Устройство для регулирования и измерения температуры

 

Изобретение касается регулирования температуры и может быть использовано в микротермостатах. Устройство содержит транзисторный датчик - нагреватель, питающийся от источника тока, выходной сигнал которого усиливается первым дифференциальным усилителем (ДУ) и обеспечивает повышение помехоустойчивости за счет наличия соединенных последовательно с первым ДУ синхронного фильтра и синхронного детектора, а также четырех ключевых элементов и последовательно соединенных второго ДУ и усилителя постоянного тока, подключенного к коллектору транзисторного датчика нагревателя. При этом ключевые элементы работают попарно в противофазе, разделяя период измерения и регулирования температуры, а измерительный сигнал снимается с выхода синхронного детектора. 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИМ (5l) 4 G 05 D 23/19

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ

ПО ИЭОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4336511/24-2ч (22) 02.11,87 (46) 15.08.89, Бюл. 11 30 (71) Институт радиофизики и электро. ники АН АрмССР (72) P.À.Ñèìîíÿí и Д.Э.Торикян (53) 621.555.6(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

М 862124, кл. G 05 D 23/19, 1980, Авторское свидетельство СССР

У 1405036, кл. С 05 D 23/19, 1986. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕГУЛИРОВАНИЯ

И ИЗХЕРЕНИЯ ТЕМ1ЕРАТЯ Ы (57) Изобретение касается регулирования температуры и может быть ис-. пользовано в микротермостатах. Устройство содержит транзисторный датИзобретение относится к области регулирования температуры с применением электрических средств и может быть использовано в радиотехнических тепловых и других системах, в частности в системах термостатирования элементов в микросхемном исполнении, в микротермостатах различного назначения.

Целью изобретения является повышение помехоустойчивости и точности устройства.

На чертеже представлена схема описываемого устройства.

Устройство содержит транзисторный датчик-нагреватель 1, источник 2 тока, первый дифференциальный усилитель (ДУ) 3, синхронный детектор (СД) 4, генератор 5 импульсов, источник 6 (19) 8 (1И ЯД Я06 Al

2 чик-нагреватель, питающийся от источника тока, выходной сигнал которого усиливается первым дифференциальным усилителем (ДУ) и обеспечивает повышение помехоустойчивости за счет наличия соединенных последовательно с первым ДУ синхронного фильтра и синхронного детектора, а также четырех ключевых элементов и последовательно соединенных второго

ДУ и усилителя постоянного тока, подключенного к коллектору транзисторного датчика нагревателя, При этом ключевые элементы работают попарно в противофазе, разделяя период измерения и регулирования температуры, а измерительный сигнал снимается с выхода синхронного д тектора. 1 ил. опорного напряжения, усилитель 7 постоянного тока, первый 8, второй 9, третий 10 резисторы, переменный резистор 11, диод 12, синхронный фильтр

13, второй дифференциальный усилитель 14, первый 15, второй 16 третий

17, четвертый 18 ключевые элементы, выполненные, например, на полевых транзисторах (ПТ).

Устройство работает следующим образом.

Генератор 5 выдает на выходах два противофазных напряжения со скважностью 2 для управления ключами на полевых транзисторах 15 — 18, В первом полупериоде работы ПТ 15 и 16 закрыты, а ПТ 17 и 18 открыты. Тогда высокостабильный ток от источника 2 проходит через резистор 8 к общей шии точностью, формула изобретения

150! 0 не и смещает переход база — эмиттер транзисторного датчика-нагревателя 1 в прямом направлении. На одном входе ДУ 3 имеем сумму прямосмещенного напряжения и напряжения на резис— торе 8, а на втором — сумму напряжений на резисторах 9 и ll. На выходе

ДУ 3 получается разностнсе значение этих напряжений (прямоугольной фор- 10 мы). После СД 4 имеем отфильтрованное выпрямленное напряжение постоянного тока, величина которого пропорциональна температура р-п перехода база — эмиттер транзисторного датчика-нагревателя 1. В то же время на входе усилителя 7 имеем почти нулевое напряжение (ПТ 18 открыт) коллектор транзисторного датчиканагревателя 1 соединен с общей ши- 20 ной через открытый ПТ 17. Диод 12 смещен в обратном направлении и через него ток не проходит. . Во втором полупериоде работы транзисторы 15 и 16 открыты, а 17 и

18 закрыты. На один из входов ДУ 14 поступает напряжение с выхода СД 4, пропорциональное температуре транзисторного датчика-нагревателя 1, а на другой — выходное напряжение ис- 30 точника 6 опорного напряжения. Выходное напряжение ДУ 14 после усиления с помощью усилителя 7 подается к коллектору транзисторного датчика-нагревателя l через резистор 10, прямосме- 35 щенный диод 12 и резистор 8, откры— тый ПТ 17. Через переход база — коллектор транзисторного датчика-нагревателя 1 проходит ток и кристалл нагревается до установленного значения 40 температуры.

