Термостатирующее устройство

,и др. Систе радиотехнике, 26 (прототип).61 ЕЕ УСТРОЙСТВО о т л и ч а юцелью повыше рока службы канальный блок реключающий(54)(57) ТЕРМОСТАТИРУИ 1по авт. св. У 622067,щ е е с я тем, что, сиия вибропрочности и сустройства, в нем двухуправления содержит пе элемент, выполненный в виде моста,плечи которого образованы комплементарными парами транзисторов, и вкаждом канале релейные элементы, атакже инвертор, оптрон и выходнойтранзисторный каскад, причем однадиагональ моста подключена к источнику питания, а другая является выходом двухканального блока управления, входами которого являются входы релейных элементов, при этом вкаждом канале выход релейного элемента соединен через светопрнемник оптрона светоизлучатель которого связан с выходом инвертора другого канала, с входом выходного транзисторного каскада, к выходу которого подключена база соответствующей комплементарной пары транзисторов моста.Изобретение относится к системамстабилизации температуры с точкОйстабилизации внутри рабочего диапазона температур и с реверсивным исполнительным элементом, выполненным,напримерв виде термоэлектрического 5.охладителя ТЭО 1.По основному авт. св. Р 622067известно термостатирующее устройство, которое содержит источник питания, подключенный к. входной оомотке 10импульсного трансФорматора, параллельно одной из выходных обмоток которого включен первый термочувствительний делитель, выход которогосоединен с одним из входов двухканального блока управления, выход которого связан с термоэлектрическимисполнительным элементом, содержащеетакже второй термочувствительный делитель, вход которого подключен квторой виходной обмотке импульсноготрансйорматора, включенной встречно .с первой, а выход - к второму входудвухканального блока управления.Наличие в устройстве двух термочувствительных делителей с двухканальным блоком управления позволяетнезависимо настраивать оба канала,один из,которых регулирует повышение,.а другой - понижение температуры в .термостате, и устранять "мертвую зону", присущую одноканальнымсистемам,В известном устройстве выходнымиэлементами каждого канала блока управления являются электромагнитныереле, .что позволяет повысить точность стабилизации температуры в термостате 1 .Однако наличие электромагнитныхреле не позволяет применять двухканальное термостатирующее устройство при больших механических воздействиях, так как срок его службы зависит от количества переключений ре"ле, которое ограничено. .45Цель изобретения - повышение вибропрочности и срока службы устройства при сохранении високой точностиподдержания заданной температуры втермостате. 50Указанная цель достигается тем,что в термостатирующем устройстведвухканальный блок управления содержит переключающий элемент, выполненный в виде моста, плечи которого об-.разованы комплементарными парамитранзисторов, и в каждом канале релейные элементы, а также инвертор,оптрон и выходной транзисторный каскад, причем одна диагональ мостаподключена к источнику питания, а 60другая является выходом двухканального блока управления, входами которого являются входы релейных элементов, при этом в каждом канале выходрелейного элемента соединен через 65 светоприемник оптрона, светоизлучатель которого связан с выходом инвертора другого канала, с входом выходного транзисторного каскада, к выходу которого подключена база соответствующей комплементарной пари транзисторов моста.На чертеже представлена блок-схема термостатирующего устройства.Термостатирующее устройство содер- жит источник питания 1, подключенный к первичной обмотке 2 импульсного трансформатора 3, первая выходная обмотка 4 которого включена параллельно с первым термочувствительным де-, лителем, образованным резистором 5 и терморезистором б, двухканальный блок управления 7; первый вход которого соединен с первым термочувствительным делителем 5, а второй вход соединен с вторым термочувствительным делителем 8, 9 включенным параллельно с второй выходной обмоткой 10 импульсного трансФорматора 3, термоэлектрический исполнительный элемент 11, подключенный к выходу двухканального блока 7 