказ 5230/48

Тираж 836 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР но делам изобретений и открытий

113035. Моск :, Я.-З ., Раушская наб,, д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4