Устройство для регулирования температуры Советский патент 1991 года по МПК G05D23/19 

1

(21)4698258/24

(22)31.05.89

(46) 07.09.91. Бюл. № 33

(72) А.В.Ермакович и В.С.Пономарев

(53)621.555.6 (088.8)

(56)Вопросы радиоэлектроники. Сер. ТРТО, 1982, вып. 2, с. 36-39.

Авторское свидетельство СССР № 1501006, кл. G 05 D 23/19, 1987.

(54)УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕГУЛИРОВАНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ

(57)Изобретение относится к автоматике, в частности к устройствам регулирования и стабилизации температуры. Устройство содержит датчик и

задатчик температуры, подключенные к входам компаратора и коммутятора, управляемого выходным сигналом компаратора, а также транзисторный нагреватель, ток через который регистрируется управляющим транзистором, и обеспечивает повышение точности за счет введения двух преобразователей напряжение - ток, подключенньгх к выходам коммутатора, управляющих через первый и второй операционные усилители током и напряжением на транзисторном нагревателе, ток которого контролируется при помощи датчика тока. 2 з,п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к автоматике, в частности к устройствам регулирования и стабилизации температуры.

Целью изобретения является повышение точности.

На фиг.1 приведена схема устройства; на фиг.2 - схема подключения повторителя; на фиг.З - диаграммы работы устройства.

Устройство для регулирования температуры содержит датчик 1 температуры, задатчик 2 температуры, транзисторный нагреватель 3, выполненный на полевом или биполярном транзисторе, компаратор 4, первый операционный усилитель 5, коммутатор 6, преобразователи 7 и 8 напряжение - ток, первый 9 и второй Ю .токозада- ющие резисторы, второй операционный усилитель 11, управляющий транзистор 12, датчик 13 тока, выполненный, на-j

С -- 1

;I -о

С

пример, на резисторе. Кроме того, устройство содержит повторитель 14 напряжения, а преобразователь напряжение - ток содержит балластный резистор 15, дополнительный операционный усилитель 16, полевой транзистор 17.

Коммутатор реализован на двух парах ключей 18, 19 и 20, 21.

Устройство работает следующим образом.

Если напряжение датчика 1 отрицательной полярности, превышающее опорное напряжение задатчика 2, также имеющее отрицательное значение, на выходе компаратора 4 установлен уровень логического нуля. Ключи 18 и 20 коммутатора 6 замкнуты, ключи 19 и 21 разомкнуты, В этом случае на вход преобразователя 8 поступает опорное напряжение Uo, а на вход преобразоваfros...

1

Сп 00 OS 4Ь

геля 7 - регулирующее напряжение U.. В результате этого с помощью уси- пкгадя 1 токооадающего резистора 9 и образцового резистора 13, используемого D качестве датчика тока ток через нагреватель 3 устанавливается постоянным,, превышавшим начальный не- уг рарляемый ток транзисторного нагрева т ел г J

Uc R

LQ - .. ,-(1)

где RO - сопротивление образцового

резистора Li,

Р - сопротивление резистора 9Г Rft - сопротивление резистора 15 Ьол7ыст зго прссбразсвате- %я

Усчпигелг- t i с упряплягс ДИ трян- -Tciovov 2 и резистор 10 обгспачиг 1ч ,, -.р{-(1р ,,Г25, ЧЗПСН ; НЈ-

и чз нагрей от еле , про.,1 -.-ГЯ7 Г, СЩ„К/ -ЗЛГ лгсРГ т ОСГ.Ч J

4

(2

т { J«a4 r { г д| Г i qj. «i it Ca.,iO

t J .., C

.«

; (

5 3 p ,j

; ) Я «Г -К Ч , (

R,;f0 U U,.

(3)

КА- R Ъ

°Р ,4r/R2-R4 .г ыейчо зависит э « у уляруюшет о на)|р/Г Up,

,слл с / шпг ,;агч к э 1 Уп с гановит с; мельжс vet чаовчеичого на в«.ходе злла ч;:ка 2 о г нцательного глюрчого 1, оппграгор -стань п f т/ -.- ел- ч«т . о сое го.4 ие, Чл.эч-4 id и 20 коми /ггтог/а размьгка лгсч, я

КПЮЧИ ° И 2 Ч-i -Е лЛОГСл , Ч Л.1,0

.(рсоЪпа Tiat fi. 7 focivrfuCT л, л -Jd 3vr прлоО чле - Ро г шг гя -л а -гз: i

А

тя i

ча рейэтоп - 3 ,ги „те аа JOЯл

U)

i гок

R

R RO

5)

M7P( P p yf 1 Ч5«ОЧЛеН. « ТОМ

.зе «-л нйгрезлт Р п.. i ап -«.. уз

I

(6)

нем постоянного напряжения U (4), определена как

D -Т .1, Т7 Т, . §

V1 -р Rc-Rz R,t

Анализ выражений (3) и (6) позволяет сделать вывод„ что в любом случае мощность Р, подводимая к нагревателю, линейно зависит от регулирующего напряжения (фиг. 3)

