Многоканальный регулятор температуры

Многоканальный регулятор температуры

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение может быть использовано в автоматическом регулировании температуры и предназначено для терморегулирования объекта по заданной программе одновременно в нескольких зонах нагрева. Цель изобретения состоит в повышении быстродействия за счет введения блока регенерации импульсов ШИМ 9, состоящий из группы одинаковых элементов регенерации 10. имеющий входные I, II, III и выходную IV клеммы, подсоединенные соответственно к выходу второй группы ключей 8, к тактовому выходу счетчика 14, к выходу ГТИ 12 и исполнительному элементу 11 С помощью блока регенерации 9 производится параллельное регулирование всех каналов, включая промежутки времени, когда термопреобразователь отключен от схемы регулирования. 3 ил.

COIO3 СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (si>s G 05 D 23/13

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

1. (21) 4904215/24 (22) 22.01.91 (46) 23.12.92. Бюл. N 47 (71) Научно-исследовательский институт точной механики (72) В,Д.Лукьянов, Н.В.Беляков и В,Б.Скотников (56) Авторское свидетельство СССР

N. 1164675, кл, G 05 0 23/19. 1983;

Авторское свидетельство СССР

¹ 1215102, кл, G. 05 D 23/19, 1983, (54) M НОГОКАНАЛ Ь Н ЫЙ РЕГУЛЯТОР

ТЕМПЕРАТУРЫ . (57) Изобретение может быть использовано в автоматическом регулировании температуры и предназначено для терморегулиро. Ы 1783495 А1 вания объекта по заданной программе одновременно в нескольких зонах нагрева. Цель изобретения состоит в повышении быстродействия за счет введения блока регенерации импульсов ШИМ 9, состоящий из группы одинаковых элементов регенерации

10. имеющий входные1, II, III и выходную IV клеммы, подсоединенные соответственно к выходу второй группы ключей 8, к тактовому выходу счетчика 14, к выходу ГТИ 12 и исполнительному элементу 11. С помощью блока регенерации 9 производится паралneni I-Ioå регулирование всех каналов, включая промежутки времени, когда термопреобразователь отключен от схемы регулирования. 3 ил.

1783495

Изобретение относится к автаматиче- На фи . р д иг. 1 и иведена функциональная ованию температуры и может схема многоканального регулятора темпескому регулированию т быть использовано для терморегулирова-, ратуры, на фиг. ния обьекта по заданной программе одно-; на фиг. 3 — циклограмма аботы ст ойства. временно в нескольких зонах нагрева. 5 ра оты устр и тво содержащее бло- Устройство содержит термопрео разоИзвестно устройство, содерж о ных и дополнительных датчиков, ватели, первую группу кл ки основны б б их устройств, блок разделе- задатчик темпер ур, ц фр ат ы 3, иф оаналоговый ль 4, схем с авнений 5, гения во времени процессов измерения и ре- преобразователь, у р гулирования, регулирующии л блок 10 нератор пилообразного напряжения 6, поч й8 корректирующие поки, нак и б 0 ители анапа- роговый элемент 7, вторую группу ключеи говых величин, исполнительные элементы блок регенерации импульсов LUI4M 9, состоящий из элементов 10, исполнительные элеблок цифровых ручных задатчиков, цифроа12. о ой ре- менты 11, генератор тактовых импульсов 2, налоговый преобразователь, входной р14 гист, резистивный делит ел тел ь 15 делитель частоты 13, счетчик импульсов ис- ешиф втор 15. Элемент 10 содержит элепереключатель напряжений, эталонныи д фр точник напряжения, коммутатор, блок сум- менты И 16, 17, элементы HE 18,, ревер20 21, 1К-т игге 22, оотношения, элемент ИЛИ, сивные счетчики 20, 21, 1К-триггер ключ, первый и второй инверторы, первый и RS-триггер 23, дифф р ц ру и е ен и ющий эле 20 мент 24, элемент ИЛИ 25, входные 1, II, III u второй сумматоры (1).

