Устройство для регулирования температуры
Изобретение может быть использовано для автоматического поддержания температуры различных объектов, содержащих электронагревательные элементы. Цель изобретения - повышение точности регулирования . Устройство содержит датчик 9 и задатчик 10 температуры; последовательно соединенные элемент сравнения 7 и генератор импульсов запуска 6, связанный с управляющим входом тиристорного ис
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСГ1УБЛИК (я)ю G 05 О 23/19
ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ
ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР)
1 ° . °
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ .
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4802751/24 (22) 19.03.90 (46) 23,08.93. Бюл, М 31 (71) Специализированное конструкторскотехнологическое бюро твердотельной электроники с опытным производством
Института прикладной физики АН МССР (72) Б.А. Шиян и Н,M.Oëèôåðåíêî (56) Авторское свидетельство СССР
М 1318999, кл. G 05 О 23/19, 1985.
Авторское свидетельство СССР
% 1247850, кл, G 05 0 23/24, 1984.,„5U„„1835540 Al
2 (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕГУЛИРОВАНИЯ
ТЕМПЕ РАТУРЫ (57) Изобретение может. быть использовано для автоматического поддержания темпера туры различных объектов, содержащих электронагревательные элементы. Цель изобретения — повышение точности регулирования. Устройство содержит датчик 9 и задатчик 10 температуры; последовательно соединенные элемент сравнения 7 и генератор импульсов запуска 6, связанный с управляющим входом тиристорного ис1835540
15
25
35 полнительного элемента 4; формирователь пйтающих импульсов 5; выпрямительный мост 2; нагреватель 3 и источник тока 11.
Выпрямительный мост 2 включен входными выводами в сеть переменного тока 1, а выходными выводами связан с последовательно соединенными нагревателем 3 и тиристорным исполнительным элементом 4, параллельно которому подключен формирователь питающих импульсов. Выходы последнего соединены с шинами питания генератора импульсов запуска 6, а задатчик температуры 10 выполнен в виде переменного резистора. В устройство введен токоИзобретение относится к автоматическому регулированию и может быть использовано для автоматического поддержания температуры различных объектов. содержащих электронагревательные элементы.
Целью изобретения является повышение точности регулирования, На фиг.1 показана структурная схема устройства для регулирования; на фиг.2— принципиальная схема устройства.
Устройство для регулирования температуры содержит источник переменного тока
1, выпрямительный мост 2, включенный входными выводами в сеть переменного тока 1, а выходными выводами соединен с последовательно соединенными нагревателем 3 и тиристорным исполнительным элементом 4, параллельно которому подключен формирователь питающих импульсов 5, выходы которого соединены с шинами питания генератора импульсов запуска 6, элемент сравнения 7, токозадающий резистор 8. датчик температуры 9, задатчик температуры 10 и источник тока 11, Формирователь питающих импульсов 5 выполнен,; на резисторе 5.1, один вывод которого подключен к аноду тиристорного исполнительного элемента 4, а другой соединен с катодом стабилитрона 5,2, анод которого соединен с катодом тиристорного исполнительного элемента 4, Генератор импульсов запуска 6 состоит из резистора 6.1, один вывод которого соединен с катодом стабилитрона 5.2. а другой со второй базой однопереходного транзистора 6.2, первая база которого подключена к электроду тиристорного исполнительного элемента 4 и вывОду резистора 6.3, второй вывод которого соединен с катодом тиристорного исполнительного элемента 4. Эмиттер одноперезадающий резистор 8. элемент сравнения 7 выполнен в виде токового зеркала, а датчик температуры 9 — в виде полупроводникового диода. соединяющего эмиттер выходного транзистора токового зеркала с одной иэ шин питания, подключенной через переМенный резистор к эмиттеру задающего транзистора токового зеркала, коллектор которого через источник тока 11 подключен к другой шине питания. Последняя связана через токозадающий резистор 8 с эмиттером выходного транзистора токового зеркала, коллектор которого является выходом элемента сравнения. 2 ил. ходного транзистора 6,2 соединен с резистором 6.4 и с выводом конденсатора 6.5.. второй вывод которого подключен к катоду тиристорного исполнительного элемента 4. а второй вывод резистора 6.4 подключен к . катоду стабилитрона 5.2.
Элемент сравнения 7 выполнен в виде токового зеркала на транзисторах 7.1 и 7.2, а датчик температуры 9 выполнен в виде полупроводникового диода, соединяющего эмиттер выходного транзистора 7.1 токового зеркала с одной из шин питания, соединенной через переменный резистор 10 с эмиттером задающего транзистора 7.2 токового зеркала, коллектор которого через источник тока подключен к другой шине питания, связанной через токозадающий резистор 8 с эмиттером выходного транзистора 7.1 токового зеркала.
Коллектор транзистора 7.1 соединен с эмиттером однопереходного транзистора
6.2, Источника тока 11 состоит из полевого транзистора 11.1 и резистора 11.2. Базы транзисторов 7.1 и 7.2, а также коллектор транзистора 7.2 подключен ко второму входу выводу резистора 11.2 и к затвору полевого транзистора 11.1, исток которого соединен с первым выводом резистора 11,2, а сток — к катоду стабилитрона 5,2, Устройство работает следующим образом.
Переменное напряжение от источника переменного тока 1 поступает на вход выпрямителя 2, с выхода которого выпрямленное пульсирующее напряжение подается на последовательно включенные нагреватели
3 и тиристорный исполнительный элемент 4.
