Устройство для регулирования температуры

Союз Советских Социалистических Республик(22)Заявлено 101079 (21) 2829791/18-24 (51)М. КЛ,с присоединением заявки Йо -(23) ПриоритетС 05 О 23/19 Государственный комитет СССР по делам изобретений и открытий(54) УСТРОИСТВО. ДЛЯ РЕГУЛИРОВАНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ Изобретение относится к регулированию температуры и может быть использовано для поддержания заданного температурного режима в термошкафах, нагревательных печах и тому подобных устройствах. Известно устройство, содержащее термочувствительный делитель напряжения, параллельно терморезистору которого подключены конденсатор и транзистор, а к общей точке термочувствительного делителя и конденсатора подключен вход порогового элемента, к выходу которого подсоединен управляющий электрод тиристора выходного блока 11Однако это устройство вызывает помехи и обладает пониженной точностью.Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является устройство, в котором уровень помех, вызываемых периодическим коммутированием тиристора, значительно понижен. Устройство содержит контактный датчик температуры, ЯС-цепь, к средней точке которой подключены вход поро" гового элемента и диод блока бестоковой коммутации, тиристор и выход"ной блок 2. Однако. и в нем помехи достаточновелики, так как подключение нагревателя к сети происходит при значитель ной величине напряжения. Включение тиристора непосредственно вблизи момента перехода .напряжения сети через нуль в указанном устройстве не представляется возможным, поскольку для заряда конденсатора ЙС-цепи, энергия которого здесь используется для создания тока управления тиристором, необходимо сравнительно большое вре" мя. Это время заряда конденсатора можно было бы сократить, если уменьшить постоянную времени зарядной цепи. Однако емкость конденсатора не может быть выбрана меньше определен.ной величины, иначе ее энергии будет недостаточно для включения тиристора, 2 О а сопротивление резистора меньше величины, обеспечивающей возврат порогового элемента в исходное состояние после разряда конденсатора. 25 Цель изобретения - повышение точности и надежности устройства.Поставленная цель достигаетсятем, что. в устройство для регулирования температуры, содержащее термочув ствительный делитель напряжения,пороговый элемент на последователь-но соединенных р-п-р- и и-р-и-транзисторах, первую интегрирующую ЙС -цепь, параллельно конденсатору которой подключен переход коллекторэмиттер управляющего транзистора, а.к точке соединения резистора и конденсатора - первый выход блока синхронизации и эмиттер р-и-р-транзистора порогового элемента, а также ти"ристорный переключатель, к выходу которого подключены входы блока синхронизации, н блок питания, введены вторая интегрирующая ЙС-цепь, развязывающий диод, ограничительный резистор и ключевой р-и-р-транзистор, коллектор которого соединен со входомтиристорного переключателя, эмиттер -с выходом второй интергирующей ЙС-цепи, вход которой соединен с первымвыходом блока питания, второй выходкоторого связан с базой р-И-р транзистора порогового элемента, котораячерез развязывающий диод соединена сколлектором И-р-И-транзистора порогового элемента, причем третий выходблока питания связан с эмиттером управляющего транзистора. база которого соединена с выходом термочувстви.тельного делителя напряжения и вто.рым выходом блока синхронизации.Для управления тиристорным переключателем в этом случае используется энергия конденсатора второй, дос"таточно мощной интегрирующей КС -цепи, Постоянная времени заряда первойЙС-цепи при этом может быть выбранадостаточно малой, благодаря чемуза тот короткий промежуток времени,предоставленный блоком синхронизации с сетью в начале полуволны напря"жения сети для управления тиристорным переключателем, пороговой элемент успевает выработать несколькоимпульсов, обеспечивающих надежноевключение тиристора. В то же времяуказанный промежуток времени можетбыть выбран достаточно коротким,обеспечивающим режим включения тиристора с минимальным уровнем вызываемых его коммутированием помех.Одновременно; за счет совместногоиспользования термочувствительногоделителя напряжения и управляющеготранзистора повышается точность поддерживания температуры объекта.На чертеже показана схема устройства,Устройство содержит термочувстви"тельный делитель 1 напряжения, выполненный на терморезисторе 2 и переменном резисторе 3, управляющий транзистор 4,первую интегрирующую ЙС -цепь 5, к общей точке резистора б иконденсатора 7 которой подключенвход порогового элемента 8, состоящего из транзисторов 9 и 10 р-И"р"и И-р-и-типов соответственно и развязывающего диода 11, ограничитель 5 10 3560 ния 1. Уровень мгновенного значения 20 25 ЗО 35 40 50 ный резистор 12, подключенный к базеключевого р-И-р-транзистора 13, эмиттер которого подключен к среднейточке второй интегоирующей ЙС -цепи14, состоящей из резистора 15 и конденсатора 16, а коллектор - к управляющему переходу тиристора 17 тиристорного переключателя 18, состоящего иэ выпоямительного моста 19, нагревателя 20 и диода 21, блок питания 22, состоящий из стабилитронов23-25, конденсатора 26 и диода 27,блок синхронизации 28, выполненныйна диодах 29 и 30 и резисторах 31 и32, разрядный резистор 33, выполненный регулируемым и зашунтированныйдиодом 34, и диоды 35 и 36. Рассмотрим вначале работу устройства без учета блока синхронизации сетью 28, Предположим, что температура объекта ниже заданной величины. Тогда при подключении устройства к сети потенциал средней точки пеюеменного резистора 3 ниже, чем потенциал катода стабилитрона 25, что приводит к эапиранию управляющего транзистора 4То же. самое происходит ис транзисторами 9 и 10 порогового элемента 8; запирающее их напряжениесоздается за счет положительной раэ.