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

Изобретение относится к устройствам для регулирования температуры с использованием электрических средств с помощью термочувствительных элементов, сопротивление которых зависит от температуры, и предназначенных для использования в радиотехнической и приборостроительной промышленности для термостатирования приборов, в сельском хозяйстве на животноводческих фермах, в устройствах для напольного обогрева животных. Известно устройство для регулирования температуры, содержащее подсое диненную к источнику питания переменного тока последовательную цепь, состоящую из индуктивного элемента, нагревателя, тиристора, и цепь управ ления, состоящую из трансформатора, диода, сглаживающего фильтра, мостовой схемы, содержащей терморезистор с резисторами и транзисторы. Цепь управления тиристором питается от дополнительного источника питания, напряжение которого превышает напряжение, при котором открывается тиристор. При изменеиии сопротивления терморезистора сигнал разбгшаиса моста, усиленный транзистором, цепь база - эмиттер которого подключена к диагонали моста, поступает на тран- , зистор, цепь эмиттер-коллектор которого подключена параллельно управляющему электроду и катоду тиристора через индуктивный элемент и в положительный полупериод открывает его, шунтируя управляющий переход тиристора, последний закрывается, прекращая питание нагревателя 1J. Недостатком этого устройства является сложность схем управления, требующих наличия трансформатора, диода, сглаживающего фильтра. Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является устройство, содержащее тиристор, включенный в цепь нагревательного элемента, диод, делитель напряжения, состоящий из резистора и терморезистора, соединенных последовательно и подключенных к средней точке делителя напряжения, динистор, катод которого соединен с управляющим , электродом тиристора, анод которого под)слючен к аноду диода, соединенного с делителем напряжения и с источником питания 2. Недостатком такого устройства является сложность при двухполупериодном питании нагревателя. Для двух полупериодного питания требуется либо включение последовательно с нагревателем двух встречно-параллел но включенных устройств для регулирования температуры, что требует установки двух терморезисторов, либ подключение устройства для регулирования температуры к диагонали выпрямительного моста, другая диагона которого подключена через нагреватель к источнику питания, что требу ет установки дополнительно четырех силовых диодов. Кроме того, в известном устройстве терморезистор-делителя напряже ния периодически подвергается большим тепловым нагрузкам. Это уменьша надежность работы устройства и точность регулирования температуры. Та в момент достижения заданного значе ния температуры через херморезистор делителя напряжения протекает ток, равный току управления тиристором, который, например, для кремниевых триодных тиристоров средней мощност типа Ку 202 находится в интервале (50-300) А, а напряжение на терморезисторе делителя напряжения чуть меньше напряжения включения динистора, минимальное напряжение включения которого, например кремни вых динисторов малой мощности типа КН 102 А, равно 20 В. Тогда теплова нагрузка терморезистора делителя напряжения, определяемая как мощнос рассеяния будет равна . (50-300) . 10 1-6 Вт, (1 где и - напряжение на терморезистор делителя напряжения; CF - ток через терморезистор делителя напряжения. Ограничение мощности рассеяния применяемых терморезистор в при вер нем значении заданной температуры по ГОСТ 10688-75 находитсяв пределах не более 0,3-0,5 мВт, Из формулы (1) видно, что мощность рассеяни терморезистора в момент достижения заданного значения температуры превышает максимальную мощность рассея ния применяемых терморезисторов до шести раз. Такая периодическая тепло вая перегрузка терморезистора приводит к погрешности регулирования температуры из-за нагрева его током управления, а также и преждевременному его разрушению. Цель изобретения - упрощение, повышение надежности и точности устройства. Поставленная цель достигается тем, что устройство, содержащее терморезистор, нагреватель, подключенный через встречно-параллельно включенные тиристоры к источнику переменного напряжения, и динисторы подключенные катодами к управляющим электродам тиристоров, с анодами. соединенными с катодами выпрямительных диодов через ограничивающий резистор друг к другу, причем аноды выпрямительных диодов связаны с катодами тиристоров, содержит подключенный между катодами тиристоров резистивный делитель напряжения,первый и второй управляющие транзисторы и диоды, подключенные катодами к базам управлякедих транзисторов, а анода и - к терморезистору, другим концом связанному со средней точкой делителя напряжения, причем эмиттеры первого и второго управлякядих транзисторов подключены к катодам тиристоров, а коллекторы - к анодам динисторов. Кроме того, устройство содержит шунтирующие диоды, подключенные параллельно одному из резисторов каждого плеча делителя напряжения. На чертеже изображено устройство для регулирования температуры. Устройство содержит встречно-параллельно включенные тиристоры 1 и 2, включенные в цепь нагревателя 3, динисторы 4 и 5, катоды которых соединены с управляющими электродами тиристоров 1 и 2, а аноды соединены через ограничивающий резистор 6 между собой, выпрямительный диод 7, первый управляющий транзистор 8. Анод выпрямительного диода 7 и змиттер первого управляющего транзистора 8 подключены к катоду тиристора 1, а катод выпрямительного диода и коллектор первого управляющего транзистора 8 - к аноду динистора 4. Устройство для регулирования температуры содержит также выпрямительный диод 9 и второй управляющий транзистор 10, Анод выпрямительного диода 9 и эмиттер второго управляющего транзистора 10 подключены к катоду тиристора 2, а катод выпрямительного диода 9 и коллектор второго управляющего транзистора 10 - к аноду динистора 5, Аноды диодов 11 и 12 через терморезистор .13 соединены со средней точкой реэистивного делителя 14 напряжения, а катоды - с базами первого и второго управляющих транзисторов 8 и 10. Терморезистор 13 помещен в рабочий, объем нагревательного устройства. Часть сопротивления в обоих плечах резистивного делителя 14 напряжения зашунтировано диодами 15 и 16, аноды которых подключены к средней точке делителя напряжения, Устройство работает следукяцим образом. При подключении к источнику 17 переменного напряжения через выпрямительный диод 7, ограничивающий резистор 6 и-управлякиций транзистор 10, протекает ток. Происходи - деление напряжения источника питания между ними. Одиов| еменно через резистивный делитель 14 напряжения, терморезистор 13, диод 12, цепь база - эмиттер второго управляющего транзистора 10 протекает ток. Диод 16 шунтирует часть сопротивления резистивного делителя 4 напряжения, что уменьшает напряжение между средней точкой делителя напряжения и эмиттером второго управляющего транзистора 10, Это напряжение практически равно падению напряжения на т,рморезисторе 13. Напряжение между коллектором и эмиттером второго управляющего транзистора 10 определяется током через термореэистор 13, Когда напряжение между коллектором и эмиттером второго управляющего транзистора 10 достигает напряжения включения динистора 5, последний включается,и через тиристор 2 и нагреватель 3 протекает ток. В следующий полупериод через выпрямительный диод 9, ограничивающи резистор 6 и первый управляющий транзистор 8 протекает ток. Одновременно через резистивный делитель 14 напряжения, терморезистор 13, диод 11, цепь база - эмиттер первого управляющего 1-ранзистора 8 протекает ток. Диод 15 шунтирует часть сопротивлени резистивного делителя 14 напряжения, что уменьшает падение напряжения на терморезисторе 13с Напряжение между коллектором и эмиттером первого управляющего транзистора 8 определяется током через терморезистор 13. При достижении этим напряжением величины напряжения включения динистора 4, последний включается и через нагреватель 3 протекает ток обратной полярности. При протекании тока на нагревателе 3 происходит выделение тепловой мощности, под действием которой повышается температура в рабочем объеме нагревательного устройства. Сопротивления терморезистора 13 начинает уменьшаться, а следовательно, уменьшается падение напряжения между коллектором и эмиттером первого и второго управляющих транзисторов 8 и 10. Увеличивается угол включения тиристоров. Повышение температуры в рабочем объеме нагревательного устройства происходит до тех пор, пока максимальное напряжениемежду коллектором и эмиттером первого и второго управляющих транзисторов В и. 10 не станет меньше напряжения включения динисторов 4 и 5. Тиристор 1 и 2 не включаются. Ток через нагревательный элемент не протекает. Температура-в рабочем объеме нагревательного устройства начинает понижаться, а сопротивление терморезистора 13 - увеличиваться. Падение напряжения между коллектором и эмиттером первого и второго управляющих транзисторов В и 10 достигает напряжения включения динисторов 4 и 5, При их включении вкл очаются тиристор 1 и 2, и через нагреватель протекает

