Устройство для регулирования температуры

 

Изобретение относится к регулированию температуры и используется в электрорадиотехнических системах. В устройство, содержащее последовательно включенные термочувствительный узел (ТУ) (1), усилитель (2) с переключательной характеристикой компаратора и нагреватель (3), вводится высокоомный резистор (6) в ТУ (1) последовательно в цепь терморезистора (5). При этом резистор (4) ТУ (1) подключен к общей шине, а цепь терморезистора подключена к шине питания. Схема электрическая усилителя (2) построена таким образом, чтобы он потреблял энергию, меньшую более чем на порядок, когда нагреватель выключен. Технический результат: уменьшение потребления энергии устройством, когда нагреватель выключен, и уменьшение габаритов устройства, что облегчает размещение устройства непосредственно на обогреваемом объекте. 1 з.п.ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к области регулирования температуры и используется в электрорадиотехнических системах.

Известно устройство для регулирования температуры, содержащее последовательно включенные термочувствительный узел, усилитель постоянного тока и нагрузочный элемент (Патент N 3395265 НКИ 219/209).

Наиболее близким к изобретению является устройство, содержащее последовательно включенные термочувствительный узел, усилитель с переключательной характеристикой компаратора и нагреватель, в котором термочувствительный узел выполнен из последовательно соединенных резистора и цепи терморезистора с выходом от их общей точки, сигнал с выхода термочувствительного узла подается на вход усилителя с переключательной характеристикой компаратора, к выходу которого подключен нагреватель (М.И.Ингберман, Э.М.Фромберг, Л.П. Грабой. Термостатирование в технике связи. - М.: Связь, 1979, стр. 90, рис. 4.23). Недостатком этого устройства является значительное потребление энергии в режиме, когда нагреватель выключен, и, как следствие, большие габариты устройства из-за необходимости рассеивать энергию при повышенных температурах.

Технической задачей изобретения является уменьшение потребления энергии регулятором температуры при выключенном нагревателе, что приводит также к уменьшению габаритов электрорадиоэлементов, так как на них рассеивается энергия при повышенных температурах, и, следовательно, приводит к уменьшению габаритов регулятора температуры, что позволяет размещать регулятор температуры непосредственно на обогреваемом объекте.

Технический результат достигается тем, что в устройство для регулирования температуры, содержащее последовательно включенные термочувствительный узел, выполненный из последовательно соединенных резистора и цепи терморезистора с выходом от их общей точки, усилитель с переключательной характеристикой компаратора и нагреватель, в термочувствительный узел введен первый высокоомный резистор, включенный последовательно в цепь терморезистора, при этом резистор термочувствительного узла подключен к общей шине, а цепь терморезистора подключена к шине питания, а усилитель с переключательной характеристикой компаратора выполнен с потреблением энергии, меньшим более чем на порядок, когда нагреватель выключен, а в качестве выходного каскада использован транзисторный ключ, к коллектору которого подключен нагреватель. При этом усилитель с переключательной характеристикой компаратора содержит первый и второй транзисторы, первый, второй и третий резисторы, второй высокоомный резистор и выходной транзисторный ключ, при этом база первого транзистора подключена к выходу термочувствительного узла, эмиттер первого транзистора соединен с эмиттером второго транзистора и через первый резистор подключен к общей шине, коллектор первого транзистора соединен с базой второго транзистора и через второй высокоомный резистор подключен к шине питания, коллектор второго транзистора через последовательно соединенные второй и третий резисторы подключен к шине питания, а к общей точке второго и третьего резисторов подключен вход транзисторного ключа, собранного на транзисторе дополнительной проводимости.

Второй транзистор усилителя с переключательной характеристикой компаратора может быть также выполнен по схеме транзистора Дарлингтона, в которой коллектор второго транзистора усилителя соединен с коллектором первого транзистора и со вторым резистором через резистор, по схеме комплементарного транзистора Дарлингтона.

Предлагаемое устройство для регулирования температуры иллюстрируется электрическими схемами, представленными на фиг. 1-4.

На фиг. 1 представлена электрическая схема устройства для регулирования температуры.

На фиг. 2 представлена электрическая схема второго транзистора усилителя с переключательной характеристикой компаратора, выполненного по схеме транзистора Дарлингтона.

На фиг. 3 представлена электрическая схема второго транзистора усилителя с переключательной характеристикой компаратора, выполненного по схеме транзистора Дарлингтона, в которой коллектор второго транзистора соединен с коллектором первого транзистора и со вторым резистором через резистор.

