Терморегулятор Советский патент 1981 года по МПК G05D23/19 

(54) ТЕРМОРЕГУЛЯТОР изобретение относится к системам регулирования электрических и , магнитных величин и предназначается для работы преимущественно с миниатюрными малоинерционными термостатами, снабженньими нагревателями с поло жительньм ТКС. Особенно целесообразно использование предлагаемого термо регулятора при термостатироваиии объектов, очень чувствительных к динамической ошибке (периодическим ко лебаниям,}Гемпературы}, например квар цевых резонаторов. Известны терморегуляторы, в которых в качестве нагревателя и датчика используется один элемент, где в качестве такого элемента используется нить накала лампы 1 . В этой схеме напряжение питания прямоугольными импульсами переменной скважности от мультивибратора через ключевой каскад подается на диагонал термочувствительного моста, в одно из плеч которого нагреватель датчик. С другой диагоналц. моста напряжение разбаланса через низкочастотный фильтр и усилитель подается на мультивибратор, изменяя скважност генери1Ууш«ых им импульсов. Эта схема обладает рядом недостатков: при подаче напряжения питания нагревателя на диагональ моста для обеспечения удовлетворительной экономичности приходится делать мост резко несимметричным, что снижает его чувствительность н в конечном итоге снижает точность поддержания температуры; наличие низкочастотного фильтра, неизбежное при использовании в этом устройстве схемы управления скважностью импульсов питания, приводит к задержке между изменением состояния моста (разбаланса моста) и соответствующим изменением скважности питающего мост напряжения. При этс имеет место динамический выбег температуры при резком изменении величины напряжения пнтания или температуры окружающей среды; величина напряжения разбаланса моста зависит «е только QT его температуры, но и от скважности подаваемых на мост импульсов напряжения питания,что приводит к появлению положительной обратной связи. Эта положительная обратная связь несколько увеличивает точность поддержания температуры,однако при стремлении к дгшьнейшему повышению точности регулирования за счет увеличения коэффициента усиления усилителя терморегулятор может ,потерять устойчивость f.

Цель изобретения - повышение точности и КПД при упрощении терморегулятора.

Поставленная цель достигается тем что в терморегулятор, содержащий последовательно соединенные термочувствительный мост с датчиком-нагревателем в одном плече и усилитель, а также ключ и источник питания, к одним :выводам которого подключена входная диагональ термочувствительного моста введен импульсный генератор,управляющим входом связанный с выходом усилителя, а выходом - с управляющим ключа, через который датчикнагреватель подключен к другим выводам источника питания.

При этом напряжение подогрева подается непосредственно на нагреватель-датчик короткими прямоугольными импульсами через ключевой элемент,а измерение температуры нагревателядатчика путем измерения напряжения разбаланса моста производится в промежутке между импульсами подогрева, причем время появления очередного импульса напряжения питания нагревателя определяется состоянием термочувствительного моста после окончания предыдущего импульса подогрева.

На чертеже изображен предлагаемый терморегулятор.

Терморегулятор содержит термочувствительный мост 1 с датчиком-нагревателем 2, усилитель 3, импульсный генератор (с потенциальным управлением) 4 и ключ 5, а также источник питания (на чертеже показаны его выводы 6 и 7) .

Устройство работает следующим образом.

Пусть после окончания очередного импульса подогрева температура нагревателя 2 выше заданной. При этом напряжение разбаланса моста мало, и напряжение на выходе усилителя 3 ниже порога срабатывания генератора 4. Ключ 4 заперт, и напряжение на нагреватель не подается. Нагреватель 2 остывает, и напряжение на выходе усилителя 3 растет. Как только нагревател остынет до заданной температуры (напряжение разбсшанса моста достигнет

определенной величины), напряжение на выходе усилителя 3 станет равным порогу срабатывания генератора 4, и последний выдает короткий прямоугольный импульс, который откроет ключ 5, подающий напряжение на нагреватель 2. Знак напряжения на выходе моста во время нагрева совпадает со знаком разбаланса моста при перегреве (температурный коэффициент сопротивления датчика положительный), и напряжение на выходе усилителя во время нагрева меньше порога срабатывания генератора, поэтому генератор, отработав оди импульс, возвращается в исходное состояние, на чем заканчивается очередной цикл работы схемы.

Результаты испытаний терморегулятора подтверждают его высокие технико-экономические показатели.

Статическая ошибка термостабилизации в интервале внешних температур (-60)-(+60) -0,05°С;

Амплитуда колебаний температуры 0,001°С спри средней частоте колебаний 1 кГц);

КПД - 90%.

Формула изобретения

Терморегулятор, содержащий последовательно соединенные термочу ствительный мост с датчиком-нагревателем в одном плече и усилитель, а также ключ и источник питания, к одним выводам которого подключена входная диагональ термочувствительного моста отличающийся тем, что, с целью повышения точности и КПД терморегулятора, он содержит импульсный генератор, управляющим входом связанный с выходом усилителя, а выходом с управляющим входом ключа, через который датчик-нагреватель подключен к другим выводам источника питания.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Вильнер Г.А. и Кейн В.М. Импульсное регулирование температуры малоинерционных объектов. - Измерительная техника, 1970, 12, с. 4042 (прототип).