Терморегулятор Советский патент 1980 года по МПК G05D23/24 

(54) ТЕРМОРЕГУЛЯТОР Изобретение относится к области электроизмерительной техники и может быть применено для поддержания температуры в термостатах измерительных приборов. Известен терморегулятор, используемый для регулирования температуры различных объектов. 11 . Однако он обладает низким КПД вследствие того, что выходные каскады в йен работают в линейном режиме. Из известных терморегуляторов наибо-. лее близким к предлагаемому по технической сущности является терморегулятор, содержащий силовой трансформатор, к выходным обмоткам которого подключены выпрямитель- ные мосты, к выходной диагонали первого из которых через управляющий транзистор, подключена входная диагональ измерительного моста, выходная диагоиаль которого связана с усилителем, щиротно-импульсный Модулятор на транзисторе и задающие резисторы |2). Однако ввиду того, что в устройстве широтно-импульсный модулятор не синхронизирован с питающей сетью, оно создает по;мехи, что особенно нежелательно при термостатировании измерительнь1х схем приборов, имеющих период интегрирования, равный периоду питающей сети. Цель изобретения - повышение точности и помехоустойчивости терморегулятора. Поставлеиная цель достигается тем, что база транзистора широтно-импульсного модулятора через первый задающий резистор соединена с выходом усилителя, через второй задающий резистор - с выходной диа гональю второго выпрямительного моста, а коллектор -- с базой управляющего транзистора. На фиг. изображена блок-схема предлагаемого устройства терморегулятора; на фиг. 2-эпюры напряжений в предлагаемом терморегуляторе. Терморе1улятор содержит силовой транзистор I, выпрямительные мосты 2 и 3, управляющий транзистор 4, измерительный мост 5, усилитель 6, за.л1ающие резисторы 7 и 8, широтно-импульсный модулятор на транзисторе 9. Эпюра и I (фиг. 2) показывает изменеиие напряжения на выходе усилителя 6, эпюра U 2 - напряжение в точке соединения резистора 8 с выпрямителем 3, эпюра U з напряжеиие на измерительной диагонали

термочувствительного моста, эпюра U - напряжение на выходе выпрямителя 2.

Для упрощения рассмотрения работы примем, что величины сопротивления резисто ров 7 и 8 равнономинальны, напряжение на базе транзистора 9 в момент перехода от проводящего к непроводящему еш состоянию равно нулю. В момент включения иа клеммы 10 и II подается синусоидальное напряжение питающей сети.

Возникающие при этом Напрйжения на выходах выпрямителей 2 и 3 показаны на фиг. 2 (соответственно U 4 и U г).

Рассмотрим вариант работы, когда в момент включения в термоетатируемом объеме температура ниже температуры статирования. При этом разбаланс моста максимален. Усилитель 6, образующий совместно с конденсатором 12 схему интегратора, выделяет из сигнала разбаланса и усиливает постоянную составляющую. Поскольку разбаланс велик, усилитель 6 выдает максимальное отрицательное напряжение U-t, превышающее в это время по абсолютному значению амплитуду напряжения Uj. Следовательно, мгновенное значение тока через резистор 7 больще мгновенных значений тока через резистор 8, через базу транзистора 9 протекает разностный ток, поддерживая открытое состояние транзисторов 9 и 4, обеспечивая тем самым нагрев термочувствительного моста 13. Поскольку конструктивно термочувствительный мост 13 выполнен таким образом, что своими элементами Охватывает термостатируемый обтаем, внутри термостата .температура также повыщается. По мере разогрева моста он приближается к равновесию, постоянное напряжение на выходе усилителя 6 уменьщается {наклонный участок эпюры и i). Это уменьщение приводит к тому, что на какой-то из полуволн (на эпюрах Ui и и2 - это вторая из полуволн) мгновенное значение напряжения Ua будет больше, чем и I. Поскольку U г - положительно; а Uj -- отрицательно, на базе транзистора 9 в интервалы времени, когда абсолютное значение Uj больше абсолютного значения и 1, появляется положительное напряжение, транзистор 9 закрывается и закрывает Транзистор 4. В напряжении, питающем термочувствительный мост и J, появляются провалы. Это приводит к уменьшению действующего значения напряжения U 3, рассеиваемой на термочувствительном мосте мощно сти и генерируемого им теплового потока. Процесс изменения напряжения на выходе усилителя 6 прекращается, когда тепловой поток от .термочувствительного Моста равен тепловому потоку рассеивания, определяемому разностью температур статирования и окружающей среды, а также тепловым сопротивлением между термочувствительным мостом и окружающей средой. Этому режи.му работы схемы соответствует горнзойтальный участок эпюры U i и соответ ствующий участок эпюры U На выходе уси744502

