Високотемпературна шафа з програмним управлінням

37322 Винахід стосується обладнання теплової обробки харчових продуктів та може бути використаний для хлібопечення, сушіння, обжарювання продуктів. Рівень техніки зазначеної галузі характеризується такими технічними рішеннями. Відома високотемпературна шафа (див.: Кирпичников В.П. та ін. Справочник механіка. - М, 1990. - С. 39-40), яка складається з каркаса, трьох жорстко встановлених у ньому робочих камер, кожна з котрих містить електронагрівачі, датчик-реле температури і сигнальну лампу ввімкненого стану електронагрівачів. Недоліком даного пристрою є відсутність регулювання потужності електронагрівачів, що не дозволяє установити у робочих камерах температурні режими, відповідні різноманітним виробам, і, таким чином, обмежує функціональні можливості пристрою. Найбільш близьким до пристрою, що пропонується, є високотемпературна шафа з програмним управлінням, яка містить каркас, жорстко встановлену у ньому теплоізольовану робочу камеру, обладнану електронагрівачем і датчиком температури, та пристрій програмного управління, який містить аналогоцифровий перетворювач, блок індикації, блок підсилювачів потужності, один вихід якого підключений до електронагрівача, вихід датчика температури з’єднаний з першим входом аналого-цифрового перетворювача (див. патент Російської федерації № 2056755 від 10.01.92 р., МКБ А21В 1/40). Крім того, пристрій містить декілька робочих камер, кожна з котрих обладнана електронагрівачами і датчиком температури. Пристрій програмного управління також містить блок уводу даних, вхід “скидання”, аналогоцифрові перетворювачі і блоки програмного регулювання температури, відповідно кількості робочих камер. Кожний з блоків програмного регулювання містить програмований таймер. В даному пристрої передбачено регулювання температури у робочі камері, проте відсутність можливості регулювання вологості обмежує функціональні можливості пристрою і негативно впливає на якість продукції, що виготовляється. В основу створення винаходу поставлено задачу удосконалення високотемпературної шафи з програмним управлінням, в якій шляхом уведення парогенератора з датчиком вологості і нового виконання пристрою програмного управління, який дозволяє регулювати як температуру, так й вологість у робочій камері, забезпечено поширення функціональних можливостей пристрою, що пропонується, і, таким чином, поширення галузі його застосування. Для вирішення поставленої задачі у відомій високотемпературній шафі з програмним управлінням, яка містить каркас, жорстко встановлену у ньому теплоізольовану робочу камеру, обладнану електронагрівачем і датчиком температури, та пристрій програмного управління, який містить аналогоцифровий перетворювач, блок індикації, блок підсилювачів потужності, один вихід якого підключений до електронагрівача, вихід датчика температури з’єднаний з першим входом аналого-цифрового перетворювача, згідно з винаходом, робоча камера додатково обладнана датчиком вологості і парогенератором, вхід якого з'єднаний з другим виходом блоку підсилювачів потужності. Пристрій програмного управління додатково містить пороговий аналого-цифровий перетворювач, блок уводу команд, блок початкової установки, блок пам'яті програм і процесор, до першого входу якого підключений блок початкової установки, до другого входу - вихід аналого-цифрового перетворювача, до третього входу через пороговий аналого-цифровий перетворювач примкнений датчик вологості, а до четвертого входу - перший; вихід блоку вводу команд, другій вихід якого з’єднаний з управляючим входом блоку індикації, шина даних процесора зв'язана з інформаційним входом блоку індикації і виходом блоку пам'яті програм, перший вихід першого універсального порту процесора з’єднаний з входом блоку вводу команд, другий вихід - з другим входом аналого-цифрового перетворювача, перший вихід другого універсального порту процесора поєднаний з входом блоку підсилювачів потужності, другий вихід - з адресним входом блоку пам'яті програм. Крім того, пристрій програмного управління високотемпературної шафи містить підсилювач звукової частоти, вхід якого примкнений до третього виходу другого універсального порту процесора. Уведення