Устройство для регулирования температуры Советский патент 1982 года по МПК G05D23/19 

1

Изобретение относится к автоматическому регулированию температуры и может быть использовано для управления термостатами различного назначения, в частности, в кварцевом резонаторе-термостате.

Известны устройства для регулирования температуры с объединенными нагревательно-измерительным мостом, работаклцие в ключевом режиме. Работа в ключевом режиме позволяет резко повысить КПД устройства и применить в выходном каскаде маломощный ключ 1 и 2.

Недостаток известных устройств состоит в сложности схем и наличии в них крупногабаритных частотно-избирательных элементов и трансфярматоров.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является устройство, содержащее измерительно-нагревательный мост, подключенный выходом к входам компаратора, а входом через тиристорный ключ к источнику питания и усилитель, подключенный к выходу компаратора 3.

Устройство может обеспечивать высокую точность регулирования, но его невозможно применить в маломощных термостатах, если весь регулятор необходимо также помещать внутри термостата. Так, например, в кварцевом резонаторе-термостате средняя регулируемая мощность составляет всего несколько сотен милливатт, а мощность, потребляемая только генератором на одно5 переходно.м транзисторе составляет 20- 30 мВт. Для того, чтобы схема терморегулятора, помещенная внутри стеклянного баллона кварцевого резонатора-термостата, не создавала «тепличного эффекта, т. е. , пос,Q тоянного неуправляемого перегрева, мощность, рассеиваемая в ней, не должна превыщать нескольких единиц милливатт.

Цель изобретения - повыщение КПД устройства.

Цель достигается тем, что в устройство

15 дополнительно введены интегрирующая и дифференцирующая RC-цепи, первый и второй ключевые транзисторы, причем вход интегрирующей RC-цепи подключен к источнику питания, а выход - к управляющему электроду тиристорного ключа, вход дифференцирующей RC-цепи подключен к выходу усилителя, а выход - к базе первого ключевого транзистора, коллектор которого соединен с анодом тиристорного ключа, цепь коллектор-эмиттер второго ключевого транзистора подключена параллельно конденсатору интегрирующей RG-цепи, а базак катоду тиристорного ключа. На чертеже приведена принципиальная электрическая схема устройства. Устройство содержит мостовой преобразователь температуры 1 с датчиком-нагревателем 2, подключенный к входам компаратора 3 и через тиристорный ключ 4 к источнику питания, усилитель 5 (транзистор) вход которого подключен к выходу компаратора 3, а выход - к дифференцирующей RC-цепи, состоящей из резистора 6 и конденсатора 7, первый ключевой транзистор 8, база которого подключена к выходу дифференцирующей RC-цепи, а коллектор - к аноду тиристорного ключа 4, интегрирующую цепь, состоящую из резистора 9 и конденсатора 10, вход которой подключен к источнику питапия, а выход - к управляющему электро;,у тиристорного ключа 4 и второй ключевой транзистор 11, переходом коллектор-эмиттер подк.люченный паралле.льпо конденсатору 10, а базой - к катоду тиристорпого ключа. Устройство работает следуюп1,им образом При включении источника питания i-faпряжение на конденсаторе 10 равно нулю, тиристорный ключ 4 закрыт, мостовой преобразователь температуры 1 и компаратор 3 обесточены, а транзисторы 5, 8 п 11 закрыты. Далее происходит заряд конденсатора 10 и как только напряжение па нем достигнет напряжения отпирания, тиристорный ключ 4 открывается и на мостовой преобразователь температуры 1 и компаратор 3 подается напряжение питания. Одновре.1енно при этом открывается транзистор И. разрян ается конденсатор 10. Мостовой преобразователь температуры 1 подключен к компаратору 3 таки.м образом, что если температура на датчике-нагревате.,те 2 ниже требуемой, то компаратор 3 закрыт. Проис ходит нагрев внутри термостата мощностью, выделяемой датчиком-нагревателем 2 и остальными элементами схемы (если схема размещена внутри термостатируемого объема). Как только температура внутри термостата достигнет зада П50го значения, баланс моста 1 меняет знак, компаратор 3 открывается, на входе усилителя 5 скачкообразное нанряжение дифференцируется RC цепочкой 6 и 7. Положительньсй импульс с выхода дифференциальной цепочк.и 6 и 7 открывает транзистор 8, который выключак тиристорный ключ 4. После вк.чючения Ti-;ристорного ключа 4 устройство возвращается в исходное состояние. Далее происходит заряд конденсато)а .10 и гфоцесс noinoряется. Таким образом, достигается выполнение гюстав, енной цели, а именно, если все элементы устройства размещены внутри термостатируемого объема, например, в баллоне резоматора-тер.мостата, когда происходит нагрев, вся мощность, рассеиваемая схемой устройства, используется для нагрева, но когда нагрев вык.лючен, все устройство обесточивается, га исключением интегрирующей .цепи 9 и 10. При использовании современных тиристоров, например, 2У107, ток заряда через резистор 9 может составлять величину, не превьипающую 0,1 мА, т. е. даже при напряжении питания равном 30 в мощность, рассеиваемая резистором 9, не превысит 3 .мВт. Это означает, что даже при сто.яь ма;1ой мощности, необходимой для нагрева термостата (300 мВт), КПД устройства составляет величину порядка , что позво.мит размсп.1ать ™бридную схему устройства внутри вакххмированчого баллона кварцевого резокатора-тсрмосгйтя. Устройство для ре у; ирова ия температуры, содержащее измернч-ельно-нагреватель ый мост, подключенный выходом к входам компаратора, а входом через тпристорный ключ к источни: у питания, и усилитель, подключенный к выходу компаратора, отличающееся тем, что, с лелью повышения КПД устройства, в него ввел.слы интегрирующая и дифференц|- рующая RC-iienn. первый и второй к.чючезые трччзисторы, причем вход интегрирующей НС-цепи подклЁОчен к источнику питания, а выход -- к управляющему .ту TiipkCTopHoro ключа, вхол диффег)е; цируЮ1дей С-цсг1и подключен к 5л;ходу у:;и;1ите;1Я, а выход к базе первого клк.чев(1го трапзист()р&, коллектор которого соединен с (дом ти;; исторного ключа, мегп- коллектор-Эл:итт1:) }пч)рого ключе-, вого Tpaii3dciopa подключр а парЕллелько К011де 1сатоп ин1Сг:)ируючц:; RC-neiiH, а база к катоду тиристорн(.):о ключи. Источники и ;формаци, принятые во вни1ланме экспертизе 1.Койн В. М. и Фромберг Э. М. Терморегулятор с генераторным преобразователем в переключений. Вопросы радиоэлерстооники, сер. ТРТО, 1967. №1, с. 108-ИЗ. 2.Ьиль:-:ср i А. ч Кейн 13, М. ИМПУЛЬСное регу,;л- рсЕание - eMiiepaTypbi малоинерUHOidHbix обьектов. --- «Измерительная тех