Устройство для регулирования температуры

(Я)5 6 05 О 23 ОПИСАН ЕТ ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНВЕДОМСТВО СССР(71) Специализированное конструкторско- технологическое бюро твердотельной электроники с опытным производством Института прикладной физики АН МССР (72) Б.А. Шиян и Н,М.Олиференко(56) Авторское свидетельство СССР М 1318999, кл, 6 05 О 23/19, 1985.Авторское свидетельство СССР В 1247850, кл, 6 05 О 23/24, 1984,(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕГУЛИРОВАНИЯ ТЕМПЕ РАТУРЫ(57) Изобретение может. быть использовано для автоматического поддержания температуры различных объектов, содержащих электронагревательные элементы. Цель изобретения - повышение точности регулирования. Устройство содержит датчик 9 и задатчик 10 температуры; последовательно соединенные элемент сравнения 7 и генератор импульсов запуска 6, связанный с управляющим входом тиристорного ис1835540 10 15 20 25 30 35 полнительного элемента 4; формирователь пйтающих импульсов 5; выпрямительный мост 2; нагреватель 3 и источник тока 11. Выпрямительный мост 2 включен входными выводами в сеть переменного тока 1, а выходными выводами связан с последовательно соединенными нагревателем 3 и тиристорным исполнительным элементом 4, параллельно которому подключен формирователь питающих импульсов. Выходы последнего соединены с шинами питания генератора импульсов запуска 6, а задатчик температуры 10 выполнен в виде переменного резистора. В устройство введен токоИзобретение относится к автоматическому регулированию и может быть использовано для автоматического поддержания температуры различных объектов, содержащих электронагревательные элементы,Целью изобретения является повышение точности регулирования,На фиг.1 показана структурная схема устройства для регулирования; на фиг.2 - принципиальная схема устройства.Устройство для регулирования температуры содержит источник переменного тока 1, выпрямительный мост 2, включенный входными выводами в сеть переменного тока 1, а выходными выводами соединен с последовательно соединенными нагревателем 3 и тиристорным исполнительным элементом 4, параллельно которому подключен формирователь питающих импульсов 5, выходы которого соединены с шинами питания генератора импульсов запуска 6, элемент сравнения 7, токозадающий резистор 8.датчик температуры 9, задатчик температуры 10 и источник тока 11,формирователь питающих импульсов 5 выполнен,; на резисторе 5.1, один вывод которого подключен к аноду тиристорного исполнительного элемента 4, а другой соединен с катодом стабилитрона 5,2, анод которого соединен с катодом тиристорного исполнительного элемента 4, Генератор импульсов запуска 6 состоит из резистора 6.1, один вывод которого соединен с катодом стабилитрона 5.2, а другой совторой базой однопереходного транзистора 6.2, первая база которого подключена к электроду тиристорного исполнительного элемента 4 и вывОду резистора 6,3, второй вывод которого соединен с катодом тиристорного исполнительного элемента 4. Эмиттер одноперезадающий резистор 8. элемент сравнения 7 выполнен в виде токового зеркала, а датчик температуры 9 - в виде полупроводникового диода. соединяющего эмиттер выходного транзистора токового зеркала с одной иэ шин питания, подключенной через переМенный резистор к эмиттеру задающего транзистора токового зеркала, коллектор которого через источник тока 11 подключен к другой шине питания. Последняя связана через токозадающий резистор 8 с эмиттером выходного транзистора токового зеркала, коллектор которого является выходомэлемента сравнения, 2 ил. ходного транзистора 6,2 соединен с резистором 6,4 и с выводом конденсатора 6.5,.второй вывод которого подключен к катодутиристорного исполнительного элемента 4,а второй вывод резистора 6,4 подключен к .катоду стабилитрона 5.2,Элемент сравнения 7 выполнен в видетокового зеркала на транзисторах 7.1 и 7,2,а датчик температуры 9 выполнен в видеполупроводникового диода, соединяющегоэмиттер выходного транзистора 7.1 токового зеркала с одной из шин питания, соединенной через переменный резистор 10 сэмиттером задающего транзистора 7,2 токового зеркала, коллектор которого через источник тока подключен к другой шинепитания, связанной через токозадающийрезистор 8 с эмиттером выходного транзистора 7.1 токового зеркала.Коллектор транзистора 7.1 соединен сэмиттером однопереходного транзистора6,2, Источника тока 11 состоит из полевоготранзистора 11.1 и резистора 11.2. Базытранзисторов 7.1 и 7.2, а также коллектортранзистора 7.2 подключен ко второму входу выводу резистора 11.2 и к затвору полевого транзистора 11.1, исток которогосоединен с первым выводом резистора 11,2,а сток - к катоду стабилитрона 5,2,Устройство работает следующим образом.Переменное напряжение от источникапеременного тока 1 поступает на вход выпрямителя 2, с выхода которого выпрямленное пульсирующее напряжение подается напоследовательно включенные нагреватели3 и тиристорный исполнительный элемент 4.Формирователь импульсов питания 5 вырабатывает напряжение питания, поступающее на генератор импульсое запуска 6 иэлемент сравнения 7, равное напряжению стабилизации стабилитрона 5.2, Резистор 5,1 служит для ограничения тока стабилитрона 5,2, Под воздействием импульса на-,пряжения питания через резистор 6.4 5 заряжается конденсатор 6,5, т.