Терморегулятор

ОП ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскихСоциалистическихРеспублнк оц 661522 Дополнител к авт. свид-ву -2) Заявлено 29.11.76 (21) 2424436(18-2(51) М. К . б 05 Р 23/2 и2465673(18-2 с присоединением (23) Приоритет -Гасударственный коыите СССР па делам изабретений и открытий. Фогельсо 71) Заявитель ЕРМОРЕГУЛЯТОР нагревателя по сточников пита Р р о напряжения.На фиг. 1 приведена схема терморегулятора с четырьмя транзисторами в диодном включении; на фиг. 2 показано подключение источника опорного напряжения; на фиг. 3- зависимость прямого напряжения кремниевого диффузионного транзистора-нагревателя (а) и термочувствительного элемента б, образованного из четырех германиевых транзисторов в диодном включении, изготовленных по сплавной технологии; на фиг. 4 представлены зависимости рассеиваемых мощностей от температуры: а - мощность на транзисторе, б - мощность на термочувствительном элементе, в- мощность суммарная.Между эмиттером и базой транзистора- нагревателя 1 включен термочувствительный элемент 2 с отрицательным коэффициентом сопротивления. Источники питания 3 и 4 соединены последовательно, причем один из них подключен к коллектору, а второй через ограничивающий резистор 5 к эмиттеру транзистора-нагревателя. Термочувствительный элемент и транзистор-нагреватель имеют хосодержащие усилитель и йства являетуктивного исимостью приИзобретение относится к области автоматического регулирования температуры и может быть использовано в радиотехническихтермостатах.Известны терморегуляторы,термочувствительный элемент,нагреватель (1 .Наиболее близким по технической сущнос+ти является терморегулятор, содержащий соединенные с источниками питания транзистор-нагреватель с ограничительным резистором, включенным между эмиттером и источником питания и термочувствительный элемент (2.Недостатком данного устрося сложность схемы и констрполнения, вызванная необходменения усилителя.Целью настоящего изобретения является упрощение терморегулятора.Поставленная цель достигается тем, чтов терморегуляторе термочувствительный элемент выполнен в виде последовательно соединенных и включенных в прямом направлении полупроводниковых диодов и установленмежду эмиттером и базой транзистора-нагревателя, а также тем, что база транзисторадключена к обшей точке иния че ез источник опо ног6615223роший тепловой контакт с термостатируемымтелом. В качестве Фермочувствительного эле" -мента может быть использовано несколькопоследовательно соединенных диодов илитранзисторов в диодном включении 6 - 9; 5включенных в прямом направлении.На фиг. 2 обозначения аналогичны, нетерморегулятор снабжен источником опорного напряжения 10.При низких температурах сопротивлениетермочувствительного элемента высокое. 10 " - :Весь ток, идущий по резистору 5, проходит,через эмиттерный переход транзистора-нагревателя. Мощность, рассеиваемая на нем%=ЗаЪ 7 ав+Чав(3 д+Зф), (115где Ъав и 74 Ф - напряжения эмиттер-база иколлектор-база,Зв - ток эмиттера транзистора-нагреваФормула изобретения теля,3 тр - ток через термочувствительный элемент. 20При низких температурах в этом выражении первое слагаемое значительно больше -второго, так как напряжение коллектора на один-два порядка больше напряжения на эмиттере, Эе +Эт=сопз 1, а 3 тз =О. При повышении температуры сопротивление термочувствительного элемента уменьшается. При достижении определенной температуры начинает расти Эте и падает 3 а . Мощность," рассеиваемая на транзисторе:нагревателе уменьшается, так как уменьшается первый ЗО 4тонкой базой. Поэтому транзистор-нагреватель берется-кремниевым, а в ка (естве диодов термочувствительного элемента используются эмиттерные переходы высокочастотных сплавных германиевых транзисторов. При Уев = 800 мВ в температурной точке регулирования может быть использована группаиз 4 - 5 транзисторов с напряжением порядка 180 мВ. В этом случае крутизна изменения мощности составит 40% С.Изменение температуры регулирования осуществляется в очень широких пределах, например, от - 50 до +100 С путем изменения опорного напряжения на источнике 10. Вариация температуры регулирования достигается также изменением числа транзисторов, включенных в термопреобразователь.Конструктйвно транзистор-нагреватель и термопреобразователь могут быть расположены в одном корпусе и выполнены по технологии интегральных схем. Во многих случаях бывает полезным сделать термопреобразователь из отдельных элементов и расположить их в разных местах термостатируемого объема.Предложенный терморегулятор при прос. тоте схемной реализации характеризуется высокой чувствительностью и точностью, член выражения (1). Тем самым обеспечивается эффект термостатирования.:=м -: ";Йапряжение на эмиттере транзистора"йагревателя и на термочувствительном элементе (фиг. 3) уменьшается по линейному закону, но с разными темпами. Пока напряжение эмиттер-база транзистора-нагревателя меньше напряжения на термочувствительном элементе, ток идет через транзистор (температура меньше, например 40 С). Когда напряжение на термочувствительном элементе 40 падает ниже напряжения на транзисторе при таком же токе, то весь ток пойдет через термочувствительный элемент, а ток - через" транзистор-нагреватель и; соответственно,мощность уменьшится. Суммарная мощность (кривая в, фиг. 4), состоящаяйз мощнос ти рассеиваемой на транзисторе-нагревателе (а, фиг, 4) и термочувствительном элементе (б), при достижении определеййои температуры снизится до величинамошности рассеиваемои натермочувствйтельном элементе. Наибольшим напряжением Чв обладают диффузионные кремниевые транзисторы, наименьшим - сплавные германиевые с 1. Терморегулятор, содержащий соединенные с источником питания транзистор- нагреватель с ограничительным резистором, включенным между эмиттером и источником питания, и термочувствительный элемент, отличающийся тем, что, с целью упрощения терморегулятора, в нем термочувствительный элемент выполнен в виде последовательносоединенных и включенных в прямом направлении полупроводниковых диодов и установлен между эмиттером и базой транзистора-нагревателя,2. Терморегулятор по п, 1, отличающийся тем, что, с целью расширения диапазона регулированйя, база транзистора-нагрева 1 еля подключена к общей точке источников питания через источник опорного напряжения. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе1, Кейн В. М. Конструирование терморегуляторов, М., Сов. радио, 1971.2. Фогельсон И. Б, Транзисторные датчики. М., Сов. радио, 1972, с. 25.661522 Фигз Соста ехред иражарс зо ягель Л. ПО. Луговая014твенногоретений35, Раушг. Ужгор ЦНИИПИ Госудпо делам и113035, Москва, Ж илиал ППП Патен