Устройство для регулирования температуры Советский патент 1981 года по МПК G05D23/24 

Изобретение o г ocитcя к автоматич кому регулированию, в частности к системам термостатирования/ и может йлть Использовано для термостатирова ния кварцевых резонаторов, а также чувствительных элементов систем авто матического управления. Известно устройство для регулирования температуры, содержамее связан ные с источником питания мостовой пр образователь температуры, к измерите льной диагонали которого подключен переход база-эмиттер порогового тран зистора, ключевой транзистор, коллек тор которого подключен к базе выходного транзистора и через резистор к шине источника питания, нагрузку, включенну ю между коллектором выходного транзистора и шинойисточника питания l3 . Недостатками данного устройства являются низкая надежность, обусловленная нестабильностью температуры срабатывания за счет дрейфа напряжения на переходе база-эмиттер порогового транзистора, а также ненадежное запирание выходного транзистора. Известно также устройство для регулирования температуры, содержащее связанные с источником питания мое-. ТОБОЙ преобразователь температуры, к измерительной диагонали которого подключены входы операцнонного усилителя, ключевой транзистор, база которого через последовательно соединенные стабилитрон и резистор подключена к выходу операционного усилителя, а коллектор - к базе выходно го транзистора, в коллекторную ,цепькоторого включена нагрузка 2. . Недостатком этого устройства для регулирования температуры является также низкая надежность, обусловленная обрывом в цепи базы выходного транзистора при его запирании. Цель изобретения - повышение надежности . Поставленная цель достигается тем, что в устройство для регулирования температуры, содержйцее связанные с источником питания мостовой преобразователь температуры, к измерительной диагонали которого подключены входы операционного усилителя, основной ключевой транзистор, aiasa которого через последовательно -соединённые стабилитрон и резистор подключена к выходу операционного усилитегья, а коллектор - к базе выходного транзистора, в коллекторную цепь

которого включена нагрузка, введены дополнительные стабилитрон, резистор и ключевой транзистор противоположной проводимости по отношению к основному ключевому транзистору, причем база дополнительного ключевого транзистора через первый дополнительный резистор подключена к выходу операционного усилителя, коллектор - через второй дополнительный резистор соединен с коллектором основного ключевого. транзистора, а эмиттер через дополнительный стабилитрон подключен к одной шине источника питания и через третий дополнительный резистор к второй шине источника питания,

На чертеже схематически представлено предлагаемое устройство.

Устройство содержит мостовой преобразователь 1 температуры, измерительная диагональ которого подключена к входам операционного усилителя 2, основной ключевой транзистор 3, в коллекторную цепь которого включены последовательно соединенные второй дополнительный резистор 4 и дополнительный ключевой транзистор 5, и стабилитрон 6. При этом база дополнительного ключевого транзистора 5 через первый дополнительный резистор 7 и база основного ключевого транзистора 3 через последовательно соеяиненные резистор 8 и стабилитрон 9 соединены с выходом операционного усилителя 2, Катод дополнительного стабилитрона 6 соединен с плюсовой шиной источника питания, а анод соединен с эмиттером дополнительного ключевого транзистора 5 и через третий дополнительный резистор 10 с минусовой шиной источника питания. База выходногк транзистора 11 соединена с коллектором основного транзистора 3 а коллектор через нагрузку 12 соединен с плюсовой шиной источника питания.

Устройство работает следующим образом,.

При температуре термостатируемого объекта и связанного с ним преобразователя 1 ниже температуры регулирования мост разбалансйрован таким образом, что на его выходе появляется напряжение в полярности, указанной на фиг, 1. Это напряжение усиливается операционным усилителем 2. и потенциал его выходной клеммы Ugy, становится близким к потенциалу минусовойшины источника питания -Е, причем -Ug .j- - ЗВ, согласно техническим условиям на интегральные операционные усилители. При этом, стабилитрон 9 с выбранным напряжением стабилизации UCT- 7 ЗВ запирается, что обеспечивает отсечку базового тока управления и запирание основного ключевого транзистора 3. Одновременно через ограничительный резистор подается отрицательное напряжение на базу транзистора 5 р-п-р проводимости, и он открывается. Выходной транзистор 11 включается, и через нагрузку 12, являющуюся обмоткой обогрева термостатируемого объекта, протекает ток,

С повышением температуры преобразователь 1 сбалансируется (при достижении температуры регулирования) и ратем разбалансируется, но полярност напряжения на его выходе меняется на обратную. Это напряжение усиливается операционным усилителем 2-, и потенциал его выходной клеммы скачком изменяется до величины + Ug , близкой к потенциалу +Е плюсовой шины источника питания, причем Е - 2 - 3 В. Использование в устройстве дополнительно введенного стабилитрона б с напряжением стабилизации В дает возможность при данном выходном сигнале операционного усилителя 2 запереть дополнительный ключевой транзистор 5, что обеспечивает обесточивание коллекторной цепи ключевого транзистора 3, Дополнительный резистор 4 исключает сквозные токи при переключении транзисторов 3 и 5, Одновременно через ограничивающий рези стор 8 и пробитый стабилитрон 9 в цепи базы транзистора 3 протекает ток. Остаточное напряжение на ключевом транзисторе ,. имеет при этом .режиме минимально возможную величину

где - 2 - коэффициент инжекции; Ф - тепловой потенциал

(Ф-|- 25мВ при -ЬЕ );

oiY - коэффициент усиления п току транзистора в инверсном включении.

При , Практически величина UOCTсоставляет 5-20 мВ. Столь малая величина остаточного напряжени на ключевом транзисторе 3 обеспечивает надежное запирание выходного транзистора 11, который выключает то через нагрузку 12,

Дсшее температура термостатируемого объекта и, соответственно, преобразоЬатель 1 снижается и процесс регулирования температуры повторяется.

Формула изобретения

Устройство для регулирования температуры, содержащее связанные с источником питания мостовой преобразователь температуры, к измерительной диагонали которого подключены входы операционного усилителя, основной ключевой транзистор, база которого через последовательно соединенные стабилитрон и резистор под