Устройство для регулирования температуры

 

Изобретение относится к системам регулирования температуры в замкнутом объеме например в электронных и гироскопических блоках, в бытовых электронагревательных приборах. Цель изобретения - повышение точности стабилизации заданной температуры, снижение уровня радиопомех в сети питания, повышение надежности устройства. Устройство содержит термочувствительный мост 3, первый компаратор 4, ключевой элемент 9, симистор 1, нагревательный элемент 2, резистивный делитель напряжения 6, 7, источник питания 13 с шинами питания 14, 15 и вновь введенные ограничитель напряжения 5, второй компаратор 8, второй ключевой элемент 10, резистор 11, конденсатор 12, источник питания выполнен с двуполярным выходом. 4 ил. я d 00 I- VO О н ы Ю

eft иг. 3

А у от источи, питан.

ЬЫУЈ

к конпараторуЧ

Ъьк1

Формула изобретения

А, от источн. питон.

Фиг. 4

<12> ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ к патенту Российской Федерации (22) 07.08.90

Комитет Российской Федерации по патентам и товарным знакам (2l) 4858059/24 (46) 27.02.96 Бюл. № 6 (72) Шифрин В.А., Рафалькес Б.М., Абезгауз Б.С., Шипяцкий М.Л., Гуревич И.И. (7l) Научно-производственный кооператив

"Элав" (73) Институт спектроскопии РАН, (56) Авторское свидетельство СССР N

1357932, кл. G 05D 23/19, 1986. Авторское свидетельство СССР N 1352468, кл. G 05D

23/19, 1986. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕГУЛИРОВАНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ (57) Изобретение относится к системам регулирования температуры в замкнутом объеме например в электронных и гироскопических блоках, в бытовых электронагрева(19) RU 1Ц 1819012 (1З) С (51) б G 05 D 23/19 тельных приборах. Цель изобретения повышение точности стабилизации заданной температуры, снижение уровня радиопомех в сети питания, повышение надежности устройства. Устройство. содержит термочувствительный мост 3, первый компаратор 4, ключевой элемент 9, симистор 1, нагревательный элемент 2, резистивный делитель напряжения б, 7, источник питания 13 с шинами питания 14, 15 и вновь введенные ограничитель напряжения 5, второй компаратор 8, второй ключевой элемент 10, резистор 11, конденсатор 12, источник питания выполнен с двуполярным выходом.

4 ил.

1819012

Изобретение относится к системам регулирования температуры в замкнутом объеме и может быть использовано в прецизионных термостатах, в частности, для регулирования и поддержания стабильной 5 температуры в электронных и гироскопических блоках, а также в бытовых электронагревательных приборах.

Целью изобретения является повышение точности стабилизации заданной тем- 10 пературы, снижение уровня радиопомех в сети питания, повышение надежности устройства, На фиг.1 представлена структурная схема устройства для регулирования температуры; на фиг.2 — временная диаграмма работы устройства; на фиг.3 — схема источника питания; на фиг.4- вариант принципиальной схемы термочувствительного моста.

Устройство для регулирования темпера- 20 туры содержит симистор 1, нагревательный элемент 2, термочувствительный мост 3, первый компаратор 4, ограничитель напряжения 5, первый и второй резисторы 6, 7, составляющие делитель напряжения, вто- 25 рой компаратор 8, первый токовый ключ 8, второй токовый ключ 10, формирователь импульсов допуска на третьем резисторе 11 и разделительном конденсаторе 12, источник питания 13, шины 14, 15 источника питания 30 переменного тока, резистор-задатчик температуры 16, терморезистор 17, четвертый, пятый резисторы 18, 19.

Источник питания 13 (фиг.3) содержит гасящий конденсатор 13,1, стабилитрон 35

13.2, 13.3, выпрямительные диоды 13.4, 13.5, конденсаторы 13.6, 13,7.

На фиг.2 обозначено: а — напряжение на входных шинах 14, 15. б — график изменения температуры; в — напряжение на входе пер- 40 вого компаратора; r — напряжение на выходе первого компаратора; д- напряжение на входе второго компаратора; е- напряжение на выходе второго компаратора 8; ж — импульсы на управляющем. электроде сими- 45 стора 1; э — напряжение на нагревательном элементе.

Термочувствительный мост 3, содержит (фиг.4) первый регулировочный резистор 20, шестой резистор 21, второй регулировоч- 50 ный резистор 22, седьмой резистор 23.

Устройство для регулирования температуры работает следующим образом..

При подаче напряжения питания нагревательный элемент 2 не включен, терморе- 55 зистор 17 измеряет температуру объекта, которая меньше заданной (фиг.2,6) с помощью резистора-задатчика температуры

16, при этом на вход первого компаратора 4 с диагонали моста 3 поступает такое напряжение (фиг,2,a) что компаратор 4 устанавливается в состояние отрицательного насыщения (фиг.2,r).

