Устройство для регулирования температуры Советский патент 1983 года по МПК G05D23/19 

Изобретение относится к системам автоматического регулирования темпе ратуры и может быть использовано в устройствах.для термостатирования, в частности в радиотехнических термостатах для кварцевых резонаторов. Известны электронные устройства, осуществляющие регулирование температуры, в которых для сокращения вр мени разогрева применен допрлнитель ный форсирующий нагреватель, а для управления последним использовано специальное устройство L 3« Недостатками этих устройств явйя ются сложность конструкции термоста та и регулятора, сложность настройк регуляторов форсированного и рабоче го подогревов, взаимные помехи при работе, большой разброс по времени разогрева термостата от образца к образцу. Наиболее близким по технической сущности, к изобретению является уст ройство для термостатирования, соде жащее размещенный в корпусе термостата измерительный мост, дифференциальный мост с терморёзистором, ди ференциальный усилитель постоянного тока (операщюнный усилитель), усилитель мощности на транзисторах, на греватель и источник питания. При включении усилитель мощности создает максимальный ток в нагревателе. По мере разогрева термостата уменьшается сопротивление терморезйсто- ра, уменьшается ток через нагревдт ель. В результате устанавливается ток подогрева, компенсирукяций утечку тепла в окружанщую среду, и температура в термостате держится на установленном уровне Г2 J. Недостатком известного устройства является низкий КПД (50%), так как бесполезно рассеивается мощность на транзисторах усилителя мощности. Существенного повыщения КПД устройства можно достичь путем размещения выходных транзисторов усилителя мощности в корпусе термостата (до 95%). Однако при разогреве термостата в первоначальный момент выходной транзистор насьщ ен и вся мощность форсированного подогрева выделяется на резистивном нагревателе. В процессе регулирования напряжение на коллекторе выходного транзистора меняется практически от нуля до напряжения источника питания, и, следовательно, в зависимости от этого 2 меняется соотношение мощностей, рассеиваемых на выходных транзисторах и обмотках подогрева термостата. Это вызывает дополнительные переходные процессы и удлиняет время установления стационарного режима объекта регулирования (кварцевого резонатора). Целью изобретения является сокращение времени выхода на стационарный режим объекта регулирования. . Поставленная цель достигается тем, что устройство для регулирования температуры, содержащее размещенный в корпусе термостата измерительный мост, выходная диагональ котброго подключена к входу операционного усилителя, связанного с усилителем мощности, соединенным выходом через резистор с базой транзистора-нагревателя, коллектор которого через другой нагреватель подключен к источнику питания, другой нагреватель выполнен в виде полевого транзистора-нагревателя, затвор которого соединен с выходом усилителя мощности. На фиг. 1 дана принципиальная схема устройства; на 4мг. 2 - вариант конструктивного исполнения устройства. Устройство содержит размещенные в корпусе термостата 1 измерительшлй мост 2 с резисторами 3-5, терморезистором 6j операционный усилитель 7. усилитель 8 мощности, транзистор-нагреватель 9, резистор 10, полевой транзисг.ор-йагреватель 11, источник 12 питания. Полевой транзистор-нагреватель и транзистор-нагреватель усилителя мощности имеют резьбовое соединение с корпусом термостата, помещенным в сосуд Дьюара. Устройство работает следунщим образом. I . При включении на выходе операционного усилителя 7 устанавливается максимальное напряжение и поступает через усилитель мощности 8 на затвор полевого транзистора-нагревателя .11 и через резистор 10 - на базу транзистора-нагревателя 9.При этом транзистор 9 находится в состоянии, близком к насыщенш) (,5-2 в), а ток через него определяется вольтамперной характеристикой полевого транзисторанагрев ателя . 11 ( (Д) При достижении температуры статирования напряжение на выходе операциоиаого усилителя 7 уменьшается, так что ток выходного транзистора также уменьшается, но он остает ;я в состоянии близком к насьнцению, так как эквивалентное сопротивление нелинейной нагрузки (полевого транзистора) таюке увеличивается. При этом i соотношение мощностей, рассеиваемых ; на транзисторе-нагревателе 9 и полеI вом транзисторе-нагревателе 11 как I в режиме форсажа, так,и в стадаонарI ном режиме, практически не меняется : Поскольку в качестве тепяоизоля ции в устройствах для термостатироваиия кварцевых генераторов применяется обычно сосуд Дьюара, тепловые потери по камере тепла термостата распределены неравномерно, так как примерно 80% тепловых потерь приходится на горловину сосуда Дьюара.

Для уменьшения времени разогрева соотношение мощностей на транзисторах 11 и 9 распределяется в соответствии с распределением тепловых потерь в сосуде Дьюара, которое постоянно как для режима форсированного разогрева, так и для устаноЬившегося режима.

Это позволяет минимизировать время разогрева термостата и,уменьшить градиент температуры по камере в установившемся .режиме.

Применение в качестве основного нагреватеш полевого транзистора позволяет уменьшить вариации мощности форсированного подогрева, так как мощность форсажа при изменении напряжения питания меняется по линейному закону, а не по квадратичной зависимости для резистивного основного нагревателя.

) УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕГУЛИРОВАНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ, содержащее размещенный в корпусе термостата измеритель/З / / ный мост, выходная диагональ которого подключена к входу операционного усилителя, связанного с усилителем мощности, соединенным выходом через резистор с базой транзистора-нагревателя, коллектор которого через другой нагреватель подключен к источнику питания, отличающееся тем, что, с целью сокращения, времени выхода на стационарный режим, другой нагреватель выполнен s виде полевого транзистора-нагревателя, затвор которого соединен с выходом усилителя мощности. О) ел О) кэ