УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕГУЛИРОВАНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ Российский патент 2000 года по МПК G05D23/19 G05D23/24 H05B1/02 

Изобретение относится к области регулирования температуры и используется в электрорадиотехнических системах.

Известно устройство для регулирования температуры, содержащее последовательно включенные термочувствительный узел, усилитель постоянного тока и нагрузочный элемент (Патент N 3395265 НКИ 219/209).

Наиболее близким к изобретению является устройство, содержащее последовательно включенные термочувствительный узел, усилитель с переключательной характеристикой компаратора и нагреватель, в котором термочувствительный узел выполнен из последовательно соединенных резистора и цепи терморезистора с выходом от их общей точки, сигнал с выхода термочувствительного узла подается на вход усилителя с переключательной характеристикой компаратора, к выходу которого подключен нагреватель (М.И.Ингберман, Э.М.Фромберг, Л.П. Грабой. Термостатирование в технике связи. - М.: Связь, 1979, стр. 90, рис. 4.23). Недостатком этого устройства является значительное потребление энергии в режиме, когда нагреватель выключен, и, как следствие, большие габариты устройства из-за необходимости рассеивать энергию при повышенных температурах.

Технической задачей изобретения является уменьшение потребления энергии регулятором температуры при выключенном нагревателе, что приводит также к уменьшению габаритов электрорадиоэлементов, так как на них рассеивается энергия при повышенных температурах, и, следовательно, приводит к уменьшению габаритов регулятора температуры, что позволяет размещать регулятор температуры непосредственно на обогреваемом объекте.

Технический результат достигается тем, что в устройство для регулирования температуры, содержащее последовательно включенные термочувствительный узел, выполненный из последовательно соединенных резистора и цепи терморезистора с выходом от их общей точки, усилитель с переключательной характеристикой компаратора и нагреватель, в термочувствительный узел введен первый высокоомный резистор, включенный последовательно в цепь терморезистора, при этом резистор термочувствительного узла подключен к общей шине, а цепь терморезистора подключена к шине питания, а усилитель с переключательной характеристикой компаратора выполнен с потреблением энергии, меньшим более чем на порядок, когда нагреватель выключен, а в качестве выходного каскада использован транзисторный ключ, к коллектору которого подключен нагреватель. При этом усилитель с переключательной характеристикой компаратора содержит первый и второй транзисторы, первый, второй и третий резисторы, второй высокоомный резистор и выходной транзисторный ключ, при этом база первого транзистора подключена к выходу термочувствительного узла, эмиттер первого транзистора соединен с эмиттером второго транзистора и через первый резистор подключен к общей шине, коллектор первого транзистора соединен с базой второго транзистора и через второй высокоомный резистор подключен к шине питания, коллектор второго транзистора через последовательно соединенные второй и третий резисторы подключен к шине питания, а к общей точке второго и третьего резисторов подключен вход транзисторного ключа, собранного на транзисторе дополнительной проводимости.

Второй транзистор усилителя с переключательной характеристикой компаратора может быть также выполнен по схеме транзистора Дарлингтона, в которой коллектор второго транзистора усилителя соединен с коллектором первого транзистора и со вторым резистором через резистор, по схеме комплементарного транзистора Дарлингтона.

Предлагаемое устройство для регулирования температуры иллюстрируется электрическими схемами, представленными на фиг. 1-4.

На фиг. 1 представлена электрическая схема устройства для регулирования температуры.

На фиг. 2 представлена электрическая схема второго транзистора усилителя с переключательной характеристикой компаратора, выполненного по схеме транзистора Дарлингтона.

На фиг. 3 представлена электрическая схема второго транзистора усилителя с переключательной характеристикой компаратора, выполненного по схеме транзистора Дарлингтона, в которой коллектор второго транзистора соединен с коллектором первого транзистора и со вторым резистором через резистор.

На фиг. 4 представлена электрическая схема второго транзистора усилителя с переключательной характеристикой компаратора, выполненного по схеме комплементарного транзистора Дарлингтона.

