Устройство для регулирования температуры

Союз Соаетскнк Соцналнстнческни Республик(22) Заявлено 23.11.79 (2 ) 2842914/18-24 с присоединением заявим йо(23)Прмормтет 6 05 О 23/24 ГосуаарственныЯ кеантет СССР но лавам нзобретеннЯ н открытнЯ(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕГУЛИРОВАНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ ля тр ди ав Изобретение относится к устройствам для регулирования температуры с использованием электрических средств с помощью термочувствительных элементов, сопротивление которых зависит от температуры, и предназначенных для использования в радиотехнической и приборостроительной промышленности для термостатироваяия приборов, в сельском хозяйстве на животноводческих фермах, в устройствах для напольного обогрева животныхИзвестно устройство для регулирования температуры, содержащее подсоединенную к источнику питания переменного тока последовательную цепь, состоящую из индуктивного элемента, нагревателя, тиристора, и цепь упр ления, состоящую иэ трансформатора, диода, сглаживающего фильтра, мостовой схемы, содержащей терморезистор с резисторами и транзисторы. Пепь управления тиристором питается от дополнительного источника питания, напряжение которого превьааает напряжение, при котором открывается тиристор. При иэмененли сопротивления термореэистора сигнал разбалаиса моста, усиленный транзистором, цепь база - змиттер которого подключена кдиагонали моста, поступает на тран-,.зистор, цепь эмиттер-колле.тор которого подключена параллельно управляющему электроду и катоду тиристорачерез индуктивный элемент и в положительный полупериод открывает его,шунтируя управляющий гереход тиристора, последний закрывается, прекра"10 щая питание нагревателя 1),Недостатком этого устройства явется сложность схем управления,ебующих наличия трансформатора,ода, сглаживающего фильтра.15 Наиболее близким к предлагаемомупо технической сущности являетсяустройство, содержащее тирмстор,включенный в цепь нагревательногоэлемента, диод, делитель напряжения,29 состоящий из резистора и термореэистора, соединенных последовательно иподключенных к средней точке делите"ля напряжения, динистор, катодкоторого соединен с управляющим,25 электродом тиристора, анод которогоподключен к аноду диода, соединенного с делителем напряжения и с источником питания 21,Недостатком такого й39 является сложность при6 15 20 5 30 40 М О 6 Поставленная цель достигается тем, что устройство, содержащее терморезистор, нагреватель, подключенный через встречно-параллельно включенные тиристоры к источнику переменного напряжения, и динисторы, подключенные катодами к управляющим электродам тиристоров, с анодами,одном питании нагревателя. для двухполупериодного питания требуетсялибо включение последовательно снагревателем двух встречно-параллельно включенных устройств для регулирования температуры, что требуетустановки двух терморезисторов, либоподключение устройства для регулирования температуры к диагонали выпрямительного моста, другая диагональкоторого подключена через нагреватель к источнику питания, что требует установки дополнительно четырехсиловых диодов.Кроме того, в известном устройстве терморезистор делителя напряжения периодически подвергается большим тепловым нагрузкам, Это уменьшаетнадежность работы устройства и точность регулирования температуры, Так,в момент достижения заданного значения температуры через терморезисторделителя напряжения протекает ток,равный току управления тиристором,который, например, для кремниевыхтриодных тиристоров средней мощноститипа КУ 202 находится в интервале(50-300) 10 з А, а напряжение натерморезисторе делителя напряжениячуть меньше напряжения включениядинистора, минимальное напряжениевключения которого, например кремниевых динисторов малой мощности типаКН 102 А, равно 20 В. Тогда тепловаянагрузка терморезистора делителянапряжения, определяемая как мощностьрассеяния будет равнаР= 2 =20 (50-300)10 =1 -б Вт (1)-3где Б - напряжение на терморезистоределителя напряжения;2 - ток через термореэистор делителя напряжения.