Устройство для регулирования температуры

ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз Советских Социалистических Республик-2 617 О 23/1 исоединением заявки й 9 итет еулиретиеииыи иОм СССР и целим изобретеиий и открыл ий(71) Заявите РОДСТВО ДЛЯ РЕГУЛИРОВАНИ ТЕМПЕРАТУРЫ устройства счет исо ключевого1 0(22) Заявлено 14.09.77 (2 Предлагаемое устройство для регулирования температуры относится к области автоматического регулирования и может быть использовано в системах те 1 иостатирования с малым временем установления рабочей температуры.Известны устройства для регулирования температуры, обеспечивающие малое время установления рабочей температуры путем подключения дополнительного нагревателя 1 .Недостатком известногоявляется его сложность запользования дополнительногкаскада.5Из известных устройств наиболее близким по технической сущности является у".тройство для регулирования температуры, содержащее датчик температуры, подключенный ко входу трех операционных усилителей, источник опорных напряжений, Формирователь управляющего сигнала, тиристорный исполнительный элемент, включенный последовательно с нагревателем, и ис - точник постоянного напряжения 2).Недостатксм известного устройства является сложность устройства.Цель изобретения заключается в упрощении устройства для регулирования температуры при сохранении заданной точности отслеживания температуры.Эта цель достигается путем введения в устройство интегрирующего элемента, включенного между входами первого операционного усилителя, фильтра, включенного между входами второго. операционного усилителя н импульсного источника питания, соответствую. щие выходы которых подключены ко вхо. ду источника опорного напряжения и третьим входом операционных усилителей.На Фиг. 1 изображена функциональная схема предлагаемого устройства для регулирования температуры, На фиг. 2 - принципиальная схема предлагаемого устройства для регулирования температуры.П редлагаемое устройство для регулирования температуры (Фиг. 1) содержит датчик температуры 1, подключенный к первым входам операционных усилителей 2 и 3, вторые входы 4 которых подключены к источнику опорных напряжений 5, а выходы - к формирователю управляющего сигнала б, выход которого соединен с управляющим входом тиристорного исполнительного элемента 7, последовательно с которымподключен нагреватель 8. Между первым и вторым входом операционного усилителя 2 подключен интегрирующий элемент 9, а между первым и вторым входом операционного усилителя подключен фильтр 10. Импульсный источник питания 11 подключен последовательно с нагревателем 8, а его выходы соединены с третьими входами операционных усилителей 2, 3 и со входами источника опорных напряжений 5,Выход операционного усилителя 2 (Фиг. 2) (катод диода 12) подключен к управляющему электроду тиристора 13, являющимся первьм входом формирователя управляющего сигнала б. Выход операционного усилителя 3 (катод диода 14) подключен к управляющему электроду тиристора 15, являкщимся вторым входом форчирователя управляющего сигнала 6. Катод тиристора 13 соединен с анодсм тиристора 15, ка тод которого подключен к общему кон" цу устройства. Анод тиристора 13 подключен к катоду зарядного диода 16, анод которого соединен с общим концом устройства, и через резистор 17, 25 являкщимся выходсм формирователя управляющего сигнала б, подключен к управляющему входу тиристорного исполнительного элемента 7, анод которого соединен с нагревателем 8 и с первым сетевым концом, а катод со вторым сетевым концом. Между первым и вторым сетевыми концами подключен вход импульсного источника питания 11 - первичная обмотка трансформатора 18. Вторичная обмотка трансформатора подключена к катоду диода 19 и к аноду диода 20, а средняя точка соединена с общим концом устройства. Анод диода 19 через резистор 21 подключен к аноду стабилитрона 22 (пер О вый выход импульсного источника) анод которого соединен с общим концом устройства. Катод диода 20 через резистор 23 подключен к катоду стабилитрона 24 (второй выход импульсного 45 источника), анод которого соединен с общим концом устройства. Первый и второй выход импульсного источника питания 11 подключен ко входам питания микросхем 25 и 26 операционных 5 О усилителей 2 и 3. Первый выход подключен также через резистор 27 источника опорных напряжений 5 к потенцио" метрам 28 и 29, средняя точка котор .через резисторы 30 и 31 подклю чена к инвертирующим входам микросхем 25 и 26, а другие концы через резистор 32 подключены к общему кон.цу устройства. Датчик температуры 1 через резисторы 33 и 34 подключен к неинверстирующим,входам микросхем 60 25 и 26 и через резистор 35 к общему концу устройства. Между инвертирующим и неинвертирукщим входами микросхемы 25 подключен интегрирующий элемент - конденсатор 9, а между инвер тирующими и неинвертирующими входамимикросхемы 26 подключен Фильтр - конденсатор 10,Выход микросхемы 25 через резистор 36 и диод 12 подключен к первому входу форчирователя управляющегонапряжения б - управляющему электроду тиристора 13 и к резистору 37,другой конец которого подключен кобщему концу устройства. Выход микросхемы 26 через резистор 38 и диод 14подключен ко второму входу форчирователя управляющего напряжения б - управляющему электроду тиристора 15 ик резистору 39, другой конец которого подключен к общему концу устройства.