Устройство для регулирования температуры

 

О П И С А Н И Е ()752265

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советскик

Соцнапистическнк

Республик (6I) Дополнительное к авт.свил-ву (22) Заявлено 06.07.78 (2! )2644534/18 24

3 (5I)M. Кл. (ä 05 Э 23/19 с присоединением заявки РЙ

Геаудэретвеииый комитет

СССР ио деизм наобретеннй и открытий (23) Приоритет

Опубликовано 30.07.80. Бюллетень J% 28 (53) УДК 621.555. .6(088.8) Дата опубликования описания 01.08.80

Ю. А. Махмудов, Ч. О. Каджар, Г. Х Алиев, М. Э. Эминов и P. К. Алекперов (72) А вторы изобретения (71) Заявитель

Институт кибернетики АН Азербайджанской ССР (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕГУЛИРОВАНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ

Изобретение относится к системам автоматического регулирования и может быть применено для регулирования температуры в системах термостатирования.

Известно устройство регулирования температуры, содержащее датчик, преобразующий блок, блокзадающий закон регулирования, исполнительный блок t1j

Однако устройство для регулирования температуры может поддерживать только ао одно значениетемпературы в термостате, на которое настроен датчике В этом случае время подготовки к рабочему режиму определяется временем прогрева термостата от минимального значения темпера15 туры окружающей среды заданного рабочего диапазона до температуры, на которую настроен датчик. Сокращение времени подготовки при этом возможно за счет увеличения мощности обогрева.

Наиболее близким к изобретению тех ническим решением является устройство .для регулирования температуры, содержащее преобразователь аналог-код, включа,ющий генератор прямоугольных импульсов, блок формирования пилообразного напряжения, подключенный к выходам преобразователя аналог-код, элемент ИЛИ, подключенный к входам преобразователя аналогкод, пороговый блок, íà который подается сигнал, пропорциональный контролируемой температуре, выход которого подключен к выходу преобразователя аналог-код, дешифратор, блок запуска, триггер управления, элементы И, формирователь двоичного ко= да, блок перезаписи, формирователь управ ляющего сигнала, исполнительный эле« мент (21

Известное устройство работает, следутощим образом. После включения питания блок запуска устанавливает в исходное состояние формирователь двоичного кола, исполнительный элемент, пре образователь аналог-код, а триггер управления переводит в состояние 1 .

Прямоугольные импульсы с генератора, поступают íà блок формирования пилообразного напряжения и на датчик регулируз 75226 емого параметра. С датчика импульсы

- амплитуды пропорциональной величины регулируемого параметра поступают на пороговый. блок, где сравниваются с пилообразным напряжением. Число импульсов, прошедших через пороговый блок и откры- тый элемент И, записывается в двоичном коде в формирователе. Эго число является характеристикой регулируемого параметра в момент включения.

1О

После окончания первого периода (период опроса J пилообразного напряжения дешифратор вырабатывает импульс, который определяет начало следующего периода опроса, разрешает работу блока перезаписи и переводит триггер в состояние 0".

Начиная со второго периода, число импульсов, характеризующее значение регулируемого параметра, с порогового блока через открытый элемент И поступает на формирователь управляющего сигнала, где происходит вычитание числа импульсов на вькоде порогового блока в данный период опроса из числа, записанного формирователе.

llo окончания формирования пилообразного напряжения, но после окончания операции вычитания, дешифратор вырабатывает. импульс, который через элемент И разрешает работу исполнительного элемента.

Если текущее значение регулируемого параметра равно значению, заданному в формирователе, то на выходе исполнительного элемента отсутствует сигнал управления если текущее значение меньше, то на выходе появляется сигнал, вызывающий увеличение управляющего воздействия, если текущее значение больше, то на выходе появляется сигнал, вызывающий уменьшение регулирующего воздействия. 4

Недостатки известного устройствасложность конструкции, сравнение текущего значения температуры с заданной величиной. Формированиеуправляющих сигналов производится не непрерывно, а в определенные промежутки периодов пилообразного напряжения, что снижает точность регулирования температуры, а также надежность работы устройства.

Цель изобретения — повышение точности и надежности устройства.

