Регулятор температуры Советский патент 1980 года по МПК G05D23/19 

(54) РЕГУЛЯТОР ТЕМПЕРАТУРЫ

1

Изобретение относится к области автоматического регулирования и может быть использовано в системах термостатирования.

Известен регулятор 1 температуры, содержанлий расположенные вне термостатируемого объекта, один чувствительный элемент и в термостатируемом объекте нагреватель и второй чувствительный элемент, подключенный к последовательно соединенным предварительному усилителю, блоку сравнения, релейному элементу и усилителю мощности, а также ключи, распределитель, блок обратной СВЯЗИ, блок форсировки мощности нагрева, программный блок, усилитель и нелинейные-элементы.

Недостаток этого регулятора температуры заключается в его сложности.

Наиболее близок к изобретению по технической сущности регулятор 2 температуры, содержащий последовательно соединенные исполнительный элемент и нагреватель, один из ВЫВОДОВ которого подключен к ВЫХОДНОЙ клемме источника переменного напряжения, связанной со входами датчика температуры и преобразователя напряжения, ВЫХОДЫ которых подключены к соответствующим входам усилителя.

Недостатком такого регулятора темпе ратуры является его низкая надежность, вызванная наличием значительного количества блоков и элементов.

Цель изобретения - повыщение надежности регулятора температуры. Указанная цель достигается тем, что В регулятор температуры, содержащий последовательно соединенные исполнительный элемент и нагреватель, один из выводой которого подключен к выходной клемме источника переменного напряжения, связанной со входами датчика температуры и преобразователя напряжения, выходы которых подключены к соответствующим входам усилителя, введены последовательно соединенные ограничительный элемент и первый

15 формирователь импульсов и второй формирователь импульсов, ВХОД которого связан со вторым ВЫХОДОМ ограничительного элемента, ВХОДОМ подключенного к выходу усилителя, причем вторые выходы формирователей импульсов соединены с выходной клем20мой источника переменного напряжения. На фиг. 1 представлена функциональная схема регулятора температуры; на фиг. 2 - его принципиальная схема.

Регулятор температуры содержит последовательно соединенные исполнительный элемент 1 и нагреватель 2, один из выводов которого подключен к выходной клемме источника 3 переменного напряжения, связанной со входами датчика 4 температуры и преобразователя 5 напряжения, выходы которых подключены к соотвегствующим входам усилителя 6, последовательно соединенные ограничительный элемент 7, первый формирователь 8 импульсов и второй формирователь 9 импульсов .

Датчик 4 температуры (фиг. 2) содержит делитель напряжения из последовательно соединенных резисторов 10 и 11 и делитель напряжения из последовательно соединенных резистора 12 и терморезистора 13. Делители подключены к источнику 3 переменного напряжения. Средние точки делителей подключены к резисторам 14 и 15. Другой конец резистора 14 подключен ко входу микросхемы 16 и через резистор 17 к выходу микросхемы 16. Другой вывод резистора 15 соединен с другим входом микросхемы 16. Выход микросхемы 16 соединен с резистором 18. Другой конец резистора 18 подключен к катоду диода 19 и к аноду диода 20. Аноддиода 19 через резистор 21 .и катод , диода 20 через резистор 22 соединены с общей шиной регулятора температуры. Анод диода 19 подключён к базе лавинного транзистора 23, эмиттер которого через параллельно соединенные резистор 24 и конденсатор 25 подключен к общей щине регулятора температуры. Коллектор лавинного транзистора 23 через резистор 26 соединен с анодом диода 27, катод которого подключен к источнику 3 переменного напряжения, и через конденсатор 28 подключен к резистору 29. Катод диода 20 подсоединен к базе лавинного транзистора 30, эмиттер которого через параллельно соединенные резистор 31 и конденсатор 32 подключен к общей щине регулятора температуры. Коллектор лавинного транзистора 30 через резистор 33 соединен с катодом диода 34, анод которого соединен с катодом диода 27, и через конденсатор 35 подключен к резистору 29. Другой конец резистора 29 подсоединен через резистор 36 к общей щине регулятора температуры и к управляющему электроду сим-.метричного тиристора 37. Катод симметричного тиристора 37 соединен с общей щиной регулятора температуры, а анод - с нагревателем 2, подключенным к источнику 3 пёремённого напряжения.

