Переключающее устройство Советский патент 1992 года по МПК H03K17/56 

XI

СА)

Ю Јь

сл

00

Изобретение относится к импульсной технике и предназначено для стабилизации температуры нагревательного элемента промышленной или бытовой электроустановки.

Цель изобретения - повышение стабильности и надежности работы путем обеспечения регулирования температуры без использования отдельного датчика температуры.

На чертеже представлена схема предлагаемого переключающего устройства.

Переключающее устройство содержит симистор 1, через который и включенный в катодную цепь резистор 2 нагрузка 3, на- пример нагреватель, подключена к клеммам 4 и 5 сети переменного тока, компаратор 6, выполненный на операционном усилителе, неинвертирующий вход которого подключен к делителю напряжения, составленному резисторами 7 и 8 и потенциометром 9 и подсоединенному к конденсатору 10 фильтра, который с диодом 11 и вторым конденсатором 12 фильтра образует источник выпрямленного напряжения, от которого питаются компаратор 6 и однопереходный транзистор (ОПТ) 13. Подвижный вывод потенциометра 9 подключен к инвертирующему входу компаратора 6. Конденсатор 12 подключен к клеммам 4 и 5 сети через рези- стор 14 и диод 11. Параллельно резистору 2 через диод 15 подключены конденсатор 16 и резистор 17. соединенные с неинвертирующим входом компаратора 6. Параллельно симистору 1 через диод 18 и резистор 19 подключен конденсатор 20. Последний через разделительный диод 21 соединен с эмиттером ОПТ 13. ОПТ 13 образует с НС- контуром 22,23 генератор импульсов, выход которого через резистор 24 соединен с уп- равляющим электродом симистора 1. Конденсатор 23 соединен с эмиттером ОПТ через разделительный диод 25, а выход компаратора 6 соединен с входом через резистор 26.

Устройство работает следующим образом.

Сопротивление нагревателя 3 зависит от температуры его нагрева, в связи с чем по изменению тока, протекающего через нагреватель 3, можно определять изменение значения температуры нагревателя. Компенсировав изменение напряжения в сети, например изменяя синхронно с напря- жением сети порог срабатывания компаратора 6 с помощью резисторов 7 и 8 и потенциометра 9. можно изменение сопротивления нагревателя, т.е. температуры его нагрева, осуществлять по падению напряжения на резисторе 2, возникающему на нем за счет протекания тока нагревателя 3.

При включении устройства в сеть под действием напряжения на клеммах 4 и 5 через диод 11 заряжается конденсатор 10. Через резистор 14 до падения напряжения на включенных параллельно компараторе б и ОПТ 13 заряжается конденсатор 12. Симистор 1 заперт, и нагрузка 3 отключена, На инвертирующий вход компаратора 6 поступает напряжение, падающее на резисторе 8 и нижнем плече потенциометра 9. поэтому на выходе компаратора 6 напряжение равно нулю и ОПТ 13 заперт. Через диод 18 и резистор 19 конденсатор 20 заряжается до порога отпирания ОПТ 13. Конденсатор 20 через диод 21 и ОПТ 13 разряжается на резистор 24. Под действием импульса напряжения, выделяемого на резисторе 24, отпирается симистор 1. Через нагреватель 3 и резистор 2 протекает под действием напряжения на клеммах 4 и 5 переменный ток. Под действием этого тока на резисторе 2 падает напряжение, которое обратно пропорционально сопротивлению нагревателя 3. т. е. чем ниже температура нагревателя 3 и меньше его сопротивление, тем больше ток протекает через нагреватель и больше падение напряжения на резисторе 2.