управления, и термостат 12, в котором расположены термочувствительние резисторы б и 9Двухканальный блок управления 7 состоит из переключающего элемента, выполненного в виде моста, плечи которого образованы комплементарными парами транзисторов 13-14 и 15-16, одна диагональ моста подключена к источнику питания, а другая - к термоэлектоическому исполнительному элементу ,Т,"С11. Базы одной комплементарной пары транзисторов 13-14 подключены к выходам первого выходного транзисторного каскада 17, а . базы второй пары 15-16 - к выходам второго выходного транзисторного каскада 18. Вход каскада 17 соединен через светоприемник оптрона 19 с выходом релейного элемента 20 и с входом инвертора 21Вход каскада 18 соединен через светоприемник оптрона 22 с выходом релейного элемента 23: и с входом инвертора 24. Нагрузкой инвертора 21, включенного в первый канал, является светоизлучатель оптрона 22, включенного во второй канал, а нагрузкой инвертора 24, включенного во второй канал, является светоизлучатель оптрона 19, включенного в первый канал.Термостатирующее устройство работает следующим образом.Импульсы напряжения от источника питания 1 через импульсный трансформатор 3 поступает на термочувствительные делители, которые настроены так, что напряжение, поступающее на входы релейных элементов 20 и 23, равны межд собой. Амплитуда импульсов выбирается такой, чтобы при температуре в термостате 12 близкой ктемпературе статирования 20-2 С)релейные элементы 20 и 23 были включены, но находились на пороге переключенияПри этом на входе каскадов 17 и 18 напряжение отсутствует,мостовое переключающее устройство5на транзисторах 13 - .16 выключено иток через термоэлектрический исполнительный элемент 11 не проходит.При увеличении температуры в термостате 12 напряжение на входе элемента 20 повышается, а на входе элемента 23 понижается. Релейный элемент 20 включается, а инвертор 21закрывается. Постоянное напряжениес выхода элемента 20 проходит через 15открытый светоприемник оптрона 19на вход каскада 17. Напряжение с выходов каскада 17 открывает транзисторы 13 и 14 и через ТЭО 11 проходит ток по цепи - плюсовая шина питания, открытый транзистор 13, ТЭО 11открытый транзистор 14 и минусонаяшина.При этом ТЭО 11 охлаждает термостат 12. В момент включения релейного элемента 20 выключается инвер.тор 21 и снетоизлучатель оптрона 22,а светоприемник этого оптрона закрывается, препятствуя прохождениюпостоянного напряжения с релейногоэлемента 23 на вход каскада 18.Как только температура в термостате 12 под действием работы ТЭО 11понизится до температуры статирования, релейный элемент 20 выключится,мостовой переключающий элемент отключается и ток через ТЭО 11 не пой- З 5дет. При этом включается инвертор 21и светоизлучатель оптрона 22, откры"вая светоприемник оптрона 22 и подготавливая второй канал к работе.При понижении температуры в термостате 12 напряжение на входе релейного элемента 20 понижается, а навходе релейного элемента 23 повышается, вызывая включение элемента 23.. Напряжение с выхода элемента 23 проходит через открытый светоприемникоптрона 22 на вход каскада 18, который открывает транзисторы 15 и 16,Через ТЭО 11 проходит ток по цепи - плюсовая шина, открытый транзистор 16, ТЭО 11, открытый транзистор 15, минусовая шина. При этомТЭО 11 нагревает термостат 12. В момент включения релейного элемента 23выключаются инвертор 24 и светоизлучатель оптрона 19, снетоприемникоптрона 19 закрывается, отключаяпервый канан. Как только .температура в термостате 12 становится равной температуре статирования, релейный элемент 23 отключается и вся 60схема приходит в исходное состояние,Применение данной схемы переключающего элемента в предлагаемом устройстве позволяет коммутировать .ток А 5 через ТЭО 11 в любом направлениипри больших механических нагрузках.,уронень которых значительно ныше,чем для электромагнитных реле.По сравнению с прототипом, срокслужбы преллагаемого устройства увеличивается.