Преобразователь 5 содержит диод 38, анод которого соединен с катодом диода 39 и подключен к источнику 3 переменного напряжения. Катод диода 38 через резистор 40 подсоединен к выводу конденсатора 41. Анод диода 39 через резистор 42 соединен с конденсатором 43.

Регулятор температуры работает следующим образом.

Сигнал датчика температуры усиливается усилителем 6. При температуре, значительно ниже требуемой температуры отслеживания, выходное синусоидальное напряжение усилителя 6 совпадает по фазе с

напряжением сети. По мере увеличения температуры в месте расположения терморезистора 13 выходное напряжение усилителя 6 уменьщается по амплитуде. Ограничительный элемент 7 выделяет положительную часть выходного напряжения усилителя 6

для управления лавинным транзистором 30 и отрицательную часть для управления лавинным транзистором 23.

Рабочая точка лавинных транзисторов выбирается в области положительного дифференциального сопротивления. Конденсаторы 28 и 35. заряжены до напряжения, близкого к напряжению пробоя лавинных транзисторов 23 и 30. Для пробоя коллекторных переходов необходимо, чтобы амплитуда напряжения между базой и эмиттером лавинных транзисторов 23 и 30 была выще некоторого критического значения.

При температуре, ниже требуемой температуры отслеживания, управляющие сигналы лавинных транзисторов 23 и 30 имеют

амплитуды выще критических практически с самого начала положительной (для лавинного транзистора 30) и отрицательной (для лавинного транзистора 23) полуволны напряжения сети. При воздействии управляющих сигналов происходят пробой коллекторных переходов лавинных транзисторов 23 и 30 и быстрый разряд конденсаторов 28 и 35 через управляющий электрод симметричного тиристора 37 и через открытые лавинные транзисторы 23 и 30. При этом конденсаторы 25 и 32 заряжаются эмиттерным

током лавинных транзисторов 23 и 30 и уменьщают разницу между возрастающими по синусоидальному закону напряжениями на резисторах 21, 22 и напряжениями на резисторах 24, 31. При напряжении между

0 базами и эмиттерами транз 1сторов 23 и 30 ниже критического, лавинные транзисторы 23 и 30 закроются. Конденсаторы 28,и 35 начнут заряжаться небольщим током, а конденсаторы 25, 32 разряжаться через резисторы 24, 31. Разряд конденсаторов 24

и 31 будет происходить до тех пор, пока напряжение между базами и эмиттерами лавинных транзисторов 23 и 30 не станет выще критического. В этот момент начнется формирование следующих импульсов. Таким

0 образом, при температуре значительно ниже температуры отслеживания форм-ируется последовательность импульсов в течение всей положительной и всей отрицательной полуволны напряжения сети. Симметричный тиристор 37 открывается в самом начале

S полуволн напряжения сети. Нагреватель 2 рассеивает максимальную мощность.

мере увеличения температуры (умень щения амплитуды выходного синусоидаль5

ного напряжения усилителя б) напряжение между базой и эмиттером лавинных транзисторов 23 и 30 достигает критического значения с некоторым временным сдвигом относительно начала полуволн напряжения сети. Исполнительный элемент 1 подключит нагреватель 2 лишь на часть полупериодов напряжения сети. При определенном временном сдвиге относительно начала полупериода устанавливается динамическое равновесие, необходимое для поддержания требуемой температуры. ;

Технико-экономический эффект от использования изобретения заключается в повышении надежности регулятора температуры за счет упрошения его схемного решения.

Формула изобретения

Регулятор температуры, содержаший последовательно соединенные исполнительный элемент и нагреватель, один из выводов которого подключен к выходной клемме источника переменного напряжения, связанной со входами датчика температуры и преобразователя напряжения, выходы которых подключены к соответствующим входам усилителя, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности регулятора, он содержит последовательно соединенные ограничительный элемент и первый формирователь импульсов и второй формирователь

0 импульсов, вход которого связан со вторым выходом ограничительного элемента, вход которого соединен с выходом усилителя, причем вторые выходы формирователей импульсов соединены с выходной клеммой источника переменного напряжения.

- Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

№ 289268, кл. G 05 D 23/00, 1970 (прототип).

0

767725

r,