5

5

0

з .:

ji

К U

9

где К - U,,

(7) (8)

R R«

-с

Таким образом, обеспечивается уменьшение влияния сопротиш ечия подводящих к датчику проводов при условии, что ток, приггля -щдей чере3 ре- эг стоО; выблрас 1 „я н - алъно заданного ;ерез нагреватель ,

Г.рк включении повторителя 4 на- j апрш.етз PC операционном ; Ч л: (еле .. /) Р ьоследоьачелсчо , .г;- - -цим резистором 10 нслпюччетск 5ь:эьЕае ое ко- т; чг. w ч ес резг дтор (О,

rjfj паде и ,a. .-с.чия ка т дгj;es гега при гд н ОР к г с- л и ves e lue . при чапч У. - и ; fc«a feTe v ,я .i .. с .ч i. чгсгк i: J7 , i , чо -j te-i Ftnou ,os - it- Dei Ci налэ геля аналоговых сх;г- bajcOBs значительно снинающггс гоч- мость рс-улятора.

Регулирование1 чадениь напряжения «а пагрсьателе ПРИ малом начальном токэ и поддержание на нем максимачього падения напрд-ксния при больших лачг;,и гс/ка мрньг ег мощность пас екрг-м я -:руыитего элементе и г-о 1-Я1/5 ко-aro устройства с ueiov,

АНАЛИЗ выражения ( J) показывает, ц-тс пря

5 - J-- й,

СОПРОГ:Ј - С И7 F,

даны эдигг гковьми реьпоор- ч с рав- TKt, ООТБР гстве: j о г ,грг 7йЈ1ПСЧ Я Р 2, J Ь ЭГг.) CJT/ Jrifc ПОИ

R Г я R. R t гНис вылзает я тонкое т ; костк за е SGT нск,:г-ч t-ы V ы к-fv «ai- пе атуры на сопрота . ючия У 4 с i ,,, Rj, Я 4 г.

R/}. ь;гь зар

v, U

.°

Креме этого, следует отметить простоту выполнения регулятора, его быстродействие„ надежность.

Ф о р м у .л

з о б р

1„ Устройство для регулирования- температурыг содержащее датчик и за- датчик температуры, транзисторный нагреватель s компаратор э первый опар; - ционньш усилитель, коммутатор, два преобразователя напряжение - первый к второй токс2адаюти.е резисторы, отличающееся ;.:;. что; с целью повыдзютя . ус т- ройство содержит второй опералкон- ь-й усилитель,, уиразлкюш Л Tpaji -i - jj и датчик тока, причем да .: и йя- датчик температуры соединен ; с входами компаратора и сосгвете зуацкми ик-- форыационными нходг.;-я- кскыутатсрс ; упразляамдий вход которого связки с выходом компаратора,, выходы хсммутг.-.™ тсрз. ясдклкг-:ек:ь;. еостБЗтегзея-.ис : ако- дам первого к з той or о рео ра гЕгтй-- лей калря келг.-.с - , : ылод;.. котс;:ых соединены с из з:;;одов ооотьет-- ствуйсцих опера.дкуклс-гл -;i.:-. . одна из шин пмтак ;. тгльнс соедин.г. йНо.е эистор 8 датчик нагреватель соедяяела е другой шиной питания., одик и;; -ЗЫЗОДОЕ датчика тока подключен через первый токозадагадай

. зляго и,-.: трг .-;резистор к одному из входов первого операционного згс.илиггля); другой вход- которого связан с другим выводом датчика тока, один

выходных электродов транзисторного нагревателя связан через второй токозадающий резистор с одним из входов второго операционного уенлител, другой вход которого соединен с другим электродом транзисторного нагревателяг выход первого операшюкиого усилителя подключен к у пр а зля ющ ему э л ек тр оду т р г- н зи с торного нагревателя, а выход второго onepaiiHOHKCTo усилителя соединен с угтравля.юии-1м электродок управляющего т ракзкстора,

/ „ Устройс зо -л -j л , 1 s о т л и ч а- о ii; е. с я TV.M. чго.чс содгг гз- т пол -оругелъ нй.:г-у1 к:ен :. т,, -е готе- рьй один из зьгс.:дпь;х эязктргдоз трак- зксторного г.а рзватех.я сзязяк г вторым токоза.цающкм резистором,

- Устро:-;стЕо ио пл , о т л л ч s

,ю щ с е с я тем. что преобразователь напряженке - ток содержит 5ял- лестный резистор,, опарзцисяньш yci-шк- ч--зл.ь н г.слезсй транзистор,- кото0 ;зого соедипэн с выходок пресбргэозате- .гя напрл/хсчне ток3 вход которого rЈ,.:e3 балластный рсзнсч ор подключен т ;лгЫ .рт 1рующему входу onepaipicKiroro yciiitHTejiH и истоку ло.пьвого трдязис-

;- тора, затвор которого соедккен с: выходом операционного усилителя, неин- нертируюший вход которого соединен с общей шиной.

,

Н

н:.5Н7

. I j) .,

,

Гут

гйзГГ

-Н5

r-rix

Г

;

.,| - tijj

L iauJ

-Of

-Up