Термостабилизатор

. 6 (088. 8)ое свидетельство СССРл. С 05 0 23/19. тает следуюГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР(61) 1283722 (21) 4198975 (22) 24.02.8 (46) 23,04.8 (71) Харьков институт им, (72) В, Г, Вор М. В. Гунбин, В.И.Кадулин (53) 62 1.555 (56) Авторск1283722, к Изобретение относится к системам управления температурой, может быть использовано при прецизионном термостатировании различных объектов и является усовершенствованием изобретения по авт.св.1283722.Цель изобретения - повышение точности, устройства.На фиг.1 представлена функциональная схема предложенного термастабилизатора; на фиг.2 - функциональная схема регулятора напряжения; на фиг.3 - временные. диаграммы работы термостабилизатора на фиг.4 - структурная схема регулятора напряжения.Термостабилизатор содержит задающий резистор 1, термодатчик 2 нагревателя,задающий резистор 3, термодатчик 4 объекта, включенные по схеме моста, первый, второй.и третий источники 5"7 опорного. напряжения, первый и второй компараторы 8 и. 9,(54) ТЕРМОСТАБИЛИЗАТСР(57) Изобретение относится к системам управления температурой к можетбыть использовано прк прецизионномтермостатировании различных объектов. Цель изобретения - повышениеточности регулкрования температуры.Указанная цель достигается за счетповышения быстродействия регуляторапрк пропорциональном регулированиипо температуре объекта на основевведения в закон управления сигналапроизводной изменения температуры.1 з.п. ф-лы, 4 ил.,выходы которых подключены к входамэлемента ИЛИ 10, элемент НЕ 32, связанный с входом управления включением регулятора 11 напряжения, первыйаейвход которого соединен с выходомдифференциального усилителя 12 черезограничитель 13, нагреватель 14, ключ ф 415, источник 16 постоянного напряжения, резистор 17, конденсатор 18, ОЪпервый и второй фоторезисторные опт- Вефроны 19 и 20, причем оптрон 19 со- Ддержит излучатель 2 1 и фоторезистор22, а оптрон 20 - излучатель 23 ифоторезистор 24,Регулятор 11 напряжения (фиг.2)содержит диффренциальный усилитель25, соединенный через резистор 26 ЬЭс базой транзистора 27 и коллекторомтранзистора 28, резисторы 29-31,элемент НЕ 32.Термастабилизатор рабащим образом, ф 1474615Если температура нагревателя 14лежит в пределах между Т, и Т(фиг.З),то, как как напряжение, снимаемое с термодатчика 2, большевыходного напряжения источника бопорного напряжения, на выходе компаратора 9 формируется "единица"(фиг.З), а на выходе компаратора 8 -логический "ноль". Поэтому управляемый ключ 15 замкнут, на выходе элемента НЕ 32 - "ноль", транзистор 28(фиг,2) закрыт, регулятор 11 напряжения включен, В этом. случае напряжение на нагревателе 14 зависит отнапряжения на первом входе усилителя 25 и соотношений сопротивленийрезисторов 29 и,.ЗО, Если температураобъекта меньшЕ Т (фиг,З), то. напряжение, снимаемое с термодатчика 4,больше выходного напряжения источника 7 опорного напряжения. При этом.напряжение на выходе диффрренциапьного усилителя 12 положительно познаку и,прямо пропорционально по величине разности требуемой температурыТ и истинной температуры объекта.Поэтрму в зависимости от величиныэтой разности изменяется мощность,подводимвя к нагревателю 14 (фиг,З),Если в результате изменения тепловой активности внутренних элемен. -тов объекта термостатирования возникает резкое изменение температурыобъекта,то напряжение, снимаемоес выхода ограничителя 13, дифференцируется цепью из элементов 17, 18и 21 (или 23). Так, например, прирезком повышении температуры объекта из"аа повышения рассеиваемой мош 4 Оности элементов, находящихся внутриобъекта термостатирования, напряжение на выходе ограничителя 13 понижается. Конденсатор 18 .перезаряжается через излучатель 23, резистор 17.и выходное сопротивление ограничителя 13, и в течение.,времени перезаряда фоторезистор 24, освещаемый светом, уменьшает свое. сопротивление.Аналогично при.резком понижении. темф50пературы объекта происходит. зарядконденсаторц 18 через излучатель 21,и сопротивление фоторезистора 22уменьшается. С учетом свойств ВС-цепоцек передаточная функция регулятора 11 охваченного обратной связьюот выхода к шуитирунзцему входу, приближенно представляется в виде (фиг.4).