Устройство для регулирования температуры

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИК 19) ОИ НИЕ ИЭОБРЕТОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ 8 ТОРСН ОСУДАРСТВЕННИЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ(56) 1, авторское свидетельство СССР 9 61007,:кл. 6 05 О 23/19, 1978.2. Авторское свидетельство СССР Ф 620952, кл. 6 05 О 23/19, 1978 (прототип).(54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕГУЛИРОВАНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ, содержащее размещенный в корпусе термостата измерительныи мост, выходная диагональ которого подключена к входу операционногоусилителя, связанного с усилителеммощности, соединенным выходом черезрезистор с базой транзистора-нагревателя, коллектор которого через другой нагреватель подключен к источнику питания, о т л и ч а и щ е е с ятем, что, с целью сокращения, временивыхода на стационарный режим, другой нагреватель выполнен э виде поле-вого транзистора-нагревателя, затворкоторого соединен с выходом усилителя мощности.1 10561Изобретение относится к системамавтоматического регулирования температуры и может быть использовано вустройствах для термостатирования,в частности н радиотехнических тер 5мостатах для кварцевых резонаторов.Известны электронные устройства,осуществляющие регулирование температуры, в которых для сокращения времени разогрева применен дополнитель Оный форсирующий нагреватель, а дляуправления последним использованоспециальное устройство 1 3.Недостатками этих устройств являются сложность конструкции термостата и регулятора, сложность настройкирегуляторов форсированного и рабоче-го подогревов, взаимные помехи приработе, большой разброс по времениразогрева термостата от образца к, образцу.Наиболее близким по техническойсущности.к изобретению является устройство для термостатирования, содержащее размещенный в корпусе термостата измерительный мост, дифференциальный мост с терморезистором, диф. ференциальный усилитель постоянноготока (операционный усилитель), усилитель мощности на транзисторах, нагреватель и источник питания. Привключении усилитель мощности создает максимальный ток в нагревателе.По мере разогрева термостата уменьшается сопротивление терморезистора, уменьшается ток через нагрева; З 5тель. В результате устанавливаетсяток подогрева, компенсирующий утечку тепла в окружающую среду, и температура в термостате держится наустановленном уровне Г 2 1,Недостатком известного устройстваявляется низкий КПД (4507), таккак бесполезно рассеивается мощностьна транзисторах усилителя мощности.Существенного повышения КПД уст-45ройства можно достичь путем размещения выходных транзисторов усилителя мощности в корпусе термостата(до 95%). Однако при разогреве термостата в первоначальный момент выходкой транзистор насыщен и вся мощ-,ность форсированного подогрева выделяется на резистивном нагревателе,В процессе регулирования напряжениена коллекторе выходного транзистора 55меняется практически от нуля до напряжения источника питания, и, следовательно, в зависимости от этого 42 гменяется соотношение мощностей,рассеиваемых на выходных транзисторахи обмотках подогрева термостата. Этовызывает дополнительные переходныепроцессы и удлиняет время установления стационарного режима объектарегулирования (кварцевого резонатора),Целью изобретения является сокращение времени выхода на стационарный режим объекта регулированияПоставленная цель достигаетсятем, что устройство для регулированиятемпературы, содержащее размещенныйв корпусе термостата измерительныймост, выходная диагональ которогоподключена к входу операционного усилителя, связанного с усилителем мощности, соединенным выходом через резистор с базой транзистора-нагревателя, коллектор которого через другой нагреватель подключен к источнику питания, другой нагреватель выполнен в виде полевого транзистора-нагревателя, затвор которого соединенс выходом усилителя мощности.На фиг. 1 дана принципиальная схема устройства; на фиг. 2 - вариантконструктивного исполнения устройства.Устройство содержит размещенныев корпусе термостата 1 измерительныймост 2 с резисторами 3-5, терморезистором 6, операционный усилитель 7.усилитель 8 мощности, транзистор-нагреватель 9, резистор 10, полевойтранзистор-нагреватель 11, источник12 питания.Полевой транзистор-нагреватель итранзистор-нагреватель усилителямощности имеют резьбовое соединениес корпусом термостата, помещенным.в сосуд Дьюара,Устройство работает следующим образом.1При включении на выходе операционного усилителя 7 устанавливается максимальное напряжение и поступает через усилитель мощности 8 на затвор полевого транзистора-нагревателя .11 и через резистор 10 - на базу транзистора-иагрерателя 9,При этом транзистор 9 находится в состоянии, близком к насыщению (Окз"ф 1,5-2 В), а ток через него определяется вольтамперной характеристикой полевого транзистора- нагревателя,11 (3 =Г .При достижении температуры статирования напряжение на выходе операци рект иг аз 9304/40 Тираж 874 ВНИИПИ Государств по делам иэобрет 113035, Москва, Ждписно омитетаткрытий но нийаушская на Патент", г, Ужгород, ул. Проектная, 4 3циоиного усилителя 7 уменьшается, так что ток выходного транзистора также уменьшается, но он остается в состоянии, близком к насыщению, так как эквивалентное сопротивление не 5 линейной нагрузки (полевого транзис, тора) также увеличивается. При этом , соотношение мощностей, рассеиваемых, на транэисторе-нагревателе 9 и поле-вом транзисторе-нагревателе 11 как , в режиме Форсажа, так,и в стационар-ном режиме, практически не меняется.Поскольку в качестве теплоизоля ции в устройствах для термостатиро" вания кварцевых генераторов применяется обычно сосуд Дьюара, тепловые потери по камере тепла термостата . распределены неравномерно, так как примерно 803 тепловых потерь приходится на горловину сосуда Дьюара. 4Для уменьшения времени раэогре" ва соотношение мощностей на транзисторах 11 и 9 распределяется в соответствии с распределением тепловых потерь в сосуде Дьюара, которое постояннокак для режима форсированного разогрева, так и для установившегося режима.Это позволяет минимизировать время разогрева термостата и. уменьшйть градиент температуры по камере н установившемся,режиме.Применение в качестве основного нагревателя полевого транзистора позволяет уменьшить вариации мощности форсированного подогрева, так как мощность форсажа при изменении напряжения питания меняется по линейному закону, а не по квадратичной зависимости для резистивного основного нагревателя.