ток. Увеличение температуры в рабочем объеме нагревательного устройства вызывает уменьшение сопротирленил терморезистора 13, и весь процесс повторяется.

Применение устройства для регулирования температуры упрощает устройство, позволлйт просто управлять с двумя тиристорами, включенными встречно-параллельно, с помощью одного терморезистора. При этом схема

0 правления тиристорами не требует вторичного источника для питания схемы управления, трансформаторов, для гальванической развязки цепей уп1эавления тиристорг ми. Схема управ5ления проста в изготовлении и малогабаритна. Терморезистор устройства не подвергается большим тепловым перегрузкам, так как через него протекает только ток управления транзис0торами.

Введение шунтирующих диодов в делитель напряжения позволяет уменьшить падение напряжения на терморезисторе, то также уменьшает перегрев терморезистора током управления, про5текающим через него.

Кроме того, устройство для регулирования температуры позволяет применять терморезисторы с большим

0 номинальным сопротивлением, а также вместо терморезистора в качестве датчика температуры - контактные термометры с током управления до 50-10 без изменения схемы, что рас5 .ширяет область .применения устройства.

Формула изобретения

1. Устройство для регулирования

0 температуры, содержащее терморезистор, нагреват.ель, подключенный через встречно-параллельно включенные тиристоры к источнику переменного напряжения, и динисторы, подключенные

5 катодами к управляющ 1м электродам тиристоров, с анодами, соединенными с катодами выпрямительных диодов через ограничивающий резистор друг к другу, причем эноды выпрямительных

0 диодов связаны с катодами тиристоров, отличающееся тем, что, с целью упрощения, повышения надежности и точности устройства, оно содержит подключенный между катодами

5 тиристоров резистивный делитель напряжения, первый и второй управляющие транзисторы и диоды, подключенные катодами к базам управляющих транзисторов, а анодами к терморезистору, другим концом связанному со средней

0 точкой делителя напряжения, причем эмиттеры первого и второго управляющих транзисторов подключены к катодёпл тиристоров, а коллекторы - к ааодам дииисторов.

2«Устройство по п. 1, о т л ичаюцееся тем, что око содержит шунтир/юсцие диоды, подключенные параллельно одному из резисторов каждого плеча делителя напряжения.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Патент Японии 48-3798,

кл. 54/7/1121, 54/7-С 122, опублик. 1973.

2.Авторское свидетельство СССР

317048, кл. G 05 D 23/24, опублик. 1970 (прототип).

-CZM-CD

/ЙГП

17