Таким образом, в одном полупериоде устройство работает в качестве термометра, измеряющего температуру транзисторного датчика-нагревателя I (вы-45 ходное напряжение ДУ 14 через ключ

18 замкнуто на общую .шину), коллектор транзисторного датчика-нагревателя 1 соединен с общей шиной через ПТ 17, диод 12 смещен в обратном направлении и ток не пропускает, фактически транзисторный датчик-нагреватель 1 включен в диодном режиме и через него протекает высокостабильный ток от источника 2 тока.

Во втором полупериоде транзисторный датчик-нагреватель 1 работает в режиме нагревателя и через него протекает ток, обусловленный величиной

06 4 напряжения разбаланса на входах ДУ !

4. Таким образом, при измерении температуры датчиком-нагревателем 1 имеется полная независимость показаний устройства от процесса регулирования температуры, когда в соответствии с напряжением источника 6 происходит регулирование и установление температуры кристалла транзисторного датчика-нагревателя 1.

Для калибровки всего устройства затворы ПТ .17 и 18 соединяются с общей шиной и транзисторы отпираются.

При этом выход ДУ 14 соединен с общей шиной через ПТ 18, а коллектор транзисторного датчика-нагревателя !в с общей шиной через ПТ 17, ПТ 15 и

16 модулируют ток через транзисторный датчик-нагреватель 1 температуры и через опорные резисторы 9 и 11.

Транзисторный датчик-нагреватель 1 помещается в среду с талым льдом, резистором 14 устанавливается нулевое значение напряжения на выходе

СД 4, после чего транзисторный датчик-нагреватель 1 помещается в среду со стабильной и известной температурой. Изменением коэффициента усиления ДУ 3 калибруется напряжение на выходе СД 4 до соответствующей величины, например, по показанию вольтметра постоянного тока, подключенного к измерительному выходу СД 4. Этим завершается калибровка термометрической части устройства. После калибровки затворы ПТ 17 и )8 подключаются к выходу генератора 5.

Поскольку зависимость выходного нанапряжения СД 4 от температуры линейна, то и источник 6 опорного напряже.ния может быть выполнен с линейной шкалой, Устройство обеспечивает регулирование и измерение температуры объектов с высокими помехоустойчивостью

Устройство для регулирования и измерения температуры, содержащее транзисторный датчик-нагреватель, источник тока, последовательно соединенные первый дифференциальный усилитель и синхронный детектор, генератор импульсов, источник опорного напряжения, усилитель постоянного тока, три резистора, переменный резистор и диод, причем выходы генератора импуль1006

Составитель Г.Крейман

Редактор А.Маковская Техред М.Ходанич Корректор М.Васильева

Заказ 4865/42 Тираж 788 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям ..ри. I KHT CCCp

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101

5 150 сов соединены с синхровходами синхронного детектора, о т л и ч а ю щ ее с я тем, что, с целью повышения помехоустойчивости и точности, устройство содержит синхронный фильтр, второй дифференциальный усилитель и четыре ключевых элемента, управляющие входы которых подключены к выходам генератора импульсов, один из выходов источника тока через первый резистор соединен с базой транзисторного датчика-нагревателя, эмиттер которого подключен к общей шине, а коллектор соединен с базой через последовательно соединенные третий резистор и диод, а также с выходом усилителя постоянного тока, связанного входом с выходом второго дифференциального усилителя, входы которого подключены соответственно к выходам источника опорного напряжения и синхронного .детектора, другой ныход источника постоянного тока через посл»довательно соединенные второй резистор и переменный резистср подключен к общей шине, входы первого дифференциального усилителя соединены с соответствующими выходами источников тока, а выход первого дифференцнально10 го усилителя соединен через синхронный фильтр с входом синхронного детектора, выходы генератора импульсов подсоединены к синхровходам синхронного фильтра, первый и второй

15 ключи подключены .параллельно соответствующим выходам источника постоянного тока, а третий и четвертый ключи — параллельно входу и выходу усилителя постоянного тока ссответ20 ственно, выход синхронного детектора является измерительным выходом устройства.