у високотемпературну шафу з програмним управлінням, що пропонується, нових елементів парогенератора з ланцюгом вимірювання вологості, який складається з датчика вологості і порогового аналого-цифрового перетворювача, а також уведення у пристрій програмного управління процесора з блоком пам'яті програм, блоку початкової установки, блоку вводу команд у сукупності з нoвими зв'язками між елементами пристрою, дає можливість підтримувати як задані температурні, так і вологостні режими у робочій камері високотемпературної шафи, що сприяє збільшенню різноманітності функцій, які виконуються пристроєм, що пропонується. Крім того, введення підсилювача звукової частоти забезпечує, окрім візуальної, і звукову індикацію технологічних режимів роботи пристрою, що пропонується. На кресленні зображена структурна схема високотемпературної шафи з програмним управлінням. Високотемпературна шафа з програмним управлінням містить каркас 1, жорстко встановлену у ньому теплоізольовану робочу камеру 2, обладнану електронагрівачем 3 і датчиком 4 температури, і пристрій 5 програмного управління. Пристрій 5 програмного управління містить аналого-цифровий перетворювач 6, блок 7 індикації, блок 8 посилювачів потужності, один вихід якого підключений до електронагрівача 3. Вихід датчика 4 температури з'єднаний з першим входом аналого-цифрового перетворювача 6. Робоча камера 2 також обладнана датчиком 9 вологості і парогенератором 10, вхід якого з'єднаний з другим виходом блоку 8 підсилювачів потужності. Пристрій 6 програмного управління містить аналого-цифровий перетворювач 11, блок 12 уводу команд, блок 13 початкової установки, блок 14 пам’яті програм і процесор 16. До першого входу процесора 15 підключений блок 13 початкової установки, до другого входу - вихід аналого-цифрового перетворювача 6, до третього входу через пороговий аналого-цифровий перетворювач 11 примкнений датчик 9 вологості, а до четвертого входу - перший вихід блоку 12 вводу команд. Другий вихід блоку 12 37322 вводу команд з'єднаний з управляючим входом блоку 7 індикації. Шина даних процесора 15 зв'язана з інформаційним входом блоку 7 індикації і виходом блоку 14 пам'яті програм. Перший вихід першого універсального порту процесора 15 з'єднаний з входом блоку 12 уводу команд, другий вихід - з другим входом аналого-цифрового перетворювача 6. Перший вихід другого універсального порту процесора 15 поєднаний з входом блоку 6 підсилювачів потужності, другий вихід - до адресного входу блоку 14 пам'яті програм. Пристрій 5 програмного управління містить підсилювач 18 звукової частоти, вхід якого примкнений до третього виходу другого універсального порту процесора 15. Як датчики 4 температури і 6 вологості використані, наприклад, терморезистори типу СТІ-19 або MMT1. Парогенератор 10 може бути виконаний, наприклад, у вигляді баку з водою з розташованим у ньому трубчатим електронагрівачем. Прикладом реалізації процесора 15 можуть служити однокристальні мікро-ЕОМ ряду МК-48 серій 1816 або 1630, які мають достатню для задач управління високотемпературною шафою з програмним управлінням продуктивність і необхідну кількість універсальних каналів уводу-виводу. Блок 14 пам’яті програм може бути реалізований, наприклад, на мікросхемі серії KP573PФ2 та проміжному регістрі зберігання адреси К555ИР23. Для формування потрібної полярності сигналів управління блоком можуть бути використані інвертори серії К555ТЛ2. Основний елемент блоку 13 початкової установки є генератор тактової частоти, виконаний, наприклад, на базі кварцового резонатора. Ланцюги скидання і установки під час ввімкнення живлення виконані з стандартних елементів (резисторів, конденсаторів, діодів). Блок 12 уводу команд виконаний у вигляді комутатора з кнопками, наприклад, вісьмома, і реалізований, наприклад, на базі мікросхем К555ИД2. Блок 8 підсилювачів потужності виконаний, наприклад, у вигляді двох ідентичних каналів ключових елементів, реалізованих на базі мікросхем К555, транзисторів КТ315Б і КТ973Б і оптопар транзисторних АОТІОІАС. Підсилювач 16 звукової частоти являє собою, наприклад, емітерний повторювач, виконаний на транзисторі КТ972А. Блок 7 індикації складається, наприклад, з регістру управління, реалізованого