Недостатком устройства является низ- выходную 1Ч клеммы, Устройство работает следующим обракое быстродействие, близким к изобретению по зом. В исходном состоянии устройство обеНаиболее лизким к изо ет н нт по ачи на стройство технической сущности является устройство, сточено. В момент под у р содержащее задатчик, лок задания т, б ания темпе- 25 питающего напряжения происходит обнух мы. Дешиф ато 15 наратуры, цифроа ф оаналоговый преобразова- ление элементов схемы. Дешифратор наи и тель, схему сравнения, пропор рциональный ходится в исходном положении, р блок, пороговый элемент, генер гене"„атор пило- котором выходной сигнал присутствует на образного напряжения, усили литель, группы его первом выходе. Этот сигнал поступает ключей, термопрео р зов б а ователь, дискрет- 30 одновременно на управляющие входы перные заполняющие поки, и б ки исполйительные вой и второй групп ключей 2, 8 и первый б к за ания переменных коэф- адресный вход задатчика температуры мы с авнения 5 подфициентов, генератор тактовых импульсов, При этом, к входу схемы р делитель частоты, переключат ли, к ели кольце- ключается термопреобразователь 1 первого вой счетчик, дешифратор (). ф (2). 35 канала, на вход цифроаналогового преобраНедостатком устройства является является низ- зователя 4 считывается двоичный код заданкое быстродействие. ной температуры регулирования первого елью изобретения является повыше- канала, выход порогового элемента 7 через ние бысТродействия, что достигается путем вторую группу ключей 8 подключается к вховведения в многоканальныи регупят регулятор бло- 40 ду I первого элемента 10. После окончания ка регенерации импульсов LllNM состоя- импульса обнуления на делителе частоты 13 щий из группы одинаковых вых элементов начинает формироваться временной интеррегенерации о щим числом, р б ом, равным коли- вал Тр, Одновременно запускается генерачеству регулируемых каналов, причем, каж- тор пилообразного напряжения 6, дый из их выходов подкл ч одключен к 45 На входы трех элементов 10 поступают соответствующему исполнительному эле- импульсы с выхода генератора 12. Цифроменту, первые входы соединены с соответ- вой код преобразуется в ЦАП 4 в аналоговый ствующими выходами в ами второй группы эквивалент напряжения. поступающее на ключей, вторые входы объединены и под- второй вход схемы сравнения 5. ключены к выходу младшего разряда счет- 50 В результате сравнения величин напрячика., соединенному с входом генератора жений на входах схемы сравнения 5, на ее пилообразного напряжения. другие выходы выходе образуется сигнал равный разности сч етчика поразрядно подключены к входам этих напряжении, которыи поступает на фратора, выходы которого Соединены вход порогового элемента с адресными входами задатчика температу- 55 В процессе формирования ин ерва т, паТ элементов блока ре- (длительность одного такта) на выходе генегенерации также объединены и соЕдинены ратора пилообразного напряжения 6 напряс выходом генератор енератора тактовых импульсов, жение изменяется по линейному закону. выход делителя частоты астоты соединен с входом B момент равенства напряжений нэ счетчика. входах порогового элемента 7, измен. ется

1783495 менте 10 блока регенерации 9 происходит запоминание величины длительности импульса ШИМ.

После завершения первого такта То из15 меняется состояние счетчика 14, в реэультате чего управляющая команда появляется на следующем выходе дешифратора 15. Вместо первого термопреобразователя 1 к входу схемы сравнения 5 подключается второй, из за20 датчика температуры 3 считываются данные температуры регулирования второго канала, выход порогового элемента 7 отключается от входа первого элемента 10 и переключается на вход второго элемента 10, ;.Одновременно производится перезапуск генератора.. пилообразного напряжения 6; Образование импульса ШИМ в втором канале происходит аналогично первому каналу.

Сформированный импульс ШИМ поступает на вход второго исполнительного элемента 11 . Величина его длительности запоминается во втором элементе 10.

В течение этого же такта первый эле25

30 мент 10 генерирует импульс LUIllM, длительность которого равна длительности импульса, поступившего на его.вход в первом такте. Через выход V импульс LLIIIIM поступает на вход первого исполнительного элемЕнта 11 и управляет им, т.е, оба канала

40 регулируют параллельно.

Затем подключается следующий канал, и так далее до завершения полного цикла опроса всех термопреобразователей 1.

В течение полного цикла опроса термо- 45 преобразователей 1 все элементы 10, кроме одного, оказываются отключенными от порогового элемента 7 и в каждом такте То генерируют импульсы ШИМ при подключе50 нии соответствующего канала

В процессе формирования тактового импульса То срабатывают триггеры 22, 23

Напряжением лог, "1" с инверсного выхода триггера 22 счетчик 20 устанавливается в режим сложения, а напряжением лог. "0" с его прямого выхода счетчик 21 устанавлива55 ется в режим вычитания. Одновременно с тактовым импульсом Т, на вход поступает положительный импульс ШИМ. На выходе элемента HE 18 во время действия импульса уровень напряжения на его выходе, который сохраняется до окончания такта То, т.е, на базе интервала То формируется импульс

ШИМ. Его длительность пропорциональна величине рассогласования заданной и дей- 5 ствительной температур, Импульс ШИМ через группу ключей.8 поступает на вход I первого элемента 10 и далее происходит через его выход IV на вход исполнительного элемента 11. Одновременно в первом эле-. 10 устанавливается логический "0", который блокирует прохождение сигналов через элемент И 17 по первому входу. При срабатывании триггера 23 напряжение лог, "1" .;. поступает на выход схемы (клемма IVj и вход элемента И 16, разрешая тем самым прохождение сигналов с большой частотой заполнения от генератора 12.через вход 3 иэлемент И 16 на счетный вход счетчика 20, На счетный вход счетчика 21 импульсы заполнения в это время не поступают, Счетчик

20 заполняется импульсами до моментА окончания действия импульса ШИМ на входе I. В момент его окойчания продифференцированный импульс отрицательной полярности, соответствующий заднему фронту импульса ШИМ, инвертируется элементом НЕ 19 и через элемент ИЛИ 25 поступает на вход обнуления триггера 23.