Представленное на фиг. 1 устройство для регулирования температуры содержит последовательно включенные термочувствительный узел 1, усилитель с переключательной характеристикой компаратора 2, с потреблением энергии, меньшим более чем на порядок, когда нагреватель выключен, и нагреватель 3, при этом в схеме термочувствительного узла последовательно с резистором 4, соединенным с общей шиной, включена цепь терморезистора, содержащая терморезистор 5 и первый высокоомный резистор 6, соединенная с шиной питания, в схеме усилителя с переключательной характеристикой компаратора база первого транзистора 7 подключена к выходу термочувствительного узла (общая точка резистора 4 и терморезистора 5), эмиттер первого транзистора 7 соединен с эмиттером второго транзистора 8 и через первый резистор 9 с общей шиной, коллектор первого транзистора 7 соединен с базой второго транзистора 8 и через второй высокоомный резистор 10 подключен к шине питания, коллектор второго транзистора 8 через последовательно соединенные резисторы 11 и 12 подключен к шине питания, а общая точка второго и третьего резисторов 11 и 12 соединена с базой транзистора дополнительной проводимости 13 выходного ключа усилителя, при этом коллектор транзистора дополнительной проводимости 13 через нагреватель 3 соединен с общей шиной.

Работа устройства для регулирования температуры осуществляется следующим образом. При повышенной температуре сопротивление терморезистора 5 невелико, падение напряжения на резисторе 4 достаточно для включения транзистора 7, который находится в режиме насыщения, благодаря чему транзисторы 8 и 13 выключены и нагреватель 3 отключен. Потребление энергии устройства определяется токами, текущими через высокоомные резисторы 6 и 10, и мало.

При понижении температуры сопротивление терморезистора 5 возрастает, падение напряжения на резисторе 4 и ток в базу транзистора 7 убывают, и транзистор 7 выходит из насыщения, при этом начинает поступать ток в базу транзистора 8, что приводит к увеличению падения напряжения на резисторе 9, дополнительному запиранию транзистора 7 и далее лавинообразно транзистор 7 запирается, а транзистор 8 включается и, следовательно, включаются транзистор 13 и нагреватель 3.

При повышении температуры сопротивление терморезистора 5 убывает, падение напряжения на резисторе 4 увеличивается, начинает поступать ток в базу транзистора 7, при этом ток в базу транзистора 8 убывает, коллекторный ток транзистора 8 убывает, падение напряжения на резисторе 9 убывает, что приводит к дополнительному открыванию транзистора 7 и далее лавинообразно транзистор 7 отпирается, а транзистор 8 запирается и, следовательно, выключается транзистор 13 и нагреватель 3.

Благодаря гистерезису компараторной переключательной характеристики усилителя не возникает генерации во время переключения, что исключает наведение помех на объект обогрева.

Изобретение относится к регулированию температуры и используется в электрорадиотехнических системах. В устройство, содержащее последовательно включенные термочувствительный узел (ТУ) (1), усилитель (2) с переключательной характеристикой компаратора и нагреватель (3), вводится высокоомный резистор (6) в ТУ (1) последовательно в цепь терморезистора (5). При этом резистор (4) ТУ (1) подключен к общей шине, а цепь терморезистора подключена к шине питания. Схема электрическая усилителя (2) построена таким образом, чтобы он потреблял энергию, меньшую более чем на порядок, когда нагреватель выключен. Технический результат: уменьшение потребления энергии устройством, когда нагреватель выключен, и уменьшение габаритов устройства, что облегчает размещение устройства непосредственно на обогреваемом объекте. 1 з.п.ф-лы, 4 ил.

1. Устройство для регулирования температуры, содержащее последовательно включенные термочувствительный узел, усилитель с переключательной характеристикой компаратора и нагреватель, при этом термочувствительный узел выполнен из последовательно соединенных резистора и цепи терморезистора с выходом от их общей точки, отличающееся тем, что в термочувствительный узел введен первый высокоомный резистор, включенный последовательно в цепь терморезистора, при этом резистор термочувствительного узла подключен к общей шине, а цепь терморезистора подключена к шине питания, а усилитель с переключательной характеристикой компаратора выполнен с потреблением энергии меньшим более чем на порядок, когда нагреватель выключен. 2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что усилитель с переключательной характеристикой компаратора, выполненный с потреблением энергии меньшим более чем на порядок, когда нагреватель выключен, содержит первый и второй транзисторы, первый, второй и третий резисторы, второй высокоомный резистор и выходной транзисторный ключ, при этом база первого транзистора подключена к выходу термочувствительного узла, эмиттер первого транзистора соединен с эмиттером второго транзистора и через первый резистор подключен к общей шине, коллектор первого транзистора соединен с базой второго транзистора и через второй высокоомный резистор подключен к шине питания, коллектор второго транзистора через последовательно соединенные второй и третий резисторы подключен к шине питания, а к общей точке второго и третьего резисторов подключен вход транзисторного ключа, собранного на транзисторе дополнительной проводимости, к коллектору которого подключен нагреватель.