Устройство для регулирования и измерения температуры Советский патент 1989 года по МПК G05D23/19 

Изобретение относится к области регулирования температуры с применением электрических средств и модет быть использовано в радиотехнических тепловых и других системах, в частности в системах термостатирования элементов в микросхемном исполнении, в микротермостатах различного назначения.

Целью изобретения является повышение помехоустойчивости и точности устройства.

На чертеже представлена схема описываемого устройства.

Устройство содержит транзисторньй датчик-нагреватель 1, источник 2 тока, первый дифференциальный усилитесь (ДУ) 3, синхронный детектор (СД) 4, генератор 5 импульсов, источник 6

опорного напряжения, усилитель 7 постоянного тока, первьш 8, второй 9, третий 10 резисторы, переменный резистор II, диод 12, синхронны фильтр 13, второй дифференциальный усилитель 14, первый 15, второй 16, третий 17, четвертый 18 ключевые элементы, выполненные, например, на полевьох транзисторах (ПТ).

Устройство работает следующим образом.

Генератор 5 выдает на выходах два противофазных напряжения со скважностью 2 для управления ключами на полевых транзисторах 15-18. В первом полупериоде работы ПТ 15 и 16 закрыты, а ПТ 17 и.18 открыты. Тогда высокостабильный ток от источника 2 проходит через резистор 8 к общей гаиСЛ

Oi

не и смещает переход база - эмиттер транзисторного датчика-нагревателя 1 в прямом направлении. На одном входе ДУ 3 имеем сумму прямосмещенного напряжения и напряжения на резисторе 8, а на втором - сумму напряжений на резисторах 9 и 11. На выходе ДУ 3 получается разностное значение этих напряжений (прямоугольной формы) , После СД 4 имеем отфильтрованное выпрямленное напряжение постоянного тока, величина которого пропорциональна температура р-п перехода база - эмиттер транзисторного датчика-нагревателя 1. В то же время на входе усилителя 7 имеем почти нулевое напряжение (ПТ 18 открыт) коллектор транзисторного датчика- нагревателя 1 соединен с общей шиной через открытый ПТ 17. Диод 12 |смещен в обратном направлении и чере него ток не проходит.

Во втором полупериоде работы транзисторы 15 и 16 открыты, а 17 и 18 закрыты. На один из входов ДУ поступает напряжение с выхода СД 4, пропорциональное температуре транзисторного датчика-нагревателя 1, а на другой - выходное напряжение источника 6 опорного напряжения. Вькод ное напряжение ДУ 14 после усиления с помощью усилителя 7 подается к коллектору транзисторного датчика-нагревателя 1 через резистор 10, прямосме щенный диод 12 и резистор 8, .открытый ПТ 17. Через переход база - коллектор транзисторного датчика-нагревателя 1 проходит ток и кристалл нагревается до установленного значения температуры.

Таким образом, в одном полупериод устройство работает в качестве термометра , измеряющего температуру транзисторного датчика-нагревателя 1 (вы ходное напряжение ДУ 14 через ключ 18 замкнуто на общую .шину), коллекто транзисторного датчика-нагревателя 1 соединен с общей шиной через ПТ 17, диод 12 смещен в обратном направлении и ток не пропускает, фактически транзисторный датчик-нагреватель 1 включен в диодном режиме и через нег протекает высокостабильный ток от источн1-жа 2 тока.

Во втором полупериоде транзисторный датчик-нагреватель 1 работает в режиме нагревателя и через него протекает ток, обусловленный величиной

0

0

5

5 0

5

напряжения разбаланса на входах ДУ 14. Таким образом, при измерении температуры датчиком-нагревателем 1 имеется полная независимость показаний устройства от процесса регулирования температуры, когда в соответствии с напряжением источника 6 происходит регулирование и установление температуры кристалла транзисторного датчика-нагревателя 1.

Для калибровки всего устройства затворы ПТ .17 и 18 соединяются с общей шиной и транзисторы отпираются.

5 При этом выход ДУ 14 соединен с общей щиной через ПТ 18, а коллектор транзисторного датчика-нагревателя 1 - с общей шиной через ПТ 17. ПТ 15 и 16 модулируют ток через транзисторный датчик-нагреватель 1 температуры и через опорные резисторы 9 и 11. Транзисторный датчик-нтгреватель I помещается в среду с талым льдом, резистором 14 устанавливается нулевое значение напряжения на выходе СД 4, после чего транзисторный датчик-нагреватель 1 помещается в среду со стабильной и известной температурой. Изменением коэффициента усиле ния ДУ 3 калибруется напряжение на выходе СД 4 до соответствующей величины, например, по показанию вольтметра постоянного тока, подключенного к измерительному выходу СД 4„ Этим завершается калибровка термометрической части устройства. После калибровки затворы ПТ 17 и 18 подключаются к выходу генератора 5.

Поскольку зависимость выходного на- напряжения СД 4 от температуры линейна, то и источник 6 опорного нaпpяжe ния может быть выполнен с линейной шкалой.

Устройство обеспечивает регулирование и измерение температуры объектов с высокими помехоустойчивостью и точностью.

Формула

и

зобретения

Устройство для регулирования и измерения температуры, содержащее транзисторный датчик-нагреватель, источник тока, последовательно соединенные первый дифференциальный усилитель и синхронный детектор, генератор импульсов, источник опорного напряжения, усилитель постоянного тока, три резистора, переменный резистор и диод, причем выходы генератора импуль

Изобретение касается регулирования температуры и может быть использовано в микротермостатах. Устройство содержит транзисторный датчик - нагреватель, питающийся от источника тока, выходной сигнал которого усиливается первым дифференциальным усилителем (ДУ) и обеспечивает повышение помехоустойчивости за счет наличия соединенных последовательно с первым ДУ синхронного фильтра и синхронного детектора, а также четырех ключевых элементов и последовательно соединенных второго ДУ и усилителя постоянного тока, подключенного к коллектору транзисторного датчика нагревателя. При этом ключевые элементы работают попарно в противофазе, разделяя период измерения и регулирования температуры, а измерительный сигнал снимается с выхода синхронного детектора. 1 ил.