на базі мікросхем К555ИР27, і, наприклад, восьми цифрових індикаторів з ключовими елементами, виконаними, наприклад, на транзисторах. Типова конструкція аналого-цифрового перетворювача 6 складається з компаратора, виконаного на операційному підсилювачі, наприклад, мікросхемі КР14ОУД1208, і вхідних ланцюгів, ланцюгів юстировки і ланцюгів формування опорного напруження, виконаних на стандартних резисторах. Пороговий аналого-цифровий перетворювач 11 являє собою, наприклад, однопороговий компаратор на базі мікросхеми КР14ОУД1208 з ланцюгами юстировки. Високотемпературна шафа з програмним уп- равлінням працює таким чином. Функціонування пристрою, що пропонується, починається з підключення його до джерела загального електроживлення (на кресленні не зображене). При надходженні електроживлення на пристрій 5 програмного управління починає роботу блок 13 початкової установки, при цьому за сигналом з його виходу на першому вході процесора 15 формується сигнал низького рівня завдовжки, наприклад, близько 13 mc. Цей час потрібен для виходу генератора тактової частоти блоку 13 початкової установки на номінальну частоту і для встановлення номінальної напруги процесора 15. Процесор 15 починає виконання основної програ- ми, яка надходить на його вхід через шину даних ДВ за сигналом управління вибіркою адреси програм, що передається з другого виходу другого універсального порту Р2 на вхід блоку 14 пам’яті програм, при цьому з першого виходу другого універсального порту Р2 процесора 15 через блок 8 підсилювачів потужності на входи електронагрівача 3 і парогенератора 10 надходить сигнал заборони підключення електроживлення. Далі у процесорі 15 починається формування сигналів, які являють собою циклічно зростаючий двоїстий код, три молодших розряди якого подаються з першого виходу першого універсального порту Р1 на вхід блока 12 уводу команд для опиту, наприклад, восьми кнопок по черзі. При цьому процесором 15 аналізується сигнал, який надходить на його четвертий вхід з першого виходу блоку 12 вводу команд. П’ять старших розрядів вказаного двоїстого коду з другого виходу першого універсального порту Р1 надходять на другий вхід аналого-цифро- вого перетворювача 6 для організації вимірювання температури. Періодичність зміни коду на виходах першого універсального порту Р1 визначається програмно за допомогою процесора Іо і складає, наприклад, 1,2 mc. Синхронно зі змінами коду на виходах першого універсального порту P1 процесор 15 формує дані задля індикації, наприклад, на восьмі цифрових індикаторах, і видає їх через шину даних ДВ на інформаційний вхід блоку 7 індикації. Перемикання номеру цифрового індикатора здійснюється сформованими у блоці 12 уводу команд сигналами, які надходять з його другого виходу на управляючий вхід блоку 7 індикації. При початковій установці процесор 15 виводить на індикатори блоку 7 індикації задані величини температури і часу. Після початкової установки пристрою 5 програмного управління процесор 15 переходить до режиму безперервної обробки виміряної температури в робочій камері 2, встановленій в каркасі 1. Величина виміряної температури перетворюється у напругу за допомогою датчика 4 температури, наприклад, терморезистора, при цьому з його виходу напруга, пропорційна виміряній температурі, надходить на перший вхід аналого-цифрового перетворювача 6, на другий вхід якого подається напруга, сформована з сигналів, які надходять з другого виходу першого універсального порту P1 процесора 15. Компаратор (на 37322 кресленні не показаний) аналого-цифрового перетворювача 6 виробляє на своєму виході сигнал переходу від високого рівня до низького, коли напруга на його першому вході перевищує напругу на другому вході. Зазначений сигнал подається на другий вхід процесора 15, котрий аналізує, при якому кодовому сигналі на другому виході першого універсального порту Р1 здійснився перехід, і перераховує значення цього коду у виміряну температуру. Поточне значення виміряної температури через шину даних ДВ процесора 15 безперервно виводиться на інформаційний вхід блоку 7 індикації. Процес регулювання температури починається з уводу оператором команди установки потрібної температури шляхом натиснення