Формирователь импульсов питания 5 вырабатывает напряжение питания, поступающее на генератор импульсон запуска 6 и
1835540 элемент сравнения 7, равное напряжению стабилизации стабилитрона 5.2. Резистор
5.1 служит для ограничения тока стабилитрона 5.2, Под воздействием импульса на- . пряжения питания через резистор 6.4 5 заряжается конденсатор 6.5, т.е. напряжение эмиттер-база 1 однопереходного транзистора 6.2 растет по экспоненте, и. достигнуты величины, равной коэффициенту, умноженному на напряжение. между базой 2 и базой 1, переход эмиттер-база 1 открывается и конденсатор 6.5 разряжается через переход эмиттер-база 1 и резистор
6.3, импульс напряжения с которого открывает тиристорный исполнительный элемент
4, который закрывается к концу каждого полупериода напряжения питания, когда ток через тиристор 4 станет меньше тока удержания. Когда ток разряда конденсатора
20
6.5 снижается до определенного значения, транзистор 6.2 закрывается. Коэффициент, равный 0,5-0,85, называется коэффициентом передачи, причем он не зависит ни от напряжения питания, ни от окружающей
25 температуры и определяется только конструкцией самого прибора, резистор 6.1 служит для более высокой стабилизации напряжения выключения транзистора 6.2.
Транзистор 7.1 токового зеркала, шун30 тирующий конденсатор 6.5, находится в зависимости от разницы потенциалов на его базе и эмиттере, в открытом состоянии, активном режиме или в закрытом состоянии.
В первом случае напряжения эмиттер-база
1 транзистора 6,2 не достигает величины 35 открывания и тиристорный исполнительный элемент 4 остается закрытым. Во втором случае импульс запуска формируется с задержкой, что позволяет осуществлять
40 фазовую регулировку, в третьем случае тиристорный исполнительный элемент 4 открывается с небольшой задержкой. пропорциональной постоянной времени заряда конденсатора 6.5 через резистор 6,4.
50 задается резистором 8. Напряжение на базе транзистора 7,1 складывается из найряжений на прямосмещенном переходе базаэмиттер транзистора 7.2 и напряжения на резисторе 10, выполняющего роль задатчика температуры. На полевом транзисторе 55
11.1 и резисторе 11,2 выполнен источник постоянного тока, на вход которого подается импульс напряжения питания, а выход.соединен со вторым плечом токовОго зеркала.
Напряжение на эмиттере транзистора 7,1. 45 задается прямым падением напряжения на диоде 9, который является датчиком температуры с отрицательным температурным коэффициентом. Рабочий ток через диод 9
Следовательно, через резистор 10, при подаче импульсов питания протекает постоянный ток, не зависящий от температуры окружающей среды и создающий падение напряжения на резисторе 10, которое является опорным для схемы сравнения, выполненной на транзисторах 7.1 и 7.2. причем изменение температуры окружающей среды в диапазоне, допустимом для транзисторов 7.1 и 7.2 ° практически не влияет на .работу схемы сравнения, т.к. транзисторы токового зеркала согласованные, т.к. изменение коэффициентов передачи тока от температуры у обоих транзисторов одинаковые.
При температуре на объекте терморегулирования ниже заданной падение напряжения на прямосмещенном переходе диода
9 выше, чем на задающем резисторе 10, транзистор 7.1 закрыт и тиристорный исполнительный элемент 4 открывается с большой задержкой. При приближении тем-. пературы объекта к заданной транзистор 7.1 переходит в активный режим работы, частично шунтируя конденсатор 6.5, что приводит к увеличению угла открывания ,тиристорного исполнительного элемента 4, и следовательно, к уменьшению выделяемой мощности на нагревателе 3.
Для увеличения коэффициента передачи схемы сравнения вместе одного диода 9 в качестве датчика температуры можно использовать несколько последовательно включенных диодов или же транзистор, у которого переходы коллектор-эмиттер и база-эмиттвр шунтировайы сопротивлениями.
Количество диодов в первом случае и величины сопротивлений в другой должны быть такими, чтобы падение напряжения на датчике температуры не превышало напряжение открывания транзистора 6.2.
Таким образом, устройство имеет высокую температурную стабильность, обеспечивает высокую точность регулировки температуры за счет использования в качестве схемы сравнения токового зеркала на согласованной паре транзисторов, питаемого от термостабильного источника постоянного тока.
Формула изобретения
Устройство для регулирования температуры, содержащее датчик, и задатчик температуры. последовательно соединенные элемент сравнения и генератор импульсов запуска, соединенный с управляющим входом тиристорного исполнительного элемента, формирователь питающих импульс в, выпрямительный мост, нагреватель и источник тока, причем выпрямителъный мост включен входными выводами в сел, пере1835540
Составитель С, Попова
Редактор А. Козлова Техред M.Moðãåíòàë Корректор В. Петраш
Заказ 2982, Тираж Подписное
ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР
113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5
Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул,Гагарина, 101 менного тока, а выходными выводами соединен с поСледовательно соединенными нагревателем и тиристорным исполнительным элементом, параллельно которому подключен формирователь питающих импульсов, выходы которого соединены с шинами питания генератора импульсов запуска, а задатчик температуры выполнен в виде переменного резистора, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повйшения точности, устройство содержит токозадающий резистор, элемент сравнения выполнен в виде токового зеркала, а датчик температуры выполнен в виде полупроводникового диода, соединяющего эмиттер выходного транзистора токового зеркала с одной из шин питания, 5 соединенной через переменный резистор с эмиттером задающего транзистора токового зеркала. коллектор которого через источник тока подключен к другой шине питания, связанной через токозадающий резистор с
10 эмиттером выходного транзистора токового зеркала, коллектор которого является выходом элемента сравнения.