Триггер 23 возвращается в исходное состояние. Поступление импульсов на .вход счетчика 20 прекращается, счетчик 21 остается в исходном нулевом состоянии. С клеммы !Ч снимается импульс, равный по длительностй импульсу ШИМ, Количество импульсов N, поступившее;.. на вход счетчика 20 за время Ь действйя импульса ШЙМ равно и

4nr где 1nr — период колебаний генератора 12.

При поступлении на вход I I следующего та кто во го импульса То импульс Ш ИМ на вход не поступает, Вследствие этого вход элемента И 17 находится в состоянии лог. "1" и разрешает прохождение сигналов с входа Ill на счетчик .

21, Триггер 23 вновь срабатывает. Триггер

22 также переключается, так как он работает в счетном режиме (деление на 2). При этом советчик 20 начинает работать в режиме суммирования. Сигналы с входа ill поступа- . ют сразу на оба счетчика 20, 21, В момент уменьшения содержания счетчика 20 до нуля, т;е. вычитания из него .количества импульсов равйого N, на выходе счетчика 20 йоявляется импульс напряжения, который через элемент ИЛИ 25 переключает триггер

23 в исходное нулевое состояние. Поступление импульсов на счетчики 20, 21 с входа ill прекращается. Очевидно, что после остановки счета счетчик 21 оказывается заполненным числом имйульсов, равным N.

На выходе IV будет сформирован импульс, длительность которого равна живых = ти = N Ür, т,е. в отсутствие импульса ШИМ на входе на выходе И схемы будет сформирован им пульс равный его длительности.

1783495

На следующем такте То содержимое счетчика.21 переносится в счетчик 20 и т,д, Таким образом, на каждом такте То схема регенерирует импульс напряжения, длительность которого равна длительности импульса, поступившего ранее на вход1 при опросе термопреобразователя, Процесс регенерации продолжается до тех пор, пока на вход! не поступит следующий импульс после опроса всех термопреобразователей. По его переднему фронту схема вновь устанавливается в исходное состояние. Далее работы схемы происходит аналогично рассмотренной выше, Таким образом, предлагаемое устройство обладает высоким быстродействием и его преимущество проявляется лучше при увеличении количества каналов, Следует также отметить, что при увеличении частоты повторения импульсов ШИМсйижается также и уровень пульсаций температуры. регулирования.

Формула изобретения

1. Многоканальный регулятор температуры, содержащий группу термопреобразователей, йодключенных к информационным входам первой группы ключей, вторую груйпу ключей, управляющие входй которых соединены с выходами дешифратора, схему сравнения, соединенную входом с выходом первой группы кличей, последовательно соединенные задатчик температуры и цифроаналоговый преобразователь, выход которого подключен к другому входу схемы сравнения, генератор пилообразного напряжения, пороговый элемент, первым входом подключенный к выходу генератора пилообразного напряжения, вторым входом — к выходу схемы сравнения, а выхоДом — к информационному входу второй группы ключей, группу йсполнительных элементов, последовательно соединенные гейератор тактовых импульсов и делитель частоты; счетчик импульсов, о тл и ч а ю щи и с я тем, что, с целью повышения быстродействия, в него введен блок регенерацйи импульсов

ШИМ, состоящий иэ группы одинаковых элементов регенерации общим числом, равным количеству регулируемых каналов, причем каждый иэ их выходов подключен к соответетвующему исполнительному эле5 менту, первые входы соединены с соответствующими выходами второй группы ключей, вторые входы объединены и подключены к выходу младшего разряда счетчика, соединенному с входом генератора

10 пилообразного напряжения, другие выходы счетчика поразрлдно подключены к входам дешиф-, ратора, выходы которого соединены с адресны- ми входами задатчика температуры, третьи входы всех элементов блока регенерации

15 также объединены и соединены с выходом генератора тактовых импульсов, выход делйтелч частоты соединен с входом счетчика, 2. Регулятор поп, 1, отл ича ю щийся

20:тем", что элемент регенерации состоит из первого и второго реверсивных счетчиков, перво го и второго элементов И, элемента ИЛИ, дифференцирующвго элемента. первого и второго элементов Н Е, RS-триггера, IK-триг25 гера, причем первым входом элемента явля. ется вход первого элемента НЕ,, объединенный с входом дифференцирующе- го элемента, соединенного последовательно с вторым элементом НЕ, выход первого

30 элемента НЕ соединен с одним входом первого элемента И, другой вход которого сое-. .. динен с выходом второго элемента И и счетным входом первого реверсивного счетчика, счетный вход второго реверсивного

35:счетчика соединен с выходом первого элемента И, а выходы обоих реверсивных счетчиков через элемент ИЛИ подключены к обнуляющему вХоду RS-триггера, выход ко- торого, являющийся выходом элемента со40 единен одним входом второго элемента И, другой вход которого является третьим входом элемента, входы обоих триггеров объединены и являются вторым, входом элемейта, выходы IK-триггера соединены с

45 входами управления реверсом "счетчиков, а выход второго элемента НЕ соединен с третьим входом элемента ИЛИ.

1783495

Ваг, 2, Составитель В.Скотников

Техред М.Моргентал Корректор» И.Муска

Редактор

Заказ 4515 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул.Гагарина, 101