Ограничение мощности рассеянияприменяемых терморезистор в при верхнем значении заданной температурыпо ГОСТ 10688-75 находитсяв пределах не более 0,3-0,5 мВт. Из формулы (1) видно, что мощность рассеяниятермореэистора в момент достижениязаданного значения температуры превышает максимальную мощность рассеяния применяемых терморезисторов дошести раз. Такая периодическая тепловая перегрузка терморезистора приводит к погрешности регулированиятемпературы из-за нагрева его токомуправления, а также и преждевременному его разрушению,Цель изобретения - упрощение,повышение надежности и точностиустройства,:оединенными с катодами выпрямитель"ных диодов через ограничивающий резистор друг к другу, причем анодывыпрямительных диодов связаны скатодами тиристоров, содержит подключенный между катодами тиристоровреэистивный делитель напряжения,пер"вый и второй управляющие транзисторыи диоды, подключенные катодами к базам управляющих транзисторов, а анодайи - к терморезистору, другим концом связанному со средней точкойделителя напряжения, причем эмиттерыпервого и второго управляющих транзисторов подключены к катодам тиристоров, а коллекторы - к анодам динисторов, Кроме того, устройство содержит шунтирующие диоды, подключенные параллельно одному из резисторовкаждого плеча делителя напряжения.На чертеже изображено устройстводля регулирования температуры.Устройство содержит встречно-параллельно включенные тиристоры 1 и 2,включенные в цепь нагревателя 3,динисторы 4 и 5, катоды которых соединены с управляющими электродамитиристоров 1 и 2, а аноды соединенычерез ограничивающий резистор бмежду собой, выпрямительный диод 7,первый управляющий транзистор 8.Анод выпрямительного диода 7 и эмиттер гервого управляющего транзистора8 подключены к катоду тиристора 1,а катод выпрямительного диода и коллектор первого управляющего транзистора 8 - к аноду динистора 4, Устройство для регулирования температурысодержит также выпрямительный диод 9и второй управляющий транзистор 10.Анод выпрямительного диода 9 и эмиттер второго управляющего транзистора10 подключены к катоду тиристора 2,а катод выпрямительного диода 9 иколлектор второго управляющего транзистора 10 - к аноду динистора 5.Аноды диодов 11 и 12 через терморезистор 13 соединены со средней точкой резистивного делителя 14 напряжения, а катоды - с базами первогои второго управляющих транзисторов8 и 10. Терморезистор 13 помещен врабочий объем нагревательного устройства.Часть сопротивления в обоих пле -чах резистивного делителя 14 напряжения зашунтировано диодами 15 и 1 б,аноды которых подключены к среднейточке делителя напряжения.Устройство работает следующимобразом,При подключении к источнику 17переменного напряжения через выпрямительный диод 7, ограничивающий резистор б и- управляющий транзистор 10,протекает ток. Происходи. делениенапряжения источника. питания междуними. Одновременно через реэистивныйделитель 14 напряжения, термореэистор 13, диод 12, цепь база - эмиттервторого управляющего транзистора 10протекает ток. Диод 16 шунтируетчасть сопротивления резистивного делителя 14 напряжения, что уменьшаетнапряжение между средней точкойделителя напряжения и эмиттером второго управляющего транзистора 10Это напряжение практически равно падению напряжения на трморезисторе13. Напряжение между коллектором иэмиттером второго управляющего транзистора 10 определяется током черезтерморезистор 13. Когда напряжениемежду коллектором и эмиттером нторого управляющего транзистора 10 достигает напряжения включения динистора 5, последний включается, и черезтиристор 2 и нагреватель 3 протекаетток, В следующий полупериод черезныпрямительный диод 9, ограничинающийрезистор б и первый управляющий тран- щозистор 8 протекает ток, Одновременночерез резистивный делитель 14 напряжения, терморезистор 13, диод 11,цепь база - эмиттер первого управляющего ранэистора 8 протекает ток.