Так как количество переключений электромагнитных реле не превышает 50 тыс , а термостатирующее устройство в йроцессе работы совершает всреднем одно переключение тока черезТЭО за 15 с то за 1 ч непрерывнойработы известное термостатируищееустройство около 250 раз включает ивыключает ток через ТЭО. Весь ресурс термостатирующего устройства сэлектромагнитным реле не превышает200 ч. Ресурс работы: предлагаемоготермостатирующего устройства находится в прямой зависимости от срокаслужбы транзисторов, который составляет 2 тыс. ч, что в 50 раз выше, чем у термостатирующего устройства на основе электромагнитных реле.Применение термостатирующего устройства позволяет сохранить высокую точность поддержания заданной температуры и термостате, присущую двухканальным системам,. которая достигается тогда, когда гистерезис (диапазон температур н термостате, при котором устройство включает и выключает ток через ТЭО) одного канала совпадает с гистерезисом другогоканала. В такой системе при равенстве температуры в термостате (температура статирования) нключены оба канала, но ток через ТЭО не проходит. В предлагаемом устройстве это достигается тем, что при нключении релейных элементов 20 и 23 инверторы 21 и 24 закрывают оптроны 19 и 22 и переключающий мостовой элемент на транзисторах 13 - 16 закрывается.Таким образом, выполнение двухканального блока управления 7 по предлагаемой схеме обеспечивает работу термостатирующего устройства в четырех устойчивых состояниях: первое - оба канала выключены - ток через ТЭО не проходит второе и третье - включены первый или второй каналы и ток через ТЭО проходит в одну или в другую сторону, охлаждая или нагревая термостат," четвертое " включены оба канала но ток черезТЭО не проходит. При точной настройке устройства, когда гистерезис одного канала совпадает с гистерезисом другого канала, первое состояние переключающего устройства отсутствует и ток через ТЭО не проходит только тогда, когда температура в термостате равна температуре статирования.Это отличает двухканальный блок управления предлагаемого термоста1118973 Составитель Л.Птенпова Техред М.Тепер Корректор И.Муска Редактор А.Ревин Заказ 7451/34 Тираж 841 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, .".(-35, Раушская наб., д, 4/5Филиал ПЧП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 тирующего устройства от электронных коммутаторов, содержащих четыре транзисторных элемента, включенных в плечи мостовой схемы, нагрузка которых включена,в диагональ моста 2 . В данных устройствах при одновремен ной подаче на оба входа управляющего напряжения выходные транзисторы устройства подключаются к питающей сети минуя нагрузку, что приводит к выходу их из строя. Для устранения 10 этого мостовые электронные устройства управляются через триггеры, при этом все устройство имеет только два устойчивых состояния, а точность поддержания заданной температуры в термостате очень низкая.В качестве источника питания 1 (с испульсным трансФорматором 3), обеспечивающего питание термочувствительных делителей, может быть использован источник постоянного напряжения, но термочувствительнце делители должны иметь протиповоложную зависимость изменения выходного напряжения от изменения температуры. Это достигается тем, что в одном канале к плюсу источника постоянного напряжения подключается термочувствительный резистор 6, а к минусу - переменный резистор 5, В другом канале - наоборот. В этом случае питание термочувствительных делителей может осуществляться от общего источника питания всего устройства,В предлагаемом устройстве связь переключаницего мостового элемента с оптронами 19, 22 осуществляется с помощью выходных каскадов 17 и 18. Это позволяет точнее подобрать входные токи транзисторов 13 - 16 мосга так, чтобы мощность, выделяемая на них при прохождении тока через ТЭО, была минимальна и одинакова для всех транзисторов. При этом в мосте можно применять транзисторы с минимальным запасом по предельной мощности рассеяния и создавать на основе такого узла компантные и эФФективные термостатирующие устройства с высокой точностью поддержания заданной температуры, находящейся внутри рабочего диапазона температур, с большим сроком службы, способные работать в широком диапазоне механических воздействий.