Ограничитель напряжения 5 не пропускает это напряжение на выход, образуя на выходе высокий импеданс. Переменное напряжение, поступающее на делитель из резисторов 6, 7 с точки их соединения поступает на неинверсный вход второго компаратора 8 (фиг.2,д) и на его выходе формируются прямоугольные двухполярные импульсы с крутыми фронтами (фиг.2,е), с частотой входного напряжения (фиг.2,а). По положительному фронту этих импульсов от- крывается транзистор 9, а по отрицательному фронту — транзистор 10. Импульс выходного тока через ограничительный резистор 11 и конденсатор 12 поступает на управляющий электрод симистор 1 (фиг.2,ж) и открывает симистор 1 по цепи анод-катод, падение напряжения на симисторе уменьшается до значения, близкого к нулю. Таким образом, нагревательный элемент 2 подключается к шинам питания 14, 15 и по нему протекает ток, нагревая элемент 2 (фиг.2,з).

При снижении положительной полуволны напряжения до нуля симистор 1 выключается по аноду.

При отрицательной полуволне напряжения питания аналогично включается транзистор 10 и через резистор 11 и конденсатор

12 импульс по отрицательному фронту включает симистор 1 по цепи управления, включая нагревательный элемент 2.

На следующих положительной и отрицательной полуволнах напряжения питания процесс включения и выключения симистора 1 повторяется.

Нагревательный элемент 2 нагревает объем, в котором терморезистор 17 измеряет температуру до тех пор, пока сопротивление терморезистора 17 не увеличится так, что термочувствительный мост 3 разбалансируется, и компаратор 4 установится в состояние положительного насыщения (фиг.2, н).

Ограничитель напряжения 5 пропускает положительный потенциал на вход второго компаратора 8, который входит в положительное насыщение и этим отключается от воздействия входного переменного напряжения с резисторов 6, 7. Транзистор 9 включается на время переходного процесса заряда конденсатора 12 и затем отключается, отключая цепь управления симистора 1.

Симистор 1 закрывается, на.нем падает все напряжение питания (фиг.2,э), и ток через нагревательный элемент 2 не протекает, нагревательный объем остывает. Через некоторое время температура, измеряемая

5 1819012

15 терморезистором 17, понизится до величины, при которой компаратор 4 устанавливается в состояние отрицательного насыщения, и вновь начинается процесс нагрева (фиг.2,б).

Предлагаемое устройство имеет повышенную точность поддержания заданной температуры эа счет постоянного двуполярного стабильного напряжения питания термочувствительного моста и компараторов.

Погрешность стабилизации температуры составляет 0,012; ; повышенную надеж. ность работы за счет формирования порогового отпирания симистора симметричными токовыми ключами, которые обеспечивают симметричный импульсный ток управления

Формула изобретения

I, УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕГУЛИРОВАНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ, содержащее термочувствительный мост с последовательно соединенными задатчиком температуры в одном плече и терморе-,25 зистором в другом плече, первый компаратор, входами подключенный к измерительной диагонали термочувствительного моста, резистивный делитель напряжения, первый токо- 30 вый ключ на р - и - р-транзисторе, положительно соединенные симистор, управляющим электродом подключенный к выходу формирователя импульсов запуска, и нагревательный элемент, под- З5 ключенные к шинам питания, источник питания, отличающееся . тем, что, с целью повышения точности стабилизации заданной температуры, снижения

40 уровня радиопомех в сети питания и повышения надежности, в устройство введены ограничитель напряжения, входом подключенный к выходу первого компаратора, второй компаратор, пер- 45 вым входом соединенный с общим выводом резистивного делителя напряжения и выходом ограничителя напряжения, а вторым входом - с шиной источника питания, второй токовый 50 ключ на n - р - n-транзисторе, база ковключением симистора при минимальном анодном напряжении, уменьшение времени включения и малое падение напряжения на симисторе; сниженный уровень радиопомех в сети питания за счет симметричного включения и выключения симистора на положительной и отрицательной полуволнах питающего напряжения импульсами тока в момент перехода кривой напряжения питания через нуль, что практически исключает наличие радиопомех в сети питания, исключает постоянную составляющую в сети питания и позволяет повысить КПД устройства; не создает в сети питания постоянной составляющей тока эа счет полной симметрии включения симистора токовыми ключами в импульсном режиме, торого объединена с базой р - и - ртранзистора и подключена к выходу второго компаратора, эмиттер - с эмиттером р - п - р-транзистора и подключен к входу формирователя импульсов запуска, шины питания подключены к первому и второму входам источника питания и выводам резистивного делителя напряжения, а первый и второй выводы источника питания подключены к входа питания термочувствительного моста, входам питания первого и второго компараторов и коллекторам р - ир- и и - р — п транзисторов токовых ключей.

2. Устройство по п.1, огпличающееся тем, что источник питания содержит первый конденсатор, соединенный одной обкладкой с первым входом источника питания, а другой обкладкой — с анодами первого стабилитрона и первого диода и катодом второго диода, катод первого стабилитрона соединен с катодом второго стабилитрона, анод которого соединен с вторым входом источника питания и обкладками второго и третьего конденсаторов, вторые обкладки которых соответственно соединены с катодом первого и анодом второго диодов, общие выводы которых являются выводами источника питания.

1819012 а

lip

Т

Фх

КОИ

И@к

Има4

Фи айп8

Фи.

Г вюзи у Жабр.

6В2)

Юых /

В к Z вхг

1819012

NOVA(.

maì

ixd к конла,оатару Ф

Фиг. 4

Составитель Л.Птенцова

Техред М.Моргентал Корректор В.Петраш

Редактор Т. Козлова

Заказ 1614

Тираж Подписное

НПО "Поиск" Роспатента

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

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