Регулятор температуры Советский патент 1974 года по МПК G05D23/19 

1

Изобретение касается измерения и регулирования температуры в промышленных установках и может быть использовано в сушильных шкафах, термостатах, климатических камерах при испытании полупроводниковых приборов и в других устройствах, где необходимо обеспечить высокую точность ноддержания заданной температуры.

Известен регулятор температуры, содержаш,ий последовательно соединенные источник питания, измерительный мост, усилитель постоянного тока, накопительный элемент, например конденсатор, генератор трапецеидальных импульсов, выход которого соединен с выходом релаксационного генератора и через управляющий элемент с нагревателем, а вход релаксационного генератора соединен с другим входом усилителя постоянного тока.

Известный регулятор характеризуется недостаточно высокой точностью поддержания заданной температуры, что объясняется следуюш.им. За каждый полупериод напряжения сети и соответствующий ему полунериод трапецеидального напряжения генератора релаксационный генератор вырабатывает несколько импульсов, первый из которых открывает один из тиристоров управляющей цепи и на нагрузке выделяется соответствующая мощность. Этот импульс создается током разряда времязадающего конденсатора через первичную обмотку импульсного трансформатора управляющего элемента с тиристорами.

Скорость заряда времязадающего конденсатора, а следовательно, время разряда и появления первого в каждом полупериоде импульса открывающего тиристоры зависит от времени заряда времязадающего конденсатора, которое определяется (в зависимости от заданной температуры) сопротивлением измерительного элемента. При этом в конце каждого полупериода напряжения питающей сети времязадающий конденсатор может зарядиться до некоторой величины (меньщей величины отпирания цепи разряда), в результате чего в каждый последующий полупериод полный заряд (а следовательно, и появление первого отпирающего тиристоры импульса) сходит раиьще, чем в предыдущем полупериоде. Это вносит асимметрию в работу тиристоров и на нагревателе (нагрузке) выделяется мощность, не соответствующая действительно необходимой для поддержання заданной температуры. Предлагаемый регулятор отличается отизвестного тем, что он содержит разрядную пепь, состоящую из конденсатора, транзистора и резисторов, один конец первого резистора соединен с входом накопительного элемента, а другой - с коллектором транзистора,

база которого через другой резистор соединена с эмиттером транзистора и выходом накопительного элемента, а через конденсатор - с другим входом генератора трапецеидальных импульсов.

Этим достигается повышение точности работы регулятора.

Дополнительная разрядная цепь времязадающего конденсатора позволяет производить разряд конденсатора синхронно с частотой питающей сети.

На чертеже изображена принципиальная схема предлагаемого регулятора температуры..

Устройство состоит из измерительного моста 1, включающего термометр сопротивления 2, задатчик температуры 3, два резистора 4 и 5, диода 6, выполняющий роль термостабилизирующего элемента, усилителя постоянного тока - транзистора 7, переменного сопротивления 8; блока питания 9; релаксационного генератора 10, включающего накопительный элемент - конденсатор 11; динистор 12; импульсного трансформатора 13 (входящего одновременно в генератор трапецеидальных импульсов); генератора трапецеидального напряжения 14, содержащего резистор 15; стабилитрон 16; мост питания 17; управляющего элемента 18 на тиристорах 19 и 20; нагревателя 21; разрядной цепи, состоящей из резистора 22; транзистора 23 и резистора 24 и конденсатора 25.

Регулятор температуры работает следующим образом.

Задатчиком температуры 3 устанавливают заданную температуру. В зависимости от величины сопротивления термометра сопротивления 2, определяемого температурой объема с регулируемой температурой, напряжение в измерительной диагонали, а следовательно, и на базе транзистора 7 будет разным. Например, с понижением температуры понижается сопротивление термометра сопротивления 2. Если потенциал базы транзистора 7 положительный, то ток ее увеличивается, а сопротивление коллекторного перехода уменьщается. Это приводит к возрастанию скорости заряда конденсатора 11. Как только напряжение на конденсаторе достигнет напрянсения отпирания динистора 12, сопротивление динистора станет близким к нулю, конденсатор 11 разрядится через динистор 12 и обмотку импульсного трансформатора 13. На обмотке трансформатора 13 выделится остроконечный иМпульс, который поступит на управляющий электрод тиристора 19. На нагревателе 21 (нагрузке) будет выделяться соответствующая мощность, и регулируемая температура повысится.

За время одного полупериода конденсатор 11 заряжается и разряжается несколько раз и вновь заряжается до какого-либо напряжения, меньщего по величине чем напряжение отпирания дипистора 12.

В момент приближения трапецеидального напряжения к нулю импульс с дифференцирующей цепочки (резистор 24 и конденсатор

5 25) отпирает транзистор 23, и конденсатор 11 разряжается через транзистор 23 и резистор 22.

Таким образом, в результате синхронного с частотой питающей сети разряда конденсатора 11 к началу каждого полупериода напряжение на обкладках конденсатора будет равно нулю и время заряда его, а следовательно, и время отпирания тиристоров 19 и 20 будет зависить только от сигнала рассогласования в измерительной диагонали моста. В результате мощность, выделяемая на нагревателе, будет зависить только от разности между заданной и действительной температурой регулируемого объекта.

Предмет изобретения

Регулятор температуры, содержащий последовательно соединенные измерительный мост,

5 усилитель постоянного тока, накопительный элемент, например конденсатор, генератор трапецеидальных импульсов, выход которого соединен с выходом релаксационного генератора и через управляющий элемент с нагревателем, а вход релаксационного генератора соединен с другим входом усилителя постоянного тока, отличающийся тем, что, с целью повыщенпя точности работы регулятора, он содержит разрядную цепь, состоящую

5 из конденсатора, транзистора и резисторов; один конец первого резистора соединен с входом накопительного элемента, а другой - с коллектором транзистора, база которого через другой резистор соединена с эмиттером

транзистора и выходом накопительного элемента, а через конденсатор - с другим входом генератора трапецеидальных импульсов.