лителя 6 в это время существует определенное значение Uj, которое изменяется в зависимости от температуры окружающей среды таким образом, чтобы сохранялось равенство .теплового потока рассеивания и теплового потока, генерируемого термочувстви, тельным мостом. Изменениям Uj соответствует изменение напряжения на входе усилителя 6. При достаточно большом коэффициенте усиления усилителя 6, напряжение , на его входе и изменение этого напряжения

в малы, разбаланс моста и изменения разбаланса при изменениях температуры окружающей среды незначительны, температура элементов термочувствительного моста достаточно точно соответствует заданной. Поскольку конструктивно термочувствительный мост выполнен таким образом, что своими элементами охватывает термостатируемые элементы схемы, последние имеют температуру термочувствительного моста и точность поддержания температуры их также

0 высокая.

Термочувствительный мост питается дос; таточно большим напряжением. Следовательно, термочувствйтельность моста в предлагаемом терморегуляторе достаточно высокая, в нем можно обеспечить высокую точность поддержания температуры. Напряжение на термочувствительном мосте содержит постоянную составляющую и гармоники, кратные периоду питающей сети. Термостатируемые элементы измерительной схемы не имеQ ют гальванической связи со схемой регулятора. Помеха, создаваемая напряжением на термочувствительном мосте, воздействует на элементы измерительной схемы через паразитную емкость и, соответственно, не содержит постоянной составляющей. Так как

J прибор, для которого предназначен термо; регулятор, интегрирующий, с периодом инте грирования, равным периоду питающей сети, интеграл от помехи, создаваемой терморегулятором, равен нулю и она не вносит погрешность в результат измерения.

Управляющий транзистор работает в переключающем режиме, чем достигается высокая экономичность. Транзистор рассеивает малую мощность, следовательно, отпадает

необходимость установки на нем. радиатора.

S В схеме отсутствуют такие сглаживающие конденсаторы. Поскольку отсутствует радиатор и сглаживающие конденсаторы, предлагаемый терморегулятор имеет малые габа РИТЫ.

Таким образом, предлагаемое изобретение поз13оляет создать экономичный, маЛогабаритный, точный терморегулятор, не создающий помех в работе цифрового интегрирующего прибора с периодом интегрирования, равным периоду питающей сети.

Формула изобретения

Терморегулятор, содержащий силовой трансформатор, к выходным обмоткам кото

рого подключены выпрямительные йосты, к выходной диагонали первого из которых через управляющий транзистор подключена входная диагональ Измёрйтельиого иоста, выходная диагональ которого связана с уси лителем, широтно-импульсный модулятор на транзисторе и з;адающйе резисторы, отличающийся тем, что, с целью повышения точности и помехоустойчивости терморегулятора, база транзистора широтно-импульсиого модулятора, через первый задающий резистор соединена с выходом усилителя, через второй задающий резистор -- с выходной диагональю второго выпрямительного моста, а коллектор - с базой управляющего транзистораИсточники информации, прй Й1ть1е во внимание при экспертизе

1.Авторское свидетельство СССР ,N9 468225, кл. G 05 D 23/24, 1975.

2.Авторское свидетельство СССР

№ 400880, кл. О 05 D 23/19, 1971 (прототип).

If