ДВУХПОЗИЦИОННЫЙ ТЕРМОРЕГУЛЯТОР Советский патент 1974 года по МПК G05D23/19 

Изобретение относится к электронным устройствам автоматического термостатирования и терморегулирования.

Известны двухпозиционные терморегуляторы с электромеханической оптимизацией амплитуды И1мпульсов тока подогрева в зависимости от изменений температуры окружающей среды.

Недостаток таких терморегуляторов заключается в низкой эксплуатационной надежности из-за электромеханических элементов и невысокой точности термостатирования вследствие низкой чувствительности электромеханических элементов.

Целью изобретения является повышение точности термостатирования за счет электрон-, ной оптимизации амплитуды импульсов тока подогрева.

Сущность изобретения состоит в том, что в терморегулятор введены интегрирующие l Cцепи, включенные между коллекторами транзисторов триггера и базами транзисторов двухканального датчика разбаланса напряжений, причем коллектор одного из транзисторов двухканального датчика разбаланса напряжений подключен к базе первого транзистора исполнительного элемента, коллектор первого транзистора подключен к базе второго транзистора исполнительного элемента, в коллекторную цепь второго транзистора включен нагревательный элемент, коллектор другого транзистора двухканального датчика разбаланса напряжений подсоединен к базе третьего транзистора исполнительного элемента, коллектор третьего транзистора подключен к базе второго транзистора исполнительного элемента, а эмиттер - к коллектору четвертого транзистора исполнительного элемента, база четвертого транзистора соединена с коллектором одного из транзисторов триггера.

Схема двухпозиционного терморегулятора с электронной оптимизацией амплитуды импульсов тока приведена на чертеже, на котором обозначены: термочувствительный элемент 1, например, контактного типа; триггер 2, например, несимметричный с преобладанием правой (по чертежу) половины; четвертый транзистор 3 исполнительного элемента,

включенный коллекторным переходом в цепь базового тока второго транзистора 4 исполнительного элемента; нагревательный элемент 5 термокамеры, включенный в коллекторную цець транзистора 4 исполнительного элемента; первый транзистор 6 исполнительного элемента, коллекторный переход которого подключен параллельно базовому переходу транзистора 4 исполнительного элемента; третий транзистор 7 исполнительного элемента, включенный коллекторным переходом в цепь базового тока транзистора 4 исполнительного элемента последовательно с транзистором 3; интегрирующие / С-цепи 8, 9 и 10, 11, подключенные к коллекторам триггера 2; двухканальныц датчик 12 разбаланса напряжений, состоящий из двух пар транзисторов и включенный входно цепью .между конденсаторами 9, 11 интегрирующих цепочек, выходные каналы которого Id, 14 подключены, соответственно, к базам транзисторов 6 и 7 исполнительного элемента и к щинам питания.

Принцип действия терморегулятора заключается в следующем.

В известных транзисторных двухпозиционных терлюрегуляторах без оптимизации амплитуды импульсов тока исполнительный транзистор рабогает как насыщенный ключ, поэтому амплй1уда импульсов тока подогрева термокамеры при изменениях окружающей температуры неизменна, а регулирование подводимой к нагревателю термокамеры средней мощности происходит за счет автоматического изменения скважности посылок тока подогрева. Вследствие изменения сквал ности посылок тока, т. е. скважности выделяющихся в нагревателе термокамеры тепловых импульсов, происходит смещение уровня установившегося значения темнературы термокамеры.

Оптимизация амплитуды импульсов тока с помощью предлагаемого терморегулятора осуществляется следующим образом.

Транзистор 4 исполнительного элемента работает не как пасыщепный ключ, а в активном режиме, т. е. его коллекторный ток пропорционален току базы, который зависит от сопротивления коллекторных переходов транзисторов 6 и 7 исполнительного элемента. Роль насыщенного ключа выполняет в данном случае транзистор 3 исполнительного элемента, осуществляющий включение-выключение нагревательного элемента 6, коммутируя базовый ток транзистора 4.