е. напряжение эмиттер-база 1 однопереходного транзистора 6.2 растет по экспоненте, и, достигнуты величины. равной коэффициенту, умноженному на напряжение, между базой 2 и базой 1, переход эмиттер-база 1 открывается и конденсатор 6,5 разряжается через переход эмиттер-база 1 и резистор 6.3, импульс напряжения с которого открывает тиристорный исполнительный элемент 4, который закрывается к концу каждого полупериода напряжения питания, когда ток через тиристор 4 станет меньше тока удержания. Когда ток разряда конденсатора 10 15 20 6.5 снижается до определенного значения,транзистор 6,2 закрывается. Коэффициент, равный 0,5-0,85, называется коэффициентом передачи, причем он не зависит ни от напряжения питания, ни от окружающей 25 температуры и определяется только конструкцией самого прибора, резистор 6.1 служит для более высокой стабилизации напряжения выключения транзистора 6,2,Транзистор 7.1 токового зеркала, шун 30 тирующий конденсатор 6.5, находится в зависимости от разницы потенциалов на его базе и эмиттере, в открытом состоянии, активном режиме или в закрытом состоянии, В первом случае напряжения эмиттер-база 1 транзистора 6,2 не достигает величины 35 открывания и тиристорный исполнительный элемент 4 остается закрытым. Во втором случае импульс запуска формируется с задержкой, что позволяет осуществлять 40 фазовую регулировку, в третьем случае тиристорный исполнительный элемент 4 открывается с небольшой задержкой. пропорциональной постоянной времени заряда конденсатора 6.5 через резистор 6,4,Напряжение на эмиттере транзистора 7,1. 45 задается прямым падением напряжения на диоде 9, который является датчиком температуры с отрицательным температурным коэффициентом, Рабочий ток через диод 9 50 задается резистором 8. Напряжение на базе транзистора 7,1 складывается из найряжений на прямосмещенном переходе базаэмиттер транзистора 7.2 и напряжения на резисторе 10, выполняющего роль задатчика температуры. На полевом транзисторе 5511,1 и резисторе 11,2 выполнен источникпостоянного тока, на вход которого подается импульс напряжения питания, а выход.соединен со вторым плечом токовОго зеркала. Следовательно, через резистор 10, при подаче импульсов питания протекает постоянный ток, не зависящий от температуры окружающей среды и создающий падение напряжения на резисторе 10, которое является опорным для схемы сравнения, выполненной на транзисторах 7.1 и 7.2, причем изменение температуры окружающей среды в диапазоне, допустимом для транзисторов 7.1 и 7.2, практически не влияет на .работу схемы сравнения, т.к. транзисторы токового зеркала согласованные, т.к. изменение коэффициентов передачи тока от температуры у обоих транзисторов одинаковые.При температуре на объекте терморегулирования ниже заданной падение напряжения на прямосмещенном переходе диода 9 выше, чем на задающем резисторе 10, транзистор 7,1 закрыт и тиристорный исполнительный элемент 4 открывается с большой задержкой. При приближении тем-. пературы объекта к заданной транзистор 7.1 переходит в активный режим работы, частично шунтируя конденсатор 6.5, что приводит к увеличению угла открывания ,тиристорного исполнительного элемента 4, и следовательно, к уменьшению выделяемой мощности на нагревателе 3.Для увеличения коэффициента передачи схемы сравнения вместе одного диода 9 в качестве датчика температуры можно использовать несколько последовательно включенных диодов или же транзистор, у которого переходы коллектор-эмиттер и база-эмиттвр шунтировайы сопротивлениями. Количество диодов в первом случае и величины сопротивлений в другой должны быть такими, чтобы падение напряжения на датчике температуры не превышало напряжение открывания транзистора 6.2.Таким образом, устройство имеет высокую температурную стабильность, обеспечивает высокую точность регулировки температуры за счет использования в качестве схемы сравнения токового зеркала на согласованной паре транзисторов, питаемого от термостабильного источника постоянного тока.Формула изобретения Устройство для регулирования температуры, содержащее датчик, и задатчик температуры, последовательно соединенные элемент сравнения и генератор импульсов запуска, соединенный с управляющим входом тиристорного исполнительного элемента, формирователь питающих импульсв, выпрямительный мост, нагреватель и источниктока, причем выпрямителъный мост включен входными выводами в сеть пере-1835540 Составитель С, Поповаактор А. Козлова Техред М.Моргентал Корректор В, Петраш Заказ 2982, Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СС 113035, Москва, Ж, Раушская наб 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул,Гагарина, 101 менного тока, а выходными выводами соединен с поСледовательно соединенными нагревателем и тиристорным исполнительным элементом, параллельно которому подключен формирователь питающих импульсов, выходы которого соединены с шинами питания генератора импульсов запуска, а задатчик температуры выполнен в виде переменного резистора, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повйшения точности, устройство содержит токозадающий резистор, элемент сравнения выполнен в виде токового зеркала, а датчик температуры выполнен в виде полупроводникового диода, соединяющего эмиттер выходного транзистора токового зеркала с одной из шин питания, 5 соединенной через переменный резистор сэмиттером задающего транзистора токового зеркала. коллектор которого через источник тока подключен к другой шине питания, связанной через токозадающий резистор с 10 эмиттером выходного транзистора токовогозеркала, коллектор которого является выходом элемента сравнения.