Устройство для регулирования температуры Советский патент 1979 года по МПК G05D23/00 

1

Предлагаемое устройство относится к области автоматики и предназначено; в частности, для регулирования температуры бортового детектора }f -излучения при производстве самолетных у -съемок влагозапасов почвы.

Известно устройство для регулирования температуры, в котором предусмотрен быстродействующий каскад отключения обогрева при обрыве в цепи термодатчика, выполненный в виде тиристорнрго ключа, нагрузкой которого является электромеханическое реле. Контактами этого реле прерывается подача управляющего сигнала в первичной обмотке трансформатора выходного каскада, коммутирующего нагреватель I).

Недостатком известного устройства является то, что в нем термодатчик,, кроме необходимой тепловой связи, имеет и электрическую связь с нагревателем. Это снижает надежность, точность, усложняет устройство и ограничивает область его применения.

Наиболее близким по технической сущности к предложенному является устройство для регулирования температуры, содержащее подключенные к источнику 1гигання термочувствительный делитель напряжения н

последовательно соединенные нагреватель и ключ, управляющий вход которого через пороговый блок подключен к средней точке термочувствительного делителя напряжения, соёдннеНнОгб Ш вх5Дом блока аварийного отключения 2.v

Недостатком известного устройства является то, что базовый ток насыще1гного транзистора блока аварийного отключения протекает по термочувствительному делителю напряжения. Это приводит к снижению точности устройства для регулирования температуры.

Целью изобретения является повыщение точности устройства.

Поставленная цель достигается тем, что выход блока аварийного отключения соединен со средней точкой термочувствительного делителя напряжения, а также тем, что блок аварийного отключения содержит пороговый элемент, ключевой транзистор, тиристорный исполнительный элемент и выпрямительный элемент, причем вход блока аварийного отключения соединен через пороговый элемент с базой ключевого транзистора, эмиттер которого подключен к источнику питания, а коллектор соединен с управляющим в.холом

та|иШрбгр йспдянйт1ёлКного элемента, выходкоторого через выпрямительный элемент подключеи к выходу блока аварийного отключения.

На чертеже изображено предложенное 5 устройство для (/ёгулйрования температуры. Устройство для рёгулироёаЙ1ЙЙ ём йературы содержит термочувствительный делит тель напряжения I, состоящий из термодат; чика 2 и задатчика 3, пороговый блок 4, д ключ 5, нагреватель б, источник питания 7 н блок 8 аварийного отклвэчения, состоящий из порогового элемента 9, например, стаби ЛНТрона, ключевого транзистора 10, тйрйсторного исполнительного элемента 11, выпрямительного элемента J2, диода 13, резне- 5 тора 14, конденсатора 15 н резистора 16. Устройство работает следующим образом: При включении источника питания 7 на входе порогового блока 4 (точка а) пбШляется напряжение, определяемое заДатчиком й 3, в результате чего cpa6atb Bai6T пороговый блок 4 и ключ 5, подключающий нагреватель 6 к источнику питания 7. Температура нагревателя б, объекта регулирования (на Чертеже не показан) и находящегося в

тёпЛовом контакте с ними тервяодатчика 2 5 растет. Сопротивление термодатчика 2 уменьшается (в качестве термодатчнка испьльзу1ется Терморезистор с отрицательным температурным коэффицнентом сопротивления),

. айаПряжение на входе порогового блока 4 зо относительно отрицательной шины питания растет. При температуре тёрй6с атярй1анйя От н соответствующем ей напря}кении на .входе Порогового блока 4 последний пере кШШётся в Д15угое состояние, приводя к . отключению ключа 5 и нагревателя 6. Тем- 5 «ература термодатчика 2 снижается, что при водит к уменьшению напряжений на входе порогового блока 4, н при температуре QT - -AQ (2AQ - зона неоднозначности порогового блока) вновь ькЛючается Нагреватель 6, и далее процесс повторяется. Во время нормальной работы регулятора каскад 8 отключен, так как ключевой транзистор 10 и тиристорный исполнительный эЛемент 11 закрыты, поскольку раз ность напряжений в точке а и на базе ключевого тран- 45: зистора 10 меньше напряжения пробоя порогового элемента 9. Это досТйгаеТсй установкой в каскаде 8 стабилитрона с напряжением

U En-Ua (Qc,,i« ) (1)50

стабилизации, где Uu(Q:mir )- напряжение в точке а при минимальной температуре окружающей среды, т.е. при пуске термостатируемого объекта из «холодного состояния; ЕП напряжение источника питания 7.55