ности потенциалов катода стабилитрона 24 и эмиттера транзистора 9. Происходит одновременный заряд обеихинтегрирующих КС-цепей 5 и 14. Придостижении напряжением на конденсаторе 7 величины, равной напряжениюстабилизации стабилитрона 24, транзистор 9 отпирается, вызывая лавинообразный процесс открывания транзисторов 10 и 13 и разряд конденсаторов 7 и 16 ЙС-цепей 5 и 14 по двум независимым цепям. Конденсатор 7 в этом случае разряжается по цепи,включающей в себя транзисторы 9 и 10порогового элемента 8, стабилитрон25 и разрядный резистор 33, а цепьразряда конденсатора 16 состоит изтранзистора 13 и управляющего перехода тиристора 17. Принцип работыустройства с учетом блока синхронизации 28 не меняется. Отличие состоит лишь в том, что управление тиристором 17 в этом случае производится только вблизи переходов напряжения сети через нуль. В большую часть полупериода сетевого напряжения состояние управляющего транзистора 4 полностью определяется блоком синхронизации 28 и лишь вблизи момента перехода напряжения через нуль управление транзистором 4 передается термочувствительному делителю напряженапряжения сети Оо , начиная с которого транзистор открыт, задается делителем напряжения, выполненным на резисторах 31 и 32. Диод 29 служит для разряда конденсатора 7 при вклюФормула изобретения 55 чении тиристора 17, когда делитель напряжения, выполненный на резисторах 31 и 32, зашунтирован открытым тиристором 17. Причем, импульсы управления тиристором почти прямоуголь ные, что обеспечивается большой емкостью конденсатора 16. Кроме того величина напряжения ва конденсато ре 7, при которой происходит включение порогового элемента 8, равнанапряжению стабилизации стабилитрона 24. Это достигнуто за счет взаимного вычитания падений напряжений напереходе эмиттер-база транзистора 9 и диоде 34. Очевидно, что и температур ная стабильность напряжения включения порогового элемента 8 в этом случае определяется только температурной стабильностью упомянутого стабилитрона 24 Диод 35 ограниивает обратное напряжение, прилагаемое к транзистору 4 при включенном тиристоре 17, диОды 30 и 36 исключают влияние друг на друга термочувствительного делителя 1 и делителя напряжения, выполненного на резисторах 31 :и 32Таким образом, усилие сигйала на выходе термочувствительвого делителя напряжения с помощью транзистора позволяет повысить точность, тиристор, включаясь, подключает нагреватель 20 к сети. Длительность импульса на управляющем электроде тиристора 17 полностью определяется состоянием транзистора 10 порогового элемента 8 и может быть регулирована переменным резистором 33. Тиристор периодически получает мощные импульсы управления и периодически подключает нагреватель к сети. Так продолжается до, тех пор, пока температура объекта ве достигает заданной величины. Тогда потенциал средней точки переменного резистора 3 превышает потенциал катода стабилиюрона 25, и управляющий транзистор 4 отпирается, не позволяя напряжению на конденсаторе 7 повыситься до порога включения элемента 8. Сигнал на управляющем электроде тиристора, 17 исчезает, и нагреватель отключается от сети. При некотором незначитель- ном понижении температуры транзистор 4 снова запирается, и пороговый элемент 8 опять приходит в действие, включая тиристор 17. Указанная величина отклонения температуры объекта определяется характеристикой терморезистора 2 и коэффициентом усиления транзистора 4 и составляет несколько десятых долей градуса. Последнее означает, что температура объекта поддерживается достаточно стабильно,т.е. устройство обладает достаточно высокой точностью поддерживания заданной температуры. Рассмотрим работу устройства сучетом действия блока синхронизации 28. Укаэанный блок синхронизирует импульсы управления тиристором 17с началОм полупериода входного напряжения и обеспечивает тем самымвключение тиристора 17 вблизи переходов напряжения сети через нулевыезначения. Такое включение обеспечивает минимальный уровень вызываемыхкоммутацией тиристора 17 помех, аиспользование для управления тйристором более мощной интегрирующейЯС-цепи позволяет повысить надежность устройства и понизить уровень, помех, наводимых в сети, 15 У стройство для регулирования тем 20 пературы, содержащее термочувствительный делитель напряжения, пороговый элемент на последовательно сое"диненвых р-И-р- и И-р-И-транзисторах, первую интегрирующую КС -цепь, 25 параллельно конденсатору которойподключен переход коллектор-эмиттеруправляющего транзистора, а к точкесоединения резистора и конденсаторапервый выход блока синхронизации и З 0 эмиттер р-и-рИ-транзистора порогового элемента, а также блок питания,тиристорный переключатель к выходукоторого подключены входы блока синхронизации, о т л и ч а ю щ е е с ятем, что, с целью. повышения точностии надежности устройства, в него ввеена вторая интегрирующая ЯС -цепь,аэвязывающий диод, ограничительныйрезистор и ключевой р-и-р-транзистор, коллектор которого соединен со 40 входом тиристорного переключателя,эмиттер - с выходом второй интегрирующей ЙС-цепи, вход которой соединен с первым выходом блока .питания,второй выход которого связан с базой 4 р-И-р-транзистора порогового элемента, которая через развязывающий диодсоединена с коллектором И-р-И-транзистора порогового элемента, причемтретий выход блока питания связан с 50 эмиттером управляющего транзистора,база которого соединена с выходомтермочувствительного делителя напряжения и вторым выходом блока синхронизации. Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССР 9 613303 кл. С 05 0 23/19, 1976.2. Авторское свидетельство СССР М 643852, кл. 605 0 23/19,1976 прототип) .е илиал ППП Патент, г.Ужгород,ул.Проектная, 4 Тираж 943ПИ Государственного коми делам изобретений и откр 35, Москва, Ж, Раушска Подписнта СССРтийнаб д,4/