Устройство для регулирования температуры

О П И С А Н И Е (п)98938ИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветсиикСоциалистическихРеслублии.СССР ао даем извбрвтеей и фткрытийтОпубликовано 07,04. 82, Бюллетень М 13 Дата опубликовайия описания 07.04.82 54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕГУЛИРОВАНИЯ ТЕИПЕРАТУРЫ тся тер"тель 1Изобретение относится к автомати"ческому регулированию температуры,в частности к регуляторам температу-ры термостатов для элементов РЭА, иможет быть исгюльзовано в радиотех 5нике, технике связи, медицине, мик-.робиологии и приборах для научныхисследований,Известны регуляторы температуры,16содержащие чувствительный элемент,задания, усилительно-преобразующееустройство, регулирующий и исполнительный еленентыОднако такие регуляторы обеспечи 3вают изменение величины тока через.1,исполнительный элемент в зависимостиот величины разности между напряжением, вырабатываемым чувствительнымэлементом, и напряжением, снимаемымс элемента задания. При этом максимальное значение тока через исгюл"нительный элемент может значительно;превышать номинальное значение. Известно устройство с выключате"лем для защиты от перегрузки транзисторного коммутирующего усилителя с двумя коммутационными состояниями, Устройство содержит схему сравнения, на которую подают соответствующий величине тока коммутации потенциал и потенциал, получаемый на отдельномделителе напряжения, спусковую схему, схему И и звено задержки 2. Выключатель устройства работает дискретно - в нормальном режиме закрыт, а при максимальном значении тока коммутации запирается 121.Недостатком этого устройства является то, что оно полностью запирает коммутирующий элемент, т.е. не обладает свойством ограничения тока через него на определенном, заранеезаданном уровне.Наиболее близким к изобретению по технической сущности являеморегулятор, содержащий усилимощности и подключенный к его выходу исполни 1 ельный элемент - нагреватель 31.Недостатком известного регулятора является то, что он не обеспечивает защитуисполнительного элемента от перегрузки. Например, при примененииисточников, напряжение которых превы"шает напряжение исполнительного элемента, в момент включения устройстваи при отработке переходных процессовпри больших возмущениях ток, через исполнительный элемент может значительно превышать номинальное значейие. При этом уменьшается надежностьисполнительного элемента, а при применении в качестве исполнительногоэлемента термоэлектрических батарейувеличивается время переходного процесса по причине выхода режима ра"боты термобатареи из области оптимальных значений.Цель изобоетения - повышение егонадежности и быстродействия,Поставленная цель достигаетсятем, что устройство для регулирования температуры, содержащее включен"ные последовательно термочувствитель"ный мост; основной операционный усилитель, усилитель мощности и исполнительный элемент, например термоэлектрическую батарею, а также первый источник питания, подклюЧенныйк входной диагонали термочувствитель"ного моста, и второй источник пита"ния;.соединенный с цепяыи питанияосновного операционного усилителя,усилителя мощности и исполнительногоэлемента, содержит включенные последовательно дополнительный операционный усилитель, один из входов которого подкпючен к задающему делителю,и усилитель, тока, выходом связанныйс вторым входом усилителя. мощности,второй вход дополнительного операционного усилителя подкпючен к выходуусилителя мощности, а цепи питанияего и усилителя тока подключены квторому источнику питания.На чертеже изображена структурнаясхема устройства,Устройство содержит термочувстви"тельный иост 1, датчик 2 температуры,первый источник 3 питания, основнойоперационный усилитель 4, усилительмощности, исполнительный элемент б,например термоэлектрическую батарею,Ъторой источник 7 питания, дополнительный операционный усилитель 8, ре 4гулируемыи делитель 9 напряжения,усилитель 10 тока и суммирующий резистор 11.Входная диагональ термочувстви"тельного моста 1, в одно из плеч которой включен датчик 2 температуры,подключена к первому источнику 3питания, а выходная диагональ " квходам основного операционного уси лителя 4, К выходу основного опера"ционного усилителя 4 подключен входусипителя 5 мощности, выход которого через исполнительный элемент 6 подключен к второму источникупитания.