Очевидно, что неравенство (1) усили вается при повышенин температуры термостатируемого объекта и каскад 8 при нормальном функцибнировании устройства всегда отключен. В случае обрыва в цепи термодатчика 2 (рассматривается работа без блока 8) напряжение в точке а падает до нуля н пороговой блок 4 переключается в состояние, когда обогрев включен, так как обрыв термодатчика 2 эквивалентен его бесkoH eiMHOMy сопротивлению, т.е. «холодному, состоянию. Вследствие того, что мощность нагревателя 6 в Двухпозицнонных регуляторах температуры принципиально должна быть выше м ощности, необходимой для компенсации теплогютерь при минимальной температуре окружающей среды, то при обрыве Цепи термодатчика 2 всегда возникает перегрев, особенно при использовании мощного форсированного обогрева.

При обрыве термодатчика 2 в регуляторе с каскадом 8 напряжение в Точке а падает до нуля и пороговый элемент 9 пробивается, открывая ключевой транзистор 10. Конденсатор 15, предварительно заряженный через резистор i4 до напряжения источника питания 7, быстро разряжается через открытый ключевой транзистор 10 и переход управляющий электрод-катод тиристорного И :полнительног0 элемента 11 и резистор 16. ТиристЪрный исполнительный элемент И включается н удерживается в открытом состЬйнии, поскольку сопротивление резистора 16 таково, что анодный ток тиристорного исполнительного элемента П больше тока отключения. После включения тиристорного исполнительного элемента J1 потенциал на его катоде скачкообразно возрастает от нуля до напряжения, близкого к напряжению источника питания 7. Так как теперь на аноде выпрямительного элемента 12 напряжение .En, а на катоде Ш. О, то он начинает про1водить ТОК, IB результате чего в точке а устанавливается потенциал 14 -,

Lb Et,-Uf-L,.

где UT -- падение напряжения на открытом Тирйсторном: исполнительном элементе И;

Ц г- падение Напряжения на выпрямительном элементе 12. .

Так как сумма падений напряжений на ТирНсторном исполнительном элементе выпрямительном элементе 12 составляет 0,8- I В, то изменением сопротивления задатчнка 3 всегда можно обеспечить выполнение неравенст1ва

. U(QT),

где Ua (QT) - напряжение на входе порогового блока 4, при котором происходит отключение обогрева, т.е. при температуре термостатирования Qr. Таким образом, всегда при обрыве в цепи термодатчнка 2 на «хаде порргового блока возникает потенциал DO , гарантированно превышающий напряжение отключения порогового блока 4, что приводит к отключению обогрева.

Диод 13 в устройстве служит для ограничения Напряжения на базе ключевого транзистора 10, защищая переход база-эмиттер от пробоя и, кроме того, повышает термостабильность каскада 8; Конденсатор 15, являясь емкостным накопителем, облегчает коммутацию тиристорного исполнительного элемента 11 при больших номиналах резистора 14 и задатчика 3. Выпрямительный элемент 12 обеспечивает передачу потенциала высокого уровня на вход порогового блока 4 и предотврашает протекание тока через термодатчнк 2 в нормальном режиме регулирования. Потенциал высокого логического уровня подается на схему индикаций аварийного состояния (на чертеже показано стрелкой). Для этой же цели можно использовать в качестве выпрямнтельного элемента 12 светодиод. В режиме нормального функционирования регулятора температуры по термодатчику протекает только измерительный ток, так как пороговый элемент 9 и выпрямительный элемент 12 заперты. Это повышает точность работы устройства. Формула изобретения I. Устройство для регулирования температуры, содержащее подключенные к источнику питания термочувствительный делитель напряжения и последовательно соединенные нагреватель и ключ, управляющий вход которого через пороговый блок подключен к средней точке термочувствительного де.лителя напряжения, соединенной со входом блока аварийного отключения, отличающееся тем, что, с целью повышения точности устройства, выход блока аварийного отключения соединен со средней точкой термочувствительного делителя напряжения. 2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что блок аварийного отключения содержит пороговый элемент, ключевой транзистор, тиристорный исполнительный элемент и выпрямительный элемент, причем вход блока аварийного отключения соединен через пороговый элемент с базрй ключевого транзистора, эмиттер которого подключён к источнику питания, а коллектор соединен с управляЮШ1ИМ входом тиристорного исполнительного элемента, выход которого через выпрямительный элемент подключен к выходу блока аварийного отключения. Источники информации, принятые во вниг мание при экспертизе: 1.Патент США № 3916256, кл. 317-9 R, 1975. 2. Франции № 2126459, кл. G 05 D 23/00, 1971.