У(р) = К, + К Р/(Т + 1),При резком изменении внешней температуры, например при охлаждении, первым охлаждается малооперационный нагреватель 14. Если его температура понижается до величины Т 1, выходное напряжение термодатчика 2 становится больше опорного, снимаемого с выхода источника 5 опорного напряжения, и "единица" с выхода компаратора 8 пос-., тупает через элементы ИЛИ и НЕ, включает регулятор 11 напряжения, а "единица" с выхода компаратора 8 размыкает ключ 15. Выходное, напряжение дифференциального усилителя 12 положительно по знаку и максимально по величине, так как на его второй вход не поступает напряжение с выхода источника 7 опорного напряжения. Это напряжение проходит через ограничитель 13 и поступает на первый вход регулятора 1,1 напряжения, включая нагреватель 14 на полную мощность.Если, наоборот, нагреватель 13 перегревается и его температура достигает значения Т, то напряжение, снимаемое с термодатчика 2, меньше выходных напряжений источников 5 и 6 опорных напряжений. Поэтому на выходах компараторов 8 и 9 формируются "нули". Регулятор 11 напряжения отключается, так как на управлякюций вход с выхода элемента НЕ 32 поступает "единица", транзистор 28 (фиг.2) открывается до состояния насыщения, шунтируя выход дифференциального усилителя 25, и на выходе регулятора 11 напряжения формируется нулевое напряжение. Поэтому независимо от температуры объекта нагреватель 14 выключается.Положительным эффектом предлагаемого термостабилизатора по сравнению с известным является повышение точности термостабилизации, достигаемое за счет введения дифференциальной составляющей в закон регулирования. Это позволяет термостабилизатору быстро компенсировать возмущения, связанные с изменением тепловой активности внутренних элементов объекта термостатирования.Формула изобретения 1. Термостабилизатор по авт.св. И 1283722, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения точности, он дополнительно содержит резистор, конденсатор, первый и второй5 1 фоторезисторные оптроны и элемент НЕ, причем выход элемента ИЛИ связан с управляющим входом регулятора напряжения через элемент НЕ, выход ограничителя напряжения через последовательно соединенные резистор и конденсатор связан с анодом излучателя первого и катодом излучателя второго фоторезисторных оптронов, катод излучателя первого и анод излучателя второго фоторезисторных оптронов, а также второй вывод фото- резистора первого фотореэисторного оптрона подключены к общей шине, первые выводы фоторезисторов первого и второго фоторезисторных оптронов подключены к дополнительному шунтирующему входу регулятора напряжения, второй вывод фоторезистора второго фоторезисторного оптрона связан с выходом регулятора напряжения, а дополнительный питанщий вход регулятора напряжения подключен к выходу источника постоянного напряжения.2. Термостабилизатор по п.1, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что 474615 6регулятор напряжения содержит второй дифференциальный усилитель, второй, третий, четвертый и пятый резисторы,5а также первый и второй транзисторы, причем выход второго дифференциального усилителя через второй резистор соединен с базой первого и коллектором второго транзисторов, эмиттер первого транзистора подключен к общей шине через последовательно соединенные третий и четвертый резисторы, общий вывод которых связан с ин. - версным входом, второго дифференциаль.ного усилителя, второй вывод пятого резистора соединен с базой второго транзистора, эмиттер которого подключен к общей. шине, при этом первый вывод пятого резистора, инверст ный вход второго дифференциальногоусилителя и коллектор первого транзистора являются соответственно управляющим, шунтирующим и питающим входами, прямой вход второго диффе ренциального усилителя является входом, а эмиттер первого транзистора - выходом регулятора напряжения.1474615 Фьгх,10 Рва 73 РВ 3 В. ЗавадскийилыкКорректорМ,Пож Редактор В,Даик Заказ 1892/45 Тираж 788ВНИИПИ Государственного комитета по изобретения113035 Москва Ж 35 р Раужская зводственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 10 СоставителТехред М Подписноеи открытиям при ГКНТ СССРб д. 4/5