На фиг. 4 представлена электрическая схема второго транзистора усилителя с переключательной характеристикой компаратора, выполненного по схеме комплементарного транзистора Дарлингтона.

Представленное на фиг. 1 устройство для регулирования температуры содержит последовательно включенные термочувствительный узел 1, усилитель с переключательной характеристикой компаратора 2, с потреблением энергии, меньшим более чем на порядок, когда нагреватель выключен, и нагреватель 3, при этом в схеме термочувствительного узла последовательно с резистором 4, соединенным с общей шиной, включена цепь терморезистора, содержащая терморезистор 5 и первый высокоомный резистор 6, соединенная с шиной питания, в схеме усилителя с переключательной характеристикой компаратора база первого транзистора 7 подключена к выходу термочувствительного узла (общая точка резистора 4 и терморезистора 5), эмиттер первого транзистора 7 соединен с эмиттером второго транзистора 8 и через первый резистор 9 с общей шиной, коллектор первого транзистора 7 соединен с базой второго транзистора 8 и через второй высокоомный резистор 10 подключен к шине питания, коллектор второго транзистора 8 через последовательно соединенные резисторы 11 и 12 подключен к шине питания, а общая точка второго и третьего резисторов 11 и 12 соединена с базой транзистора дополнительной проводимости 13 выходного ключа усилителя, при этом коллектор транзистора дополнительной проводимости 13 через нагреватель 3 соединен с общей шиной.

Работа устройства для регулирования температуры осуществляется следующим образом. При повышенной температуре сопротивление терморезистора 5 невелико, падение напряжения на резисторе 4 достаточно для включения транзистора 7, который находится в режиме насыщения, благодаря чему транзисторы 8 и 13 выключены и нагреватель 3 отключен. Потребление энергии устройства определяется токами, текущими через высокоомные резисторы 6 и 10, и мало.

При понижении температуры сопротивление терморезистора 5 возрастает, падение напряжения на резисторе 4 и ток в базу транзистора 7 убывают, и транзистор 7 выходит из насыщения, при этом начинает поступать ток в базу транзистора 8, что приводит к увеличению падения напряжения на резисторе 9, дополнительному запиранию транзистора 7 и далее лавинообразно транзистор 7 запирается, а транзистор 8 включается и, следовательно, включаются транзистор 13 и нагреватель 3.

При повышении температуры сопротивление терморезистора 5 убывает, падение напряжения на резисторе 4 увеличивается, начинает поступать ток в базу транзистора 7, при этом ток в базу транзистора 8 убывает, коллекторный ток транзистора 8 убывает, падение напряжения на резисторе 9 убывает, что приводит к дополнительному открыванию транзистора 7 и далее лавинообразно транзистор 7 отпирается, а транзистор 8 запирается и, следовательно, выключается транзистор 13 и нагреватель 3.

Благодаря гистерезису компараторной переключательной характеристики усилителя не возникает генерации во время переключения, что исключает наведение помех на объект обогрева.

Формула изобретения

1. Устройство для регулирования температуры, содержащее последовательно включенные термочувствительный узел, усилитель с переключательной характеристикой компаратора и нагреватель, при этом термочувствительный узел выполнен из последовательно соединенных резистора и цепи терморезистора с выходом от их общей точки, отличающееся тем, что в термочувствительный узел введен первый высокоомный резистор, включенный последовательно в цепь терморезистора, при этом резистор термочувствительного узла подключен к общей шине, а цепь терморезистора подключена к шине питания, а усилитель с переключательной характеристикой компаратора выполнен с потреблением энергии меньшим более чем на порядок, когда нагреватель выключен.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что усилитель с переключательной характеристикой компаратора, выполненный с потреблением энергии меньшим более чем на порядок, когда нагреватель выключен, содержит первый и второй транзисторы, первый, второй и третий резисторы, второй высокоомный резистор и выходной транзисторный ключ, при этом база первого транзистора подключена к выходу термочувствительного узла, эмиттер первого транзистора соединен с эмиттером второго транзистора и через первый резистор подключен к общей шине, коллектор первого транзистора соединен с базой второго транзистора и через второй высокоомный резистор подключен к шине питания, коллектор второго транзистора через последовательно соединенные второй и третий резисторы подключен к шине питания, а к общей точке второго и третьего резисторов подключен вход транзисторного ключа, собранного на транзисторе дополнительной проводимости, к коллектору которого подключен нагреватель.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4