Изобретение относится к устройствам автоматического регулирования и предназначено для поддержания с высокой точностью температуры в термостате кварцевого генератора.
Известно устройство .для стабилизации температуры, содержащее интег рирующий усилитель, измерительный мост, регулирующий блок, нагреватель, пороговый элемент, ключ, вентильный элемент, ограничительный элемент tl.
. Нвдостатками данного устройства являются невысокая точность и низкое быстродействие..
Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является устройство регулирования, которое содержит два датчика температуры, расположенные у объекта регулирования и у нагревателя соответственно, переменный регулятор, два постоянных резистора, источник опорного напряжения, компаратор и последовательно соединенные ключевое устройство ивагреватель, первый вывод первого датчика соединен с первым выводом переменного резистора и с первым выводом первого резистора, второй вывод перемен ного резистора соединен, с первыми
выводами второго датчика и второгр постоянного резистора, вторые выво- ды датчиков соединены с одним полюсом источника постоянного напряжения а вторые выводы постоянных резисторов с другим, вывод движка переменного резистора соединен-с первым входом компаратора, а источник опор10ного напряжения - с , выход компаратора соединен с входом ключевого устройства.
Устройство работает следующим образом.
Напряжение первого датчика зави15сит от температуры объекта регулирова-; НИН,например кварцевого генератора, напряжение второго датчика зависит от температуры нагревателя. На движке резистора эти напряжения складываются в
20 определенной пропорции,зависящей от положения движка перменного резистора . На компараторе это напряжение сравниваетсяс напряжением на выходе источника опорного напряжения и компаратор с
25 ключевого устройства включает или выключает нагреватель. Если нагреватель разогревается до некоторой температуры, напряжение на входе компаратора сравнивается с опорным и нагреватель
30 .выключается. Когда тепло растечется по термостату и температура второго датчика уменьшится,нагреватель вновь включится. Так продолжается до тех пор, пока температура объекта регули рования не достигнет, необходимой величины. Тогда компаратор выключает нагреватель с помощью Первого датчика, избирая положение движка резисто ipa, можно суммировать напряжение на датчиках в определенной пропорции, и, таким образом, задавать режим 2 Недостатками известного устройства являются низкая точность и сложность в настройке. Действительно, на вход компаратора поступает только часть напряжения с датчиков, что соответствует уменьшению крутизны входной характеристик датчиков (вольт/град). Например, если необходимо иметь небольшой перегр нагревателя, то движок переменного резистора должен находиться ближе к второму датчику. При этом уменьшается вес сигнала с датчика в общем сиг нале, поступающем на компаратор. Фак тически слежение,за температурой про изводится не на объекте регулирования, а в некоторой фиктивной точке, находящейся меяоду датчиками, положение которой определяется положением движка переменного резистора. Кроме этого,выбор положения движка возможе лишь в лабораторных условиях, поскольку о,н в конечном счете определяет точность термостатирования. С дру гой стороны, при изменякадихся внешни условиях для поддержания постоянной точности термостатирования необходимо положение движка изменять, что создает неудобства. Цель изобретения - повышение точности термостабилизатора. Поставленная цель достигается тем, что в термостабилизатор, содержащий два термодатчика, размещенные соответственно на нагревателе И на объекте термостабилизации и включенные в смежные плечи моста, в другие смежные плечи которогоподключены задающие резисторы, а во входную диа гональ - источник постоянного напряжения, компаратор, к первому входу КОТОРОГО подключен выход источника опорного напряжения, а также последо вательно соединенные ключевой элемент и нагреватель, введены второй и третий компараторы с соответствуввдими источниками опорного напряжения ма их первых входах и элементы И НЕ, причем выход первого элемента И- НЕ соединен с входом ключевого элемента, выход второго элемента Й-НЕ соединен с первым входом первого элемента И-НЕ, второй вход, которого соединен х; выходом Первого компаратора, второй вход которого подключен к выходной диагонали моста в точке подсоединения к ней термодатчика, размещенного на нагревателе, первый вход второго элемента И-НЕ соединен о вы- ходом второго компаратора, второй., дход которого связан с вторым входом первого компаратора, а второй вход второго элемента И-НЕ - с выходом третьего компаратора, второй вход которого подключен к выходной диагонали моста в точке подсоединения термодатчика, расположенного на термостабилизируемом объекте. На фиг.1 изображено предлагаемое К стройство; на фиг.2 - диаграмма его работы. Устройство содержит задающий резистор 1, термодатчик 2, задающий резистор 3, термодатчик 4, включенные по хеме моста. Источники 5-7 опорного напряжения, п.ервый, второй, третий компараторы 8-10, второй и элемент И-НЕ 11 и 12, последовательно соединенные ключевой элемент -13 и нагреватель 14,вход ключевого элемента 13 соединен с выходом элемента И-НЕ 12, первый вход которого соединен с выходом компаратора 8, а второй вход - с выходом элемента И-НВ 11, Первый вход которого соединен с выходом- компаратора 9, а второй - с выходом компаратора 10, первый вход компаратора 9 соединен с первым выводом термодатчика 2 и с первым выводом постоянного резистора 1, первый вход компаратора 10 соединен с первым выводом резистора 3 и первым выводом термодатчика 4, вторые выводы термодатчиков соединены с одним полюсом источника 15 напряжения, а в.