Положим, что значение температуры среды, окружающей термокамеру, таково, что скважность посылок тока близка 1, т. е. длительности нагрева и остывания термокамеры почти равны. При этом триггер 2 работает почти симметрично, т. е, длительности импульсов напряжения на его коллекторах практически одинаковы. Вследствие этого на конденсаторах подключенных к триггеру одинаковых интегрирующих цепочек 8, 9 и Ш, 11 устанавливаются напряжения, близкие к балансу, т. е. практически равные постоянные напряжения. Разность этих напряжений воздействует на вход (базовые цени) датчика 12 разбаланса напряжений, вследствие чего устанавливается некоторое вполне определенное проходпое сопротивление его выходных капалов 13, 14 (коллекторные цепи). От сопротивлений выходных каналов датчика зависят базовые токи подключенных к ним транзисторов 6 и 7 и, следовательно, проводимости кол-, лекторных переходов этих транзисторов. При указанных выше температурных условиях эти

проводимости, одна из которых включена последовательно базовому нереходу транзистора 4, а другая шунтирует его, приобретают такие значения, при которых базовый, а следовательно, и коллекторный ток транзистора 4 устанавливается таким, что скважность носылок тока, как было отмечено выше, оказывается близкой 1. Если окружающая температура понижается, то, как у обычного двухпозициопного терморегулятора, возникает тенденция увеличения средней мощности подогрева термокамеры за счет уменьшения скважности посылок тока; т. е. увеличения длительности нагрева

и сокращения пауз. При этом симметрия работы .триггера 2, который управляется термочувствительным элементом 1, нарушается так, что его правый (по чертежу) трапзистор большую часть времени остается открытым, а левый закрытым. Вследствие этого напряжение заряда конденсатора 9 возрастает, а конденсатора 11 уменьшается. Такой разбаланс напряжений конденсаторов подзапирает в датчике разбаланса напряжений его левую (по

чертежу) пару транзисторов, а правую пару приоткрывает. Благодаря этому сопротивлепие канала 13 возрастает, базовый ток транзистора 6 уменьшается и сопротивление его коллекторного перехода увеличивается, а сопротивление канала 14 уменьшается, базовый ток транзистора 7 возрастает и, следовательно, сопротивление его коллекторного перехода уменьшается. Вследствие такого перераспределения сопротивлении в базовой цепи транзистора 4 протекающий через его базу ток (когда транзистор 3 открыт) возрастает и, следовательно, возрастает амплитуда импульса его коллекторного тока, поступающего в нагревательный элемент. За счет увеличения амплитуды импульсов тока подогрева средняя мощность, подводимая к нагревательному элементу, возрастает интенсивней, чем в обычных терморегуляторах, и тенденция уменьшения скважности посылок тока быстро прекращается. Устанавливается новое динамическое равновесие при скважности, близкой 1.

В случае повышения окружающей температуры относительно первоначального (по описанию) значения возникает тенденция уменьшения средней мощности, т. е. увеличения скважности посылок тока. При этом процессы оптимизации амплитуды импульсов тока проходят в обратном порядке, т. е. коллекторное сопротивлепие транзистора 6, шунтирующего базу транзистора 4, уменьшается, а коллекторное сопротивление транзистора 7, включенного последовательно в базовую цепь транзистора 4, возрастает. Амплитуды импульсов базового и, следовательно, коллекторного токов транзистора 4 уменьшаются. Вследствие этого мощность, подводимая к нагревателю, быстро уменьшается, тенденция увеличения

скважности посылок вскоре прекращается и

устанавливается новое динамическое равновесие при скважности, близкой 1.

Таким образом, благодаря автоматическому регулированию амплитуды посылок тока подогрева термокамеры значительно сокращается диапазон изменения скважности посылок, следствием чего является уменьшение непостоянства уровня среднего значения температуры термокамеры, т. е. повышение точности термостатирования.

Предмет изобретения

Двухпозиционный терморегулятор, содержащий термочувствительный элемент, подключенный к выполненному на транзисторах триггеру, соединенные между собой транзисторные двухканальный датчик разбаланса напряжений п исполнительный элемент, а также нагревательный элемент, отличающийс я тем, что, с целью повышения точности терморегулирования, в него введены интегрирующие / С-цепи, включенные между коллекторами транзисторов триггера и базами транзисторов двухканального датчика разбаланса напряжений, причем коллектор одного из транзисторов двухканального датчика разбаланса напряжений подключен к базе первого транзистора исполнительного элемента, коллектор первого транзистора подключен к базе второго транзистора исполнительного элемента, в коллекторную цепь второго транзпстора включен нагревательный элемент, коллектор другого транзистора двухканального датчика разбаланса напряжений подсоединен к базе третьего транзистора исполнительного

элемента, коллектор третьего транзистора подключен к базе второго транзистора исполнительного элемента, а эмиттер - к коллектору четвертого транзистора исполнительного элемента, база четвертого транзистора соединена

с коллектором одного из транзисторов триггера.