Если температура нагревателя ниже заданной, то падение напряжения на резисторе 2 и, следовательно, на конденсаторе 16 и резисторе 17 больше падения напряжения на резисторе 8 и потенциометре 9. Поэтому компаратор 6 переключится и напряжение на его выходе будет примерно равно напряжению питания компаратора - напряжению на конденсаторе 12. Под действием напряжения на выходе компаратора 6 через резистор 22 начинает периодически заряжаться конденсатор 23 и затем через диод 25 и открывающийся ОПТ 13 разряжаться на резистор 24. Импульсы, выделяемые на резисторе 24 с частотой, превышающей 1 кГц, поддерживают симистор 1, включенный до тех пор, пока нагреватель не нагреется, сопротивление его не увеличится и, следовательно, падение напряжения на резисторе 2. конденсаторе 16 и резисторе 17 не снизится ниже падения напряжения на резисторе 8 и нижнем плече потенциометра 9. В этом случае компаратор 6 переключится, напряжение на его выходе снизится до нуля, генератор затормаживается и симистор 1 запирается.

Через определенный интервал времени (соизмеримый с постоянной времени объекта) конденсатор 20 снова зарядится до порога отпирания ОПТ 13, после чего ОПТ 13 и симистор 1 отпираются лишь на время

разряда конденсатора 20 через диод 21 на ОПТ 13.

Если температура нагревателя не станет ниже заданной, падение напряжения на резисторе 2 останется меньше, чем на резисторе 8 и потенциометре 9, и компаратор 6 не переключится. Лишь после остыва- ния нагревателя 3 и очередного срабатывания ОПТ 13 переключится компаратор 6, и процесс работы устройства повто- ряется.

Резистор 26, соединяющий выход компаратора 6 с его входом, обеспечивает положительную обратную связь и релейное переключение компаратора 6 и нагрузки 3. Диоды 21 и 25 разделяют цепи заряда конденсаторов 23 и 20. С помощью потенциометра 9 может быть изменена-температура нагрева нагревателя 3.

Таким образом, поскольку в предлагаемом устройстве в качестве датчика температуры используется сам нагреватель, повышается точность автоматического под- держания его температуры независимо от условий окружающей среды. При этом схема устройства бесконтактна, характеризуется простотой и высокой надежностью работы, а соединение нагревателя с устрой- ством осуществляется с помощью лишь двухпроводной линии.

Формула изобретения Переключающее устройство, содержащее симистор, анод которого через нагреватель соединен с первой клеммой сети, источник выпрямленного напряжения, к выходу которого подключены резистивный делитель напряжения, питающие выводы компаратора и однопереходного транзистора, первый RC-контур, резисторы, вывод от средней точки резистивного делителя напряжения соединен с первым выводом компаратора, отличающееся тем, что, с целью повышения стабильности и надежности работы, введены четыре диода, конденсатор и второй RC-контур, при этом конденсатор через первый диод подключен к первому резистору, который включен между катодом симистора и второй клеммой сети, параллельно конденсатору между вторым входным выводом компаратора и второй клеммой сети включен второй резистор, первый RC-контур включен между выходным выводом компаратора и управляющим электродом симистора, который через третий резистор соединен с второй клеммой сети, второй RC-контур. включен последовательно с вторым диодом между анодом и управляющим электродом симистора, а эмиттер однопереходного транзистора подключен к средним точкам первого и второго RC-контуров через третий и четвертый диоды соответственно.

Изобретение предназначено для стабилизации температуры нагревательного элемента элетроустановки. Цель изобретения - повышение стабильности и надежности работы. Переключающее устройство содержит симистор 1, электронагреватель 3, клеммы 4, 5 сети, компаратор 6, делитель напряжения из резисторов 7-9. однопереходный транзистор 13, первый RC-контур 22, 23, резисторы 2, 17, 24. Введение диодов 15, 18, 21. 25, конденсатора 16, второго RC-контура 19, 20, включение резистора 2 в катодную цепь симистора 1, подключение конденсатора 16 к одному из входов компаратора 6 и через диод 15 к резистору 2, включение контура 22, 23 между выходным выводом компаратора 6 и управляющим электродом симистора 1, включение контура 19, 20 последовательно с диодом 18 между анодом и управляющим электродом симистора 1, а также подключение эмиттера транзистора 13 к средним точкам первого и второго RC- контуров через диоды 25 и 21 соответственно позволяют обеспечить регулирование температуры без использования отдельного датчика температуры. 1 ил. сл