відповідної кнопки (на кресленні не показана) у блоці 12 уводу команд. Одночасно з першого виходу першого універсального порту P1 процесора 15 на вхід блоку 12 вводу команд подаються кодові сигнали опиту, які відповідають кодам кнопок. При збігу надходження коду певної кнопки з натискуванням останньої на першому виході блоку 12 вводу команд формується сигнал низького рівня, який надходить на четвертий вхід процесора 15. У процесорі 15 виробляється програмне пізнавання коду, відповідного натиснутій кнопці і виконується, наприклад, збільшення чи зменшення значення заданої температури у відповідній ячійці внутрішньої пам'яті процесора 15. При черговому вимірюванні поточної температури процесор 15 порівнює її величину з заданою. На основі результату порівняння на першому виході другого універсального порту Р2 процесором 15 формується сигнал управління, пропорційний різниці температур. Зазначений сигнал надходить на вхід блоку 8 посилювачів потужності, де підсилюється і з виходу подається на вхід електронагрівача 3, відключаючи чи підключаючи його до джерела електроживлення (на кресленні не показаний) на визначений час. Вимірювання і регулювання вологості у робочій камері 2 виконується незалежно від процесу вимірювання і регулювання температури. Датчик 9 вологості перетворює у напругу величину вологості у робочій камері 2. Сигнал з виходу датчика 9 вологості надходить на вхід порогового аналого-цифрового перетворювача 11, у якому порівнюється з постійною опорною напругою. В разі, коли напруга, яка надходить від датчика 9 вологості, перевищує рівень опорної напруги, на виході порогового аналогоцифрового перетворювача 11 формується сигнал низького рівня, в інших випадках - сигнал високого рівня. Процес регулювання вологості починається з уводу оператором команди вмикання регулювання. Опит кнопки блока 12 уводу команд, яка відповідає команді вмикання регулювання вологості, виконується аналогічно опитам кнопок установки температури. Як було сказано вище, процесор 15 здійснює безперервний періодичний опит сигналу від порогового аналого-цифрового перетворювача 11, який надходить з його виходу на третій вхід процесора 15, і аналізує, вище чи нижче заданого рівнем опорної напруги сигнал, який характеризує вологість у робочій камері 2. Якщо вологість виявляється нижче за задану, процесор 15 формує на першому виході другого універсального порту Р2 сигнал управління парогенератором 10, який підсилюється блоком 8 підсилювачів потужності і надходить з його виходу на вхід парогенератора 10, підключаючи останній до джерела електроживлення (на кресленні не показане), при цьому парогенератор 10 починає насичувати вологістю робочу камеру 2. Поточне значення вологості виміряється датчиком 9 вологості і у разі перевищення заданого рівня з виходу блока 8 посилювачів потужності, який є виходом пристою 5 програмного управління, за описаним вище алгоритмом роботи подається сигнал управління на вхід парогенератора 10, відключаючи його від джерела електроживлення. Подалі цей цикл стабілізації вологості в робочій камері 2 відбувається безперервно. Завдання сітки часових відліків технологічного циклу організоване за програмою з блоку 14 па- м’яті програм процесором 15, в якому формується внутрішня частота з періодом 1 хв. За командою оператора початок часового відліку і величина часу технологічного циклу у хвилинах задаються сигналами з першого виходу блоку 12 вводу команд на четвертий вхід процесора 15, в якому далі починається зворотний відлік хвилин від встановленого значення, і по закінченні відліку формується періодичний сигнал з частотою, наприклад, 800 Гц, на третьому виході другого універсального порту Р2, який подається на вхід підсилювача 16 звукової частоти. Указаний періодичний сигнал формується доти, поки з блоку 12 вводу команд не надійде команда скидання. Крім того, процесор 15 через шину даних ДВ постійно видає величину заданого часу технологічного циклу та/або поточного часу на інформаційний вхід блоку 7 індикації. Таким чином, при підключенні до виходу підсилювача звукової частоти, наприклад, динаміка (на кресленні не показаний), у пристрої, що пропонується, забезпечена як візуальна, так і звукова індикація. 37322 Фіг.