Устройство для регулирования температуры

 

Изобретение относится к устройствам для автоматического регулирования температуры различных объектов, в том числе объектов, обладающих малой тепловой инерцией, и может быть использовано для поддержания температуры вдыхаемого воздуха. Цель изобретения - повышение точности регулирования температуры. Высокая точность регулирования достигается за счет разделения моментов -регулирования и измерения температуры во времени, чем исключается влияние переходных процес- . сов, возникающих при включении питающего охладитель напряжения. Устройство для регулирования температуры вдыхаемого воздуха содержит датчик 1, задатчик 2 температуры, два RS-триггера 14,15, формирователь импульсов 13, ключ 16, усилитель 5, управляющий орган 6, термоэлемент 7, источник питания 8, блок сравнения 4, мультивибратор 3, генератор импульсов 9, D- триггер 10, два дополнительных формирователя импульсов 11,12. 1 ил I (Л

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (5I) 4 G 05 D 23/) 9

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АBTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Я r n с

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 4155302/24-24 (22) 02.12.86 (46) 15,08.88, Бюл. ¹ 30 (71) Омский политехнический институт (72) Ю.В.Селезнев, А.Е.Корнеев, В.В.Шалай, П.П.Горбенко и Н.В.Юргель. (53) 621.555.6(088.8) (56) Заявка Великобритании ¹ 1468823, кл. G 05 D 23/24, опублик.1977, Авторское свидетельство СССР № 1076882, кл. G 05 D 23/19, 1984. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕГУЛИРОВАНИЯ ТЕ11ПЕРАТУРЫ (57) Изобретение относится к устройствам для автоматического регулирования температуры различных объектов, в том числе объектов, обладающих малой тепловой инерцией, и может быть ис„„Я0„„1416951 А 1 пользовано для поддержания температуры вдыхаемого воздуха. Цель изобретения — повышение точности регулирования температуры. Высокая точность регулирования достигается за счет разделения моментов регулирования и измерения температуры во времени, чем исключается влияние переходных процес- . сов, возникающих при включении питающего охладитель напряжения. Устройство для регулирования температуры вдыхаемого воздуха содержит датчик 1, задатчик 2 температуры, два Ю-триггера 14,15, формирователь импульсов 13, ключ 16, усилитель 5, управляющий орган 6, термоэлемент 7, источник питания 8, блок сравнения 4, мультивибратор 3, генератор импульсов 9, Dтриггер 10, два дополнительных формирователя импульсов ll 12. 1 ил>

14169 1

Изобретение относится к устройствам для автоматического регулирования температуры различных объектов, в том числе объектов, обладающих малой тепловой инерцией, и может быть использовано для поддержания требуемой температуры вдыхаемого воздуха.

Цель изобретения — повьш ение точности регулирования. I0

На чертеже изображено устройство для регулирования температуры, Устройство содержит датчик 1 и задатчик 2 температуры, мулътивибратор 3> блок 4 сравнения (длительностей импульса и паузы последовательности выходных импульсов мультивибра" тора 3), усилитель 5, управляющий орган 6, охладитель 7, источник 8 питания, генератор 9 импульсов, D"òðèã- 20 гер 10, первый 11 и второй 12 дополнительные формирователи импульсов, формирователь 13 импульсов, первый 14 и второй 15 RS-триггеры, ключ 16, трехвходовые ключи 17 и 18 и ревер- 25 сивный счетчик 19, Мультивибратор 3 совместно с датчиком l и задатчиком 2 температуры служит для генерации прямоугольных импульсов, причем датчик температу- 30 ры, в качестве которого может быть использован, например, проволочный термометр сопротивления с положительным температурным коэффициентом сопротивления (ТКС), определяет длительность импульсов, снимаемых с первого выхода мультивибратора 3, задатчик 2 температуры, в качестве которого может быть использовано любое активное переменное сопротивление, имею-40 щее малое измеиение величины сопротивления от температуры и старения, определяет длительность пауз выходной последовательности импульсов,снимаемых с первого выхода мулътивибра- 45 тора 3.

