Термостатирующее устройство

(50 С 0 23 1 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ Ь с ТАТИРУЮЩЕлюченный УСТРОЙСТВО,входу реВТОРСЯОМУСВИДЕТЕЛЬС(54)(57) ТЕРМОС Есодержащее подк к гулятора датчик температуры с размещенным на нем нагревателем и каскадную термобатарею, первый вывод которой подключен к первому выводу источника питания непосредственно,второй вывод - к второму и третьемувыводам источника питания соответственно через первый и второй транзисторы усилителя мощности регулятора,о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, сцелью упрощения устройства, в нем нагреватель подключен параллельно соответствующему транзистору усилителямодности регулятора.Изобретение относится к термоэлектричеству и может быть использованопри .создании термостатов, применяемых в различных отраслях народного.хозяйстваИзвестен термостат, содержащийдатчик температуры, соединенный срегулятором нагреватель, охладительв виде, каскадной термобатареи, переключатель, диодный мост и источникпитания С 13, 10Недостатком устройства являетсяналичие статической ошибки при изменении температуры окружающей среды вшироких пределах, так как в термостате возникает температурный увод изза различия тепловых связей датчикаи объекта,с окружающей средойНаиболее близким техническим решением к изобретению является термоэлектрический термостат, в.которомдля уменьшения статической ошибки используется дополнительная термобатарея, расположенная вблизи датчикатемгяратуры С 2 2.Однако вшироком диапазоне температур нелинейность характеристики холодопроизводительности термобатареистановится значительной и в термоста.те в связи с этим включен блок коррекции и регулирующий элемент, управляющий дополнительной (компенсациоНной) батареей, что усложняет известное устройство С 23.Цель изобретения - упрощение устройства.указанная цель достигается тем, З 5что .в термостатирующем устройстве, . содержащем подключенный к входу регу-.лятора датчик температуры с размещенным на нем нагревателем и каскаднуютермобатарею, первый вывод которой 40подключен к первому выводу источникапитания непосредственно, второй вывод - к второму и третьему выводамисточника питания соответственно через первый и второй транзисторы усилителя мощности регулятора, нагреватель подключен параллельно соответствующему транзистору усилителямощности регулятора.Включение дополнительного нагревателя вызывает незначительное.охлаждение объекта термостатированияиз-за подогрева датчика, которое необходимо устранить задатчиком температуры. 55На фиг.1 представлена электрическая функциональная схема предлагаемого устройства, на фиг.2 - график зависимости изменения мощности нагре 60 вателя от температуры окружающей аре. Устройство содержит регулятор 1 температуры, термостатируемую камеру 2, датчик 3 температуры, компенсационный нагреватель 4, каскадную термо 65В батарею 5, источник б питания, тран-зисторы 7 и 8 и усилитель 9 мощности.Принцип компенсации статическойошибки в термостате с регулятором,работающим в реверсивном режиме с помощью дополнительного нагревателя(поскольку в настоящее время компенсация ошибки в таких термостатах производится с помощью термобатареи, работающей также в реверсивном режиме),заключается в следующем.На фиг.2 представлена зависимостьизменения мощности нагревателя компенсационного) Р от температуры окружающей среды +су для случаев,когда датчик чувствует температурусреды лучше, чем о 6 ъект термостати;рования, о, и 8 в . для случая, когдаобъект термостатирования чувствуеттемпературу среды лучше, чем датчик;Т, - температура окружающей среды,близкая к температуре статирования;Р, - мощность нагревателя при температуре среды, равной То.В случае, если при изменениитемпературы окружающей среды температура объекта термостатирования изменяется в ту же сторону, что и температура среды, то для возвращения температуры термостатирования к заданному значению на Датчике температурынеобходимо изменить мощность Рц прямо пропорционально изменению температуры окружающей среды независимоот,работы термобатареи (нагрев или.охлаждение). При этом мощность Рнможет принимать значение большее либоменьшее значения Р (фиг.2, кривая8). В случае., когда изменение температуры окружающей среды вызывает изменение температуры объекта термостатирования в противоположную сторону, необходимо мощность Р изменятьобратно пропорционально изменениютемпературы среды ( фиг.2, кривая С)Указанный режим работы нагревателяосуществляется подключением его между выходом регулятора и одним из полюсов источника питания в зависимости от знака изменения температурытермостатирования, т.е. знака статической ошибки.Мощность Р выбирается исходя изусловий компенсации температурногоувода ошибки ) объекта термостатирования в крайних точках значения температуры окружающей среды.Устройство работает следующим об.разом,Сигнал с датчика 3 температуры поступает на регулятор 1, входом которого является мостовая схема. В зависимости от изменения температу" рМ окружающей среды 1 ар ) Чо или 1 ср ( ЧЪ изменяется знак и величина раэбаланса моста и регулятор подает на термобатарею соответствующееВНИИПИ Заказ 11472/43 Тираж 84 б Подписноефилиал ППП фПатентф, г.ужгород,ул.Проектная,4 по полярности и величине напряжение,которое охлаждением или нагреваниемподдерживает температуру статирования.Если температура статирования уходит от заданного значения ть в сторону, противоположную от направленияизменения температуры среды, (например с повышением 1 ср. температурастатирования становится ниже Тф),то нагреватель;. необходимо включить, 10как показано на фиг,1. Если темпе". ратура статирования понижается приповышении темцературы окружающей среды, то в этом случае, чтобы регулятор через батарэю подогрел и устра-..нил ошибку, необходимо охладить датчик или уменьшить искусственно введенный регулируемый подогрев датчика с помощью нагревателя; т.е. с повышением температуры 1 дд необходимоуменьшить мощность нагревателя 4или обеспечить обратно пропорциональ;ную зависимость мощности подогреваот повышенияпонижения 1 температуры среды арОбеспечение.:такой зависимости осуществляется следующим образом,Если температура среды наиболеенизкая, то в этом случае открыт полностью транзистор нижнего плеча инапряжение на нагревателе наиболь- З 0шее. Повышается теМпература среды,закрывается нижнее плечо, уменьшается ток в батарее, работающей на нагрев и уменьшаются напряжение и мощность. нагревателя. Температура среды 35равна температуре статированиявре 7 7 задатчик моста настроенна 1 -дФ)., нижнее плечо закрыто,верхйее плечо приоткрыто, термобатарея работает на охлаждение небольшимтоком, компенсируя подогрев датчиканапряжением, равным напряжению натранзисторе верхнего плеча.При дальнейшем повышении температуры до максимальной открываетсяверхнее плечо, батарея работает наохлаждение наибольшим током, напряжение на дополнительном нагревателе имощность максимальны. Таким образом,во всем, диапазоне изменения температуры окружающей среды в любую сторону в нагревателе 4 мощность изменяется обратно пропорционально температуре,Длятого, чтобы мощность в дополнительном нагревателе изменялась прямо пропорциойально изменению температуры окружающей среды, достаточновключить его между точками Б и ВФиг е 1 )Мощность обмотхи дополнительногонагрейателя приближенно определяетсятаким же образом, как в подогревныхтеряостатах и уточняется в процессеиспытаний.Для обеспечения нормальной работы регулятора и исключения неуправляемого тока через термобатарею сопротивление дополнительного нагревателя должно быть значительно больше.сопротивления термобатареи. Применение изобретения позволяет повысить точность термостатирования в широком диапазоне температур окружающей среды, упростить конструкцию по сравнению с термостатами с дополнительной ( компенсационной ) термобатареей и, следовательно, повысить надежность устройства.