Устройство для термостатирования Советский патент 1978 года по МПК G05D23/19 

Изобретение относится к системам аВ тематического регулирования, в частности к системам управления подогревом термостата.

HsaedTHbi устройства управления подог ревом термостата, содержащие : термодатчики, усилители напряжения и мощные оконечные усилители, нагрузкой которых явлзЫгся нагреватели ij. В настоящее времй мощные оконечные усилители уст ройств управления подогревом термостата выполняются почти исключительно на транзисторах, что повыщает КГЩ устройств, снижает их вес и габариты. Наиболее близким к изобретению является устройство для термостатйрования, содержащее, последовательно соединенные датчик температуры, усилитель и выходной транзисторный элемент, в коллекторную цепь которого включен нагреватель, и

источник питания 2. Однако это устройство характеризуется возможностью перегрева при коротком замыкании мощного транзистора выходного элемента. Известно, что мощные транзисторы вообще, а

мощные транзисторы, используемые в схемах управления подогревом термостатов, в особенности, работают в наиболее тяжелом температурном режиме. Кроме того, именно мощные транзисторы работают при токах в напряжениях, близких к предельно допустимым. В результате пе речисленных обстоятельств выход из строя мощных транзисторов, работающих в схемах управления подогревом термостатов, происходит значительно чаще, чем. выход из строя других элементов этих же схем. Короткое замыкание мощного оконечного транзистора приводит к тому, что все напряжение источника питания оказывается приложенным в течение всё го времени включения термостата к нагревателю, в результате чего выделяется значителное количество тепла в термостатируемом объеме. Происходит неуправляемый разогрев термостата, температура внутри термостатируемого объема достигает большого значения, оплавляются и обугливаются теплоизоляционные .покрытия, выходит из строя объект термоста36тирр&ания (например, дорогостоящий квар цевый резонатор), а в отдельных случаях набшодается возгорание термостата. Целью изобретения является повышение надежности. В предложенном устройстве это достигается тем, что оно содержит первый и второй инверторы, элемент И и ключ, через который нагреватель подключается к источнику питания, причем Jвходы инвертора подключены соо ветственно к базе и коллектору транзисторного выходного элемента, а выходы элементу И, связанному с управляющим входом ключа. На чертеже показана блок-схема предложенного устройства. Оно содержит инверторы и 2, элемент И 3, усилитель 4, управляющий вход 5 ключа 6, датчик 7 температуры, нагреватель 8, выходной транзисторный элемент 9 и источники 10 питания. При отсутствии неисправностей в режиме двухпозиционного регулирования выходной транзиса орный элемент 9 периоди чески закрывается и открывается, управляясь напряжением датчика 7, усиленным .усилителем 4. Напряжения па базе и коллекторе исправного элемента 9 находятся всегда в противофазе, т, е. в тот момент когда на базе присутствует высокий по- :тенщ1ал (1), на коллекторе - низкий потенциал (О ), и наоборот. В результате этого на одном из входов элемента И всегда присутствует сигнал логического О, а на управляющем входе 5 ключа 6 сигнал логической 1. Конструкция ключа обеспечивает его замыкание при поступлении на управляющий вход сигнала логической 1, в результате чего цепь источника 10 питания нагреватель 8 замыкается, что обеспечивает нормальное функционирование устройства При коротком замыкании элемента 9 на ег коллекторе устанавливается низкий потенциал, соответствующий уровню логического нуля, а к нагревателю прикладывается все напряжение питания, i При достижении предельного значения рабочей темлературы внутри термостата датчик температуры устанавливает на базе выходного транзисторного элемента 9 уровень напряжения, соответствующий логическому нулю. Следовательно, на, обоих- входах элемента И присутствуют уровни логической еди ницы, а на управляющий вход 5 ключа 6 подается уровень логического нуля и ключ размыкается, тключая нагреватель 8 от источника питания. Термостат начинает остывать до тех пор, пока датчик температуры не устанавливает 8 на базе выходного транзисторного элемента 9 уровень логической единийы, после чего ключ 6 вновь замыкается. Следовательно, даже при коротком замык1ании мощного транзистора термостат не только защищен от перегрева, но и продолжает, нормально функционировать, соз&раняя ту же точность поддержания температуры, что и до аварии. Среднее значение температуры статирования также не изме1шется, так как она целиком определяется настройкой термодатчика. Таким образом, за счет незначительного усложнения схемы, полностью достигается защита термостата от перегрева при коротком замыкании мощного транзистора и повыщается надежность устройства в делом. Необходимо отметить также, что достижение положительного эффекта обеспечивается при сохранении точности регулирования температуры, КПД и других важнейших характеристик. Регулирование температуры в предложенном устройстве может происходить как по двухпозиционному принципу, так и по пропорциональному. В качестве инверторов и элемента И могут использоваться интегральные логические микросхемы. При этом оба инвертора и элемент И раополахаются в одном корпусе. В качестве ключа могут использоваться как. электромагнитные реле, так и любые виды электронных ключей. Формула изобретения Устройство для термостатирования, содержащее последовательно соединенные датчик температуры,. усилитель и выходной транзисторный элемент, в коллекторную цепь которого включен нагреватель, и источник питания, о т л ичающееся тем, что, с целью повыщения надежности устройства, оно содержит первый и второй инверторы, элемент И и ключ, через который нагреватель подключен к источнику питания, причем входы инверторов подключены соответственно к базе и к коллектору транзисторного выходного элемента, а выходы к элементу И, связанному с управл5пошим входом ключа. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе: 1.Альтщуллер Г. Б. Кварцевая стабилизация частоты. М., 1974, с. 223. 2.Альтшуллер Г. В. Кварцевая стабилизация частоты. М., 1974, с. 217, рис. 11,6,