Блок 4 сравнения предназначен для сравнения между собой длительностей импульса и паузы последовательности выходных импульсов мультивибратора 3. 50

Это происходит в режиме Измерение, путем поочередного суммирования, а затем вычитания в реверсивном счетчике )9 высокочастотных импульсов, поступаемых с выхода генератора 9 импульсов через первый и второй ключи 17 и 18 блока 4 сравнения. Суммирование осуществляется в течение времени действия импульса на третьем входе первого ключа с первого выхода мультивибратора 3, вычитание — в течение времени действия импульса на третьем входе второго ключа с второго выхода мультивибратopa 3 (пауэа на первом выходе мультивибратора 3), Поэтому цикл Измерение заканчивается некоторым положительным или отрицательным остатком, соответствующим выходному коду счетчика 19. При формировании отрицательного остатка (когда длительность паузы больше длительности импульса, т.е. когда температура регулируемого объекта выше заданной) на выходе < 0" реверсивного счетчика 19 появляется серия импульсов цли один импульс, которые свидетельствуют о необходимости включения охладителя 7. Эта информация переносится в первый RS-триггер 14, который служит в качестве промежуточной ячейки памяти, до занесения этой информации посредством ключа 16 во вторую ячейку памяти — второй RS-триггер 15. Ключ 16 совместно с формирователями 11 и 13 импульсов а также

D-триггером 10 служит для опроса-остаточного состояния реверсивного счетчика 19 в начале режима "Регулирование". Импульсы, формируемые в формирователях 11 и 13 импульсов предназначены для установки второго RS-триггера в нулевое состояние для запуска формирователя 12 импульсов, который сбрасывает в нулевое состояние реверсивный счетчик 19 и устанавливает первый RS-триггер 14- в нулевое состояние после записи информации о необходимости включения охладителя 7 во втором RS-триггере !5.

Ключи 17 и 18 предназначены для пропускания высокочастотных импульсов, непрерывно вырабатываемых генератором 9 импульсов на входы реверсивного счетчика 19, в моменты, когда на двух других входах этих ключей действуют импульсы 1". Эти импульсы поочередно поступают на первый вход ключа 17 и на третий вход ключа 18 с мультивибратора 3, а на вторые входы ключей 17 и 18 они поступают в два раза меньшей, поделенной D-триггером 10.

D-триггер 10 предназначен для деления на две частоты выходных импульсов мультивибратора 3, обеспечивая деление режима работы устройства на цикл "Измерение" и "Регулирование", 1416951

Таким образом, в течение цикла Измерение вначале на суммирующий вход реверсивного счетчика 13 поступает И импульсов (количество соответстнует

5 температуре регулируемого объекта), а затем на вычитающий вход этого счетчика поступает М импульсов (количество соотнетствует требуемой температуре). Реверсинный счетчик 19 пред- )p назначен для сравнения чисел N и М а следовательно, и длительностей и t Общий коэффициент деления К реверсивного счетчика 19 вследствие дискретности преобразования темпера- 15 туры в длительность tz прямо пропорционален необходимой точности регули.рования и должен совместно со значением частот следования импульсов генератора 9 соответствовать максимально 2р возможному количеству импульсов N или М, заполняемых в течение одного измерительного цикла, Первый RS-триггер 14 предназначен для определения знака разности N-M. В случае отрица- 25 тельной разности на выходе этого триггера появляется "1", которая в момент действия "1" на выходе формирователя 13 поступает через ключ 16 на

S-вход RS-триггера 15. Второй RS- З0 триггер 15 служит для хранения органа 6 н течение времени между временем действия нулевого импульса с выхода формирователя 13 импульсов до момента появления нулевого импульса на вы- 35 ходе формирователя импульсов 11. Формирователи импульсов 1J, 13 и 12 предназначены для формирования трех задержанных во времени коротких импульсов: нулевые импульсы с выхода 4р формирователя 1l импульсов обеспечивают сброс состояния в ноль (предустановку) второго RS-триггера 15 и запуск формирователя 13 импульсов; инвертированные единичные импульсы 45 с второго выхода формирователя 13 импульсов опрашивают состояние первого

1 .8-триггера 14 после проведения цикла "Измерение", а нуленые импульсы с прямого первого выхода второго форми- 5р рователя 13 импульсов для запуска формирователя 12 импульсов; формирователь 12 импульсов инвертированными импульсами со своего первого выхода обеспечивает сброс состояния реверсивного счетчика 19., а импульсами с прямого выхода — сброс (предустановку) состояния первого RS-триггера 14 в ноль, Устройство для регулирования температуры работает следующим образом, Мультивибратор 3 вырабатывает последовательность имнульсон, разность длительностей импульсов и пауз которой пропорциональная разности выраже-! I к R К2 ний 1п(1 + ---) и 1n(l + --„- — ), т,K.