Диод 15 шунтирует часть сопротивлениярезистивного делителя 14 напряжения,что уменьшает падение напряжения натерморезисторе 13, Напряжение междуколлектором и эмиттером первого управляющего транзистора 8 определяется током через терморезистор 13. Придостижении этим напряжением величины напряжения включения динистора 4,последний включается и через нагреватель 3 протекает ток обратной полярности. При протекании тока на нагревателе 3 происходит выделение тепловой мощности, под действием которойповышается температура в рабочемобъеме нагревательного устройстна, 40Сопротивления терморезистора 13 начинает уменьшаться, а следовательно,уменьшается падение напряжения между коллектором и эмиттером первогои второго управляющих транзисторов 48 и 10, Унеличинается угол включениятиристоров, Повышение температурыв рабочем объеме нагревательногоустройства происходит до тех пор,пока максимальное напряжение междуколлектором и эмиттером первого ивторого управляющих транзисторов 8и.10 не станет меньше напряжениявключения динисторов 4 и 5. Тиристоры1 и 2 не включаются. Ток через нагревательный элемент не протекает, 55Температура.в рабочем объеме нагрена-.тельного устройства начинает понижаться, а сопротивление терморезистора 13 - увеличиваться. Падение напряжения между коллектором и эмитте щром первого и второго управляющихтранзисторов 8 и 10 достигает напря"жения включения динисторов 4 и 5,При их включении включаются тирисхоры1 и 2, и через нагреватель протекает ток. Увеличение температуры н рабочем объеме нагрейательного устройствавызывает уменьшение сопротивлениятерморезистора 13, и весь процессповторяется.Применение устройства для регулирования темгературы упрощает устройство, позволяет просто управлятьс двумя тиристорами, включеннымивстречно-параллельно, с помощью одного терморезистора, При этом схемаупранления тиристорами не требуетвторичного источника для питаниясхемы управления, трансформаторов,для гальванической развязки цепейуправления тиристорами. Схема упран -пения проста в изготовлении и малогабаритна, Терморезистор устройстване подвергается большим теплоным перегрузкам, так как через него протекает только ток управления транзистораии,Введение шунтирующих диодов вделитель напряжения позволяет у:леньшить падение напряжения на терморезисторе,то также уменьшает перегревтермореэистора током управления, протекающил через него.Кроме того, устройство для регулирования температуры позволяет применять терморезисторы с большим номинальным сопротивлением, а также вместо терморезистора н качестве датчика температуры - контактные термометры с током управления до-б50 10 без изменения схемы, что расширяет область .применения устройства.Формула изобретения1. Устройство для регулированиятемпературы, содержащее терморезистор,нагреватель, подключенный черезвстречно-параллельно включенные тиристоры к источнику переменного .напрчжения, и динисторы, подключенныекатодами к управляющим электродамтиристоров, с анодами, соединеннымис катодами выпрямительных диодов через ограничинающий резистор друг кдругу, причем аноды выпрямительныхдиодов снязаны с катодами тиристоров,о т л и ч а ю щ е е с я тем, что,с целью упрощения, повышения надежности и точности устройства, оно содержит подключенный между катодамитиристоров резистивный делитель напряжения, первый и второй управляющиетранзисторы и диоды, подключенныекатодами к базам управляющих транзисторов, а анодами к терморезистору,другим концом связанному со среднейточкой делителя напряжения, причемэмиттеры первого и второго управляющих транзисторов подключены к катодам тиристоров, а коллекторы - канодам динисторов,857947 Составитель Л. ПтенцовТехред М, Ксштура нкулич Корректор Г, Решетник Редактор Н. Заказ 7242/ Тираж 940 Подписно ВНИИПИ Росударственного комитета ССС по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-З 5, Раувская наб., д./5 филиал ППППатентф, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 2, Устройство по п. 1, о т л ич а ю щ е е с я тем, что оно содержит вунтируюцие диоды, подключенные параллельно одному иэ резисторов каждого плеча делителя напряжения.Источники информации, принятые во внимание при экспертиэе 1. Патент Японии 9 48-3798,кл, 54/7/1121, 54/7-С 122, опублик.19 73. 2. йвторское свидетельство СССР9 317048, кл. 6 05 О 23/24, опублик.1970 (прототип) .