ДВУХПОЗИЦИОННЫЙ ТЕРМОРЕГУЛЯТОР Советский патент 1974 года по МПК G05D23/24 

1

Изобретение относится к электронным устройствам автоматического термостатирования и терморегулирования.

Известны двухпозиционные терморегуляторы, содержащие термочувствительный мост, балансный фазовый детектор, исполнительный элемент и гистерезисный элемент в виде электромагнитного или бесконтактного реле, например триггер.

Недостаток известных терморегуляторов - недостаточно высокая точность термостатирования либо вследствие низкой чувствительности, например, при применении в качестве гистерезисного элемента поляризованного электромагнитного реле, либо вследствие нарушения симметрии гистерезисного цикла регулирования при применении вместо реле триггера.

Целью изобретения является повышение точности регулирования за счет устранения указанных недостатков.

Сущность изобретения состоит в том, что в двухмозиционный терморегулятор введен датчик разбаланса напряжений, выполненный в виде двух пар транзисторов, каждая из которых составлена из соединенных эмиттерами транзисторов противоположного типа проводимости, базовые цепи одной пары транзисторов, представляющие собою вход датчика разбаланса напряжений, подсоединены параллельно базовым цепям другой пары транзисторов и подключены к выходу фазового детектора, а коллекторные цепи транзисторов одного из однои: 1енных типов проводимости

соединены параллельно и подключены к шине

источника питания, коллекторные же цепи

других транзисторов подключены к базам

транзисторов триггера.

На чертеже приведена схема предлагаемого терморегулятора, содерл ащая термочувствительный мост 1, балансный фазовый детектор 2 на транзисторах 3, 4, 5, имеющий входы 6, 7, 8 и выходы 9, 10; датчик И разбаланса напряжений, состоящий из пар транзисторов 12-15 и имеющий два выходных канала 16 и 17; си:мметричный триггер 18 на транзисторах 19, 20, базы которых через ограничительные резисторы 21, 22 и через коллекторные переходы (каналы 16, 17) датчика 11 разбаланса напряжений подключены к шине питания; исполнительный элемент, например транзисторный ключ, 23, включенный в один из коллекторов триггера и нагруженный нагревателем 24 термокамеры.

Работает терморегулятор следующим образом.

На входную диагональ моста 1 и входы 6, 7 фазового детектора подается синусоидальное напряжение, которое отрицательной

полуволной насыщает, а положительной полуВОЛНОЙ запирает транзисторы 3, 5, и они поочередно работают как ключи. Если температура термокамеры равна температуре равновесия термочувствительного моста 1, то на его выходной диагонали, т. е. на входе 8 фазового детектора напряжения пет и па коллекторах транзисторов 3, 5 устанавливаются равные постоянные напряжепия, обусловленные нротеканием коллекторного тока транзистора 4. Детектор пребывает в состоянии баланса, напряжение на его выходах 9, 10 равно нулю и, следовательно, ток во входной цепи датчика 11 разбаланса напряжений, т. е. в базовых иереходах его транзисторов, отсутствует. Вследствие этого сопротивление коллекторных нереходов его транзисторов, т. е. сопротивление выходных каналов 16, 17 велико. Положим, состояние триггера 18 таково, что транзистор 19 открыт, а транзистор 20 закрыт. Следовательно, ключ 23 закрыт, тока через нагреватель 24 нет и термокамера, а с нею и термочувствительный мост 1 остывают. Равновесие моста наруи1ается, и ia входе 8 фазового детектора появляется возрастающее напряжение, синфазное с напряжением на его входе 6 и противофазное напряжению входа 7. Вследствие этого во время отрицательных полуволн напряжения на входе 8 коллекторный ток транзистора 4 возрастает и протекает через транзистор 5, а во время ноложительных полуволн уменьшается и протекает через транзистор 3. Вследствие этого на коллекторах транзисторов 3, 5 нроисходит разбаланс иостояппо составляюн;еп напряжений так, что точка 10 но ornonienino к точке 9 становится положительной. По мере разбаланса моста и фазового детектора через базовые нереходы транзисторов 12, 13 датчика 11 разбаланса нанряжсНИИ начинает протекать возрастающий ток. Вследствие этого проходное сопротивление канала 16 резко уменьгаается, через базовый переход транзистора 20 начинает течь ток и триггер 18 опрокидывается. Транзистор 20 и ключ 23 открываются, включая нагреватель 24 термокамеры. По мере нагрева термочувствительный мост и фазовый детектор возвращаются к состоянию равновесия, но триггер своего состояния не изменяет и нагрев продолжается до тех нор, нока мост не выйдет из равновесия в другую сторону. При этом напряжепие на его выходе меняет фазу на 180° и на выходах 9, 10 фазового детектора образуется разбаланс напряжений обратного знака. Вследствие этого ноявляется ток в базовых переходах транзисторов 14, 15, резко уменьшается проходное сопротивление канала 17 и триггер 18 онрокидывается в нервоначальное ноложение. Транзистор 20 и ключ 23 закрываются, ток через пагреватель 24 прекращается, термокамера п термочувствительный мост начинают остывагь и процесс регулирования повторяется. Благодаря тому, что транзисторный датчик 11 разбаланса напряжений является одновременно усилителем тока разбаланса, который используется для опрокидывания триггера 18, пороговая чувствительность данного терморегулятора к изменениям температуры термокамеры по сравнению с известными регуляторами резко возрастает. Одновременно с этим обеспечивается симметрия гистерезисного ннкла терморегулирования вследствие того, что сигналы разбаланса воздействуют поочередно на оба входа симметричного триггера, имеющего по входам одинаковую чувствительность к опрокидывающему току. Имеющийся обычно в регуляторах между термочувствительным мостом и фазовым детектором усилитель сигналов разбаланса при рассмотрении схемы не упоминается, так как нринциниальпого влияния на ее работу он не оказывает. П р е д м е т п з о б р е т е н и я Двухпозиционныи терморегулятор, содержащий термочувствительный мост, нодключенный к балансному фазовому детектору, триггер, вынолненный на транзисторах, соединенный с исполнительным элементом, отличающийся тем, что, с целью повышения точности регулирования, в него введен датчик разбаланса напряжений, выполненный в виде двух пар транзисторов, каждая из которых составлена из соединенных эмиттерами транзисторов противоположного тина проводимости, базовые цепи одной пары транзисторов, представляющие собой вход датчика разбаланса напряжений, нодсоединены параллельно базовым ценям другой пары транзисторов и нодключены к выходу фазового детектора, а коллекторные цени транзисторов одного из одноименных тинов проводимости соединены параллельно и нодключены к шине источника питания, коллекторные же цепи других транзисторов подключены к базам транзисторов триггера.