К4 к2 остальные составляющие уравнений для определения t и t равны между собой, При температуре объеКта регулирования больше заданной, что имеет место, например, в начальный момент времени работы устройства после его включения, количество импульсов M генератора 9 импульсов, поступающих на суммирующий вход реверсивного счетчика 15 в режиме "Измерение", меньше количества импульсов, поступающих saтем на вычитающий вход этого счетчика. B результате на выходе 0" реверсивного счетчика 19 поянится k импульсов, причем R = N — M. Появление на выходе 0" хотя бы одного импульса изменяет состояние выхода первого RS-триггера 14 с нулевого на единичное. После окончания режима

"Измерение" инвертированный выходной сигнал D-триггера 10 запускает формирователь 11 импульсов, который своими выходными импульсами запускает формирователь 13 импульсов и сбрасывает содержимое второго RS-триггера 15 в ноль, Однако сразу после окончания этого процесса, выходной импульс формирователя 13 импульсов путем подачи )" со своего первого выхода на второй вход ключа 16 опрашивает содержимое первого RS-триггера 14 и в случае "l", существующей на его выходе н рассматриваемый момент времени, передает ее на S-вход второго RS-триггера 15 и устанавливает его выход в единичное состояние, Единичное состояние напряжения на выходе второго RS-триггера 15 усиливается в усилителе 5 и включает управляющий орган 6, Формирователь 12 импульсов форми- . рует короткие прямые импульсы и инвертированные после окончания импульса с второго выхода формирователя 13 импульсов. Прямые импульсы сбрасывают логические состояния триггеров реверсивного счетчика 19 в ноль для проведения следующего цикла "Измере" ние", Инвертированные импульсы формирователя 12 импульсов с этой же целью

1 6951

Формула изобретения

Составитель Л.Птенцова

Техред Л.Сердюкова

Корректор С.Черни редактор Л.Пчолинская

Заказ 4064/45

Тираж 866

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Подписное

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 сбрасывают состояние первого RS-триггера 14 в коль.

При температуре объекта регулирования ниже заданной разность R > О, что

5 соответствует отсутствию импульсов на выходе " 0" реверсивного счетчика 19. В этом случае первый RS-триггер 14 не изменяет своего нулевого состояния и опрос его выходного состоя- 10 ния выходным импульсом второго формирователя 13 импульсов не приводит к установке "1" на ныходе второго RSтриггера 15, установленной после прихода импульса с выхода формирователя ll импульсов, Таким образом, регулируемый объект начинает охлаждаться до тех пор, пока сопротивление датчика 1 не сравняется или не станет снова больйим сопротивления 2 задатчика. 20

Устройство для регулирования температуры, содержащее датчик и задат- 25 чик температуры, два RS-триггера, формирователь импульсов, ключ, блок сравнения, последовательно соединенные усилитель, управляющий орган и охладитель, причем S-вход первого RS""òðèã- 30 гера подключен к выходу блока сраннения, выход первого RS-триггера - к информационному входу ключа, к управляющему нходу которого подключен первый выход формирователя импульсов, выход ключа соединен с S-входом второго RS-триггера, выход которого связан с входом усилителя, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью поньппения точности, в него введены генерагор импульсов, мультивибратор, D-триггер и два дополнительных форми" рователя импульсон, а блок сравнения выполнен в виде двух трехвходоных ключей, выходами подключенных соответственно к суммирующему и вычитающему входам реверсивного счетчика, выход которого является выходом блока, причем выход генератора импульсон подключен к тактирующим входам ключей блока сравнения, первый выход

D-триггера - к управляющим входам ключей блока сравнения, информационные входы ключей блока сравнения связаны с соответствующими выходами мультивибратора, к входам которого подключены выходы датчика и задатчика температуры, второй выход D-триг-гера через первый дополнительный формирователь импульсов подключен к

R-входу второго RS-триггера и входу формирователя импульсов, второй выход которого соединен с входом второго дополнительного формирователя импульсов, соединенного первым выходом к управляющим входам реверсивного счетчика блока сравнения, а вторым выходом — с К входом первого

RS-триггера.