торые выводы резисторов 1 и 3 - с другим, вторые входы компараторов 8-10 соединены с источниками 5-7 опорных напряжений соответственно. Термодатчик 4 размещен на объекте регулирования, а термодатчик 2 - у нагревателя 14. Устройство работает следующим образом. Напряжение с термодатчика 2, пропорциональное температуре нагревателя 14,поступает на входы «омпараторов 8 и 9, а напряжение, пропорциональное температуре объекта термостабилизации, поступает с термодатчика 4 на вход компаратора 10. Опорные напряжения на источниках 5-7 установлены так что компаратор 8 срабатывает, если нагреватель 14 охлажден до температуры t (фиг.2), сраба-i тывание происходит из логической единицы в логический ноль, если температура нагревателя выше некоторой температуры i..- компаратор 10 срабатывает из логической единицы в логигический ноль при достижении темпера туры объекта регулирования, равнойЬз, которую нужно поддерживать на данном уровне. При этом опорные напряжения выставляются таким образом. что -t t, i элементы И-НБ 11 и что t t, t2 , элв1 12 реализуют функцию Z , где 2 -.выход схемы И-НЕ 12; . х - первый вход схемы И-НЕ 12; первый вход схемы И-НЕ 11 второй вход схемы И-НВ 11. ПрИ:2 1 ключевой элемент 13 BKJB04a ет нагреватель 14, при z,- Q нагреватель 14 выключен. При резком изменении внешней температуры, например при похолодании, первым охлаждается нагреватель 14, расположенный обычно на метсшлическом цилиндре, внутри которого находится объект терместабилизации. Когда температура нагревателя -14 понижается до величины t, срабатывает компаратор 8 () и включается нагреватель () независимо от температу объекта термоста 1билизации ( при независимо -«с xgH Xj). Если,наоборот, нагреватель 14 перегревается и достигает температуры- ,, компаратор 9 выключает его, Дс1же если объект термост&билизации еще не нагрелся до температуры tj ( при любом Xj). Если температура нагревателя 14 лежит в пределах между -t и ) , то нагревателем управляет ком паратор 10 (при x ) . Темпе ратура tJ задается источником 7 опор ного напряжения и выбирается исходя из требований к объекту термостабили зации. Температуры i и 2 ся качеством термостабилиэации и теп ловой инерцией всей конструкции термостата в -целом и не зависят от .коле баний температуры внешней среды. Тем пературы .-(И -t2 задаются источниками 5 и б опорного напряжения соответ ственно. Положительным эффектом предлагаемого устройства является повышение точности термостабилизации. Действительно, термодатчики подключены непосредственно к входам компараторов без каких-либо делителей или регуляторов , поэтому выходные характеристи ки компараторов имеют максимально возможную крутизну, что и приводит к увеличению точности. Кроме этого, исключается возможность перегрева 4агревателя и объекта регулирования, так как если датчик находится у объекта регулирования,то когда объект прогревается до заданной температуры нагреватель оказывается нагретым до более высокой температуры. Тепло, распространяющееся от нагревателя,уж после его выключения может перегреть объект. Кроме этого, даже при стабилизированной температуре нагревателя -существует опасность перегрева из-за внутренних активных элементов объекта термостатирования (например, мощость рассеиваемая на резисторах)-. При хорошей термоизоляции это оказывается существенным. Предлагаемое устройство исключает перегрев нагревателя и объекта регуирования, обладает более высокой (в 4-5 раз) по сравнению с известным точностью. Помимо этого, благодаря независимым компараторам значительно упрощается подстройка терморегулятора, при этом настройка сохраняется в различных внешних условиях. Устройство легко может быть перестроено, поэтому его можно применять в различных конструкциях термостатов, не меняя принципиальной схемы. Формула изобретения Термостабилизатор, содержащий два ермодатчика, размещенные соответстенно на нагревателе и на объекте ермостабилизации и включенные в смежные плечи моста, в другие смежные плечи которого подключены задаьхдие резисторы, а во входную диагональ - источник постоянного напряжения,компаратор, к первому входу которого подключен выход источника опорного напряжения, а также последовательно соединенные ключевой элемент и нагреватель, о тличающийся тем, что, с целью повыаения точности термостабилизатора, в него введены второй и третий компараторы с соответствующими источниками опорного напряжения на их первЕЛХ входах и элементы И-.. НЕ, причем выход первого элемента И-НЕ соединен с входом ключевого элемента , выход второго элемента И-НЕ соединен с первым входом первого элемента И-НЕ,второй вход которого соединен с выходом первого компаратора , второй вход которого подключен к выходной- диагонали моста в точке . подсоединения к ней термодатчика, размеченного на нагревателе, первый вход второго элемента И-НЕ соединен с выходом второго компаратора, второй вход которого связан с вторым входом первого компаратора,а второй вход второго элемента Н-НЕ - с. выходом третьего компаратора, второй вход которого подключен к выходной диагонали моста в точке подсоединения термодатчика, размещенного на термо стабилизируемом объекте. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР 781784, кл. G 05 D 23/24, 1979. 2.Авторское свидетельство СССР № 798758, кл. G 05 D 23/19, 1979 (прототип).