устройство для регулирования температуры работает следующим образом.Сигнал датчика температуры 1 усиливается и сравнивается в операционных усилителях 2, 3 с опорными напряжениями с потенцисметров 28, 29источника опорных напряжений 5. Амплитуды опорных напряжений выбираютсятаким образом, чтобы выходные сигналы операционных усилителей закрывалитиристор .13 при температуре вышеОтиристор 15 при температуревыше ища, причемоа - ном +где 1 ОМ - требуемая температура отслеживания,оточность отслеживания темюлературыИмпульсный источник питания 11формирует напряжение питания операционных усилителей 2, 3 и делителейисточника опорных напряжений 5 в течение положительной полуволны напряжения сети.Конденсатор 9 (интегрирующий элемент) заряжается в положительнуюполуволну до напряжения, определяемого сигналом датчика температуры 1.В течение отрицательной полуволны(напряжение на делители источникаопорных напряжений 5 не подается)потенциалы на обкладках конденсатора9 выравниваются,Фильтр 10 служит для исключениявыбросов напряжения на выходе операционного усилителя 3 в моменты ростаи спада импульсного напряжения питания микросхем.При температуре( нов конденсатор 9 заряжается в положительнуюполуволну до значительного напряжения, В течение отрицательной полуволны он не успевает разрядиться доуровня, соответствукщего напряжениюна выходе операционного усилителя,меньшему напряжения спрямления тиристоров . Тиристор 13 открывается вначале каждой положительной полуволны напряжения сети, Через управляющий электрод симметричного тиристора 7 течет ток заряда конденсатора40, В отрицательную полуволну черезуправляющий электрод симметричноготиристора 7 течет ток перезаряда,конденсатора 40 (через диод 16) .Симметричный тиристор открыт в течение обеих полуволн напряжения питания сети. В нагревателе рассеиваетсямаксимальная мощность, что обеспечивает формированный нагрев температуры отслеживания,При подходе к режиму отслеживаниятемпературы конденсатор 9 в положительную полуволну заряжается доменьшего значения напряжения, В течение отрицательной полуволны он успевает разрядиться до уровня, соответствующего напряжению на выходеоперационного усилителя, меньшему,чем напряжение спрямления тиристоров .Тиристор 13 открывается не .в самомначале положительной полув олны, а снекоторьм временнымсдвигсы, определяемьм постоянной цепи заряда конденсатора 9. Чем ближе температурав месте расположения датчика к температуре отслеживания, тем большеэтот временной сдвиг . В режиме отслеживания тиристор 13 открываетсялишь на незначительную часть положительной полуволны напряжения сети.Таким образом, отслеживание температуры ведется практически на половинной мощности нагревателя.Если произошел отказ основногоканала отслеживания температуры итемпература в месте расположения датчика начала увеличиваться (отказ воперационном усилителе 2, пробой тиристора 13); то при температуреа оа закроется тиристор 15, который отключает нагреватель от сети дотех пор, пока температура не станетравнойд при этом Устройство буОдет отслеживать температуру 1 щд.Предлагаемое техническое решениезадачи позволяет; уменьшить вес(приблизительно в 1,5 раза), габаритныеразмеры (приблизительно в 1,5 раза)и стоимость изделия (приблизительнона 40) по сравнению с прототипомза счет использования 2-х операционных усилителей (вместо 3-х в прототипе), уменьшения не менее чем в 3 раза веса, габаритных размеров и стоимости схемы питания операционных усилителей, путем исключения одного операционного усилителя и применения в предлагаемом устройстве импульсной схемы питания, что позволило уменьшить потребляемый операционными уси" лителями ток в 3 раза, а, применив простую схему питания с параметричес- ким стабилизатором - отказаться от сложного варианта с транзисторньм стабилизатором, используемым в прототипе, повысить КПД работы устройства за счет уменьшения в 3 раза мощности, потребляемой операционными усилителями, повысить надежность работы устройства за счет уменьшения в 2 раза коэффициента нагрузки элементов и сокращения числа радиодеталей в устройстве.Формула изобретенияУстройство для регулирования температуры, содержащее датчик температуры, подключенный к первым входамЯ операционныхусилителей, ко вторымвходам которых подключены соответствующие выходы источника опорных напряжений, а к выходам операционныхусилителей подключены входы формироЭ вателя управляющего сигнала, связанного с управляющим электродом тиристорного исполнительного элемента,последовательно с которьм включен на"греватель, о т л и ч а ю щ е е с ятем что, с целью упрощения устройст"ва оно содержит интегрирующий элемент,фильтр и импульсный источник питания,причем интегратор включен между входами первого операционного усилителя,фильтр - межцу входами второгоопера 46 ционного усилителя, а соответствующие выходы импульсного истОчника питания - между входом источника опорных напряжений и третьим входом операционных усилителей.45 Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Патент Великобритании 91281441кл, 0 05 Р 23/22, 1972.2. Авторское свидетельство СССРР 525934, кл, 6 05 0 23/19, от 1975711552 Фиг Ролписное Заказ 901ираж 95 б ал ППП Патент, г, Ужгород, Ул. Прсектна