Ю

Поставленная цель достигается тем, что устройство содержит последовательно сое. диненные компаратор и первый элемент

НЕ, а также второй элемент НЕ, вход которого соединен с выходом порогового блока и вторым входом триггера управления, второй выход которого соединен со вторым входом первого элемента И, выход

5 4 блока формирования пилообразного напряжения соединен с первым входом компаратора, второй вход которого подключен ко второму входу порогового блока и выходу датчика температуры, а выход — ко второму входу второго элемента И, третий вход которого соединен с выходом второго элемента HE и первым входом третьего элемента И, второй вход которого подключен к выходу первого элемента НЕ, третий вход третьего элемента И соединен с первым выходом триггера управления, а выход — со вторым входом формирователя управляющего сигнала, выход блока запуска смдинен со вторыми входами исполнительного элемента и формирователя пилообразного напряжения. В указанном устройстве формирователь пилообразного напряжения содержит последовательно соединенные двоичный счетчик и преобраз< ватель код-аналог.

На чертеже приведена функциональная схема предложенного устройства.

Устройство содержит блок 1 запуска, двоичный счетчик 2, блок формирования пилообразного напряжения 3, триггер 4 управления, первый элемент 5 И, второй элемент 6 И, третий элемент 7 И, генератор З прямоугольных импульсов, преобразователь 9 код-аналог, пороговый блок

10, датчик 11 температуры, второй элемент 12 НЕ, компаратор 13, формирова тель 14 управляющего сигнала, первый элемент 15 НЕ, исполнительный элемент 16.

Устройство работает следующим образом.

После включения питания блок 1 запуска устанавливает в исходное состояние двоичный счетчик 2, исполнительный элемент 3, а триггер 4 управления переводит в состояние 0". При этом с выхода триггера 4 управления на второй вход первого элемента 5 И поступает высокий потенциал, а на первые входы втсрого элемента 6 И и третий вход элемента 7 Инизкий потенциал, Поэтому прямоуголь ные импульсы с выхода генератора 8 прямоугольных импульсов, пройдя, через элемент 5 И, поступают на вход двоичного счетчика 2. Так как выход двоичного счетчика 2 соединен с входом преобразователя 9 код-аналог, то каждое текущее содержимое двоичного счетчика 2 преобразуется в напряжение преобразователем 9 код-аналог, Таким образом, на выходе преобразователя 9 код-аналог получается ступенчато возрастающее, т.е.

5 7522 пилообразное напряженно p . Это напряжение поступает на первый вход порогового блока 10, а на второй вход порогового блока 10 поступает напряжение сА с входа датчика 11 темнературы,.(например от термопары, терморезистеров и т.д.), пропорциональное величине регулируемого параметра. При P < @ на выходе порогового блока 10 сигнал отсутствует, двоичный счетчик 2 продолжает запол- 10 няться импульсами с выхода элемента 5 И и поэтому напряжение увеличивается.

Когда напряжение становится равным Д, т.е. при p = Q, на выходе порогового блока 10 появляется сигнал "1", t5

«Ф который перебрасывает триггер 4 управления в другое состояние, т.е. в состоя» ние"1". Когда на выходе порогового блс ка 10 — сигнал "1", на выходе второго элемента 12 НŠ— сигнал "0" и поэтому на выходе элементов 6 И и 7 И сигнал отсутствует. Как видно из чертежа, когда триггер 4 управления переходит в состояние "1", на первый вход элемента 5 И поступает низкий потенциал, заполнение . 25

- двоичного счетчика 2 импульсами прекращается и число, находящееся в этот момент в двоичном счетчике 2 является характеристикой регулируемого параметра. 3ro число запоминается в двоичном 30 счетчике 2, что соответствует напряжению на выходе преобразователя 9 коданалог. После этого текущее значение регулируемой температуры, т.е, напряжение сА, с выхода датчика температуры непрерывно сравнивается с напряжением в компараторе 13 и в пороговом блоке 10 (чувствительность компаратора выбирают больше илн равной чувствительнос- ти порогового блока). 40

В зависимости от знака отклонения текущего значения регулируемой температуры от заданной устройство вырабатывает управляющий сигнал, вызывающий