и К точке соединения усилителя 5 мощности и исполнительного элемента 6подключен первый вход дополнительно-.го .операционного усилителя 8, второйвход которого подключен к отводу рр регулируемого делителя 9 напряжения.Выход дополнительного операционногоусилителя 8 через усилитель 10 токаподключен к суммирующему резистору11, включенному последовательно с 25 источником сигнала (выходом операци"онного усилителя 4) в входной цепиусилителя 5 мощности на общую шинуустройства.Устройство для регулирования темзп пературы работает следующим образом.При включении начальный разбаланстермочувствительного моста 1 оценьвелик, операционный усилитель 4 иусилитель 5 мощности находятся в насыщении и ток через исполнительныйэлемент 6 равен 3 и, =Этак. = - -Одвт.К нэ.При этом величина тока через исполнительный элемент 6 может в несколько раз превышать его оптимально ное значение.Однако, ток через исполнительныйэлемент 6 не достигает своего максимального значения, так как сигнал,пропорциональный напряжению на ис полнительном элементе 6, сравнивается с заранее заданным напряжениемна регулируемом делителе 9 напряжения при помощи дополнительного операционного усилителя 8 и, в случае 5 в положительной разности напряжений,операционный усилитель 8 открывается.Токовый выходной сигнал операционного усилителя 8, усиленный усилителем 10 тока, подается на суммирующий 55 резистор 11. При этом падение напряжения на резисторе 11 увеличиваетсяи входной ток усилителя 5 мощностиуменьшается. Соответственно уменьша5 98938 ется и выходной ток усилителя 5 мощности до величины, заранее заданной регулируемым делителем 9 напряжения. пе Таким образом, ток через исполни тельный элемент 6 не может превысить установленного при регулировке устройства значения,Устройство для регулирования тем пературы аналогично работает. и в дм намических режимах, т.е. при отработке резких возмущений;,При этом пере" ходные процессы отрабатываются уст-. ройством за более короткое время.В установившемся режиме работы 15 устройства разность напряжений иа входе операционного усилителя о от" рицательна, операционный усилитель. 8 закрыт и токовый выходной сигнал. операционного усилителя 8 равен нулю. 2 о При этом устройство работает в режиме пропорциойального регулирования,. Применение изобретения позволяет защитить исполнительный .элемент от: 25 . перегрузки, повысить надежность его работы, сократить время переходног процесса при .применении в.качестве исгюлнительного элемента термоэлек трических батарей без существейного 30 усложнения устройства, создает возможность питания низковольтного ис-: . полнительного элемента от источйика; напряжение которого может в:несколько . раз превышать напряжение исполнитель" з ного элемента без применения дополни" тельных гасящих резисторов. формула изобретенияУстройство для регулирования темратуры, содержащее включенные последовательно термочувствительныймост, основной операционный усилитель,усилитель мощности и исполнительныйэлемент например термоэлектрическаябатарея, а также первый источник питания, подключенный к входной диаго"нали термочувствительного моста, ивторой источник питания, соединенныйс цепями питания основного операцион"ного усилителя, усилителя мощностии исполнительного элемента, о т л ич а ю щ е.е с я тем, что, с цельюповышения йадежности и быстродействияустройства, оно содержит. включенныепоследовательно дополнительный .опера"ционный усилитель, один из входов которого подключен к задающему делите-.лю, и усилитель тока, выходом связанный с вторым входом усилителя мощности., второй вход дополнительногооперационного усилителя подключен квыходу усилителя мощности, а цепилитания его и усилителя тока подклю"чены к второму источнику питания.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Венгеровский Л.В. и др. Системы термостатирования в радиоэлектронике. Л., энергия", 1969, с.7.2. Патент ФРГ У 2441316,кл. 0 05 Г 1/58 опублик. 1976.3. Авторское свидетельство СССРЮ 474797, кл. О 05 0 23/19 у 1975918938Составитель А .Зарубин актор Н.Джуган Техред З.фанта Корректор А.Дзятко щЗаказ 212 Тираж 908 ПодписноеНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий13035, Москва, Ж, Раушская наб д.4/4 ЕВ Е в жю ещВщефилиал ППП "Патент", г,Ужгород, ул.Проектная,