45 увеличение или уменьшение управляющего воздействия. Например, если текущее значение регулируемой температуры больше от заданного, т,е,.,), то на выходе порогового блока 10 получается сиг50 нал 0", а на выходе элемента 12 HE— высокий потенциал, т.е, сигнал "1". Так как в это время на выходе компаратора

13 имеется высокий потенциал, то сигнал 1 с выхода элемента 12 НЕ про55 ходит через элемент 6 И и поступает в формирователь 14 управляющего сигнала, который вырабатывает сигнал, вызывающий уменьшение управляющего воздейсь65 6 вия. При уменьшении текущего значения температуры до P, т.е. при ®=, на выходе порогового блока получается csvнал "1", а на выходе элемента 12 НЕсигнал 0 и поэтому на выходе 6 И и

7 И сигнал отсутствует.

Если текущее значение регулируемой температуры меньше от заданного, т.е. с9 <, то на выходе порогового блока 10 — сигнал "О, а на выходе элемента 12 НŠ— высокий потенциал, т.е. сигнал "1". При gh, (p на выходе компаратора 13 — низкий потенциал, т.е. сигнал 0", а на выходе первого элемента

15 HE — сигнал "1 . Поэтому сигнал 1 с выхода элемента 12 HE проходит через элемент 7 И и поступает в формирователь управляющего воздействия. При увеличении текущего значения температуры Ao

r.å.ïðs Q=- p, на выходе порогового бло ка появляется сигнал "1", а на выходе элемента 12 НŠ— сигнал 0 и поэтому на выходе элементов 6 И и 7 И сигнал отсутствует. Далее регулирование температуры повторяется аналогично описанному в

Использование компаратора и элементов HE упрощает схему устройства. Ввиду непрерывного сравнения текущего значения регулируемой температуры с заданной, а также ввиду того, что управляющее воздействие вырабатывается как только текущее значение температуры откло- . няется от заданной на величину больше, чем чувствительность компаратора, то повышается точность регулирования температуры.

Поскольку в предложенном устройстве не требуется согласования амплитуды сигналов, приходящих с датчика, с ампли тудой пилообразного напряжения, то повышается надежность работы устройства.

Фор мула изобретен ия

1. Устройство для регулирования температуры, содержащее датчик температу-. ры, последовательно. соединенные генера» тор импульсов, первый элемент И, блок формирования пилообразного напряжения и пороговый блок, последовательно соединенные блок запуска, триггер управле ния, второй элемент И, формирователь управляющих сигналсв .и исполнительный элемент, a также третий элемент И, о т л и ч а ю щ и и с а тем, что с це лью повышения точности и надежностей

7 752265 8 устройства, оно содержит последователь- триггера управления, а выход — со втоно соединенные компаратор и первый рым входом формирователя управляющего элемент НЕ, а также второй элемент НЕ, сигнала, выход блока запуска соединен со вход которого соецинен с выхоцом лоро- вторыми входами исполнительного элеменгового блока и BTopblM вхоцом триггера g та и формирователя пилообразного напря« управления, второй выход которого сое- жения. динен со вторым входом первого эпемен- 2. Устройство по п. 1, о т л и ч а юта И, выход блока фюрмирования пилооб» щ е е с я тем, что формирователь пилоразного напряжения соединен с первым образного напряжения содержит последовходом компаратора, второй вхоц которо 1о вательно соединенные двоичный счетчик го подключен ко второму входу порогов - и преобразователь код-аналог. го блока и выходу датчика температуры, Источники информации, а выход - ко второму входу второго эле- принятые во внимание при экспертизе .мента И, третий вхоц которого соединен 1. Архипов Г. В. Автоматическое рес BbIxoQoM второго элемента HE и первым I гулирование поверхностных теплообменнивхоцом третьего элемента И, второй вход . ков. М., "Энергия", 1971, с. 52. которого поцключен к выходу первого 2. Авторское свидетельство СССР элемента НЕ, третий вход третьего эле- Ng 547736, кл. 6 059 23/19, 1976 мента И соединен с первым выходом (прототип) . цИИИПИ Заказ 4741/5 Тираж 956 Подписное

<рилиал ППП "Патент, г. Ужгород, ул. Про-"к-тная, 4