Термостабилизатор

ОПИСАНИЕ Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬС 61) Дополнитель 22) Заявлено Об ов к авт. свид-ву -10;81 (21) 3342365/18-24 И) М. Ки.ф 0 05 О 23 вязки Йо с присоединением(23) Приоритет -Опубл икова Государственный кщвитет СССР по дедам изобретений и открытий(331 УДК 621.555.6(088 8) 23,0183. Бюллетень М 3 ата опубликования описания 23.01.8 72) Авторы изобретен СХудяев(54) ТЕРМОСТАБИЛИЭАТОР Изобретение относится к устройствам автоматического регулирования и предназначено для подцержания с высокой точностью температуры в тер" мостате кварцевого генератора.Известно устройство .для стабилизации температуры, содержащее интег. Рирующий усилитель, измерительный мост, регулирующий блок, нагрева тель, пороговый элемент, ключ, вентильный элемент, ограничитвльный элемент 1 1.Недостатками данного устройства являются невысокая точность и низкое быстродействиеНаиболее близким техническим решением к предлагаемому является устройство регулирования, которое содержит два датчика температуры, расположенные у объекта регулирования и .у нагревателя соответственно, переменный регулятор, два постоянных резистора, источник опорного напряжения, компаратор и последовательно соединеиныв ключевое устройство и нагреватель, первый вывод первого датчика , соединен с первым выводом переменного резистора и с первым выводом первого резистора, второй вывод перемен ного резистора соединен,с первыми выводами второго датчика и второго постоянного резистора, вторыв выводы датчиков соединены с одним полюсом источника постоянного нацряжвний а вторыв выводы постоянных резисто" ров с другим, вывод движка переменного резистора соединен о первым "входом компаратора, а источник опорного напряжения - с вторым, выход компаратора соединен с входом ключевого устройства.Устройство работает следующим об" разом.Напряжение первого датчика зависит от температуры объекта регулирова-; ния, например кварцевого генератора, напряжение второго датчика зависит от температуры нагревателя. Иа движке резистора эти напряжения складываются в определенной пропорции, зависяшей от положения движка перменного резистора. На компараторе это напряжение сравнивается с напряжением на выходе источника опорного напряжения и компаратор с помощью ключевого устройства включает или выключает нагреватель. Если нагреватель разогревается до некоторой температуры, напряжение на входе компаратора сравнивается с опорным и нагреватель .выключается. Когда тепло растечетсяпо термостату и температура второго датчика уменьшится, нагреватель вновь включится, Так продолжается до тех пор, пока температура объекта регули-: рования не достигнет необходимой величины. Тогда компаратор выключает 5 нагреватель с помощью первого датчика. Выбирая положение движка резистора, можно суммировать напряжение на датчиках в определенной пропорции; и, таким образом, задавать режим 2 ). 1 ОНедостатками известного устройст-" ва являются низкая точность и сложность в настройке.Действительно, на вход компаратора поступает только часть напряжения с датчиков, что соответствует уменьшению крутизны входной характеристики датчиков (вольт/град). Например, если необходимо иметь небольшой перегрев нагревателя, то движок переменного резистора должен находиться .ближе к второму датчику. При этом уменьшается вес сигнала с датчика в общем сигнале, поступающем на компаратор. Фак тически слежение за температурой про. изводится не на объекте регулирования, а в некоторой фиктивной точке, находящейся между датчиками, положение которой определяется положением движка переменного резистора. Кроме этого, выбор положения движка возможен, лишь в лабораторных условиях, поскольку он в конечном счете определяет точность термостатирования. С другой стороны, при изменяющихся внешних условиях для поддержания постоянной; 35 точности термостатирования необходимо положение движка изменять, что создает неудобства.Цель изобретения - повышение точности термостабилизатора. 40Поставленная цель достигается тем, что в термостабилизатор, содержащий два термодатчика, размещенные соответственно на нагревателе и на объекте термостабилиэации и включенные в смежные плечи моста, в другие смежные плечи которого подключены задающие резисторы, а во входную диагональ - источник постоянного напряжения, компаратор, к первому входу которого подключен выход источника опорного напряжения, а также последот вательно соединенные ключевой элемент и нагреватель, введены второй и третий компараторы с соответствующими источниками опорного напряжения на их первых входах и элементы И - НЕ, причем выход .первого элемента ИНЕ соединен с входом ключевого элемента, выход второго элемента Й-НЕ соединен с первым входом первого элемента И-НЕ, второй вход, которого соединен .с выходом первого компаратора, второй вход которого подключен к выходной диагонали моста в точке подсоединения к ней термодатчика, раз мещенного на нагревателе, первый вход второго элемента И"НЕ соединен с вы- ходом второго компаратора, второй; . цхсд которого связав с вторым входом первого компаратора, а второй вход второго элемента И-ЙЕ - с выходом третьего компаратора, второй вход которого подключен к выходной диагонали моста в точке подсоединения термодатчика, расположенного на термостабилиэируемом объекте.фиг,1 иэобРажено пРеДлагаемое стройство; на фиг.2 - диаграмма его аботы.Устройство содержит задающий резистор 1, термодатчик 2, задающий реэис" тор 3, термодатчик 4, включенные похеме моста. Источники 5-7 опорного напряжения, первый, второй, третий компараторы 8-10, второй и первый элемент И-НЕ 11 и 12, последовательно соединенные ключевой элемент 13 и нагреватель 14,вход ключевого элем:нта 13 соединен с выходом элемента И-НЕ 12, первый вход которого соединен с выходом компаратора 8, а второй вход - с выходом элемента И-НЕ 11, первый вход которого соединен с выходом- компаратора 9, а второй - с выходом компаратора 10, первый вход компаратора 9 соединен с первым выводом термодатчика 2 и с первым выводом постоянного резистора 1, первый вход компаратора 10 соединен с первым выводам резистора 3 и первым выводом термодатчика 4, вторые выводы термодатчиков соединены с одним полюсом источника 15 напряжения, а вторые выводы резисторов 1 и 3 - с другим, вторые входы компараторов 8-10 соединены с источниками 5-7 опорных напряжений соответственно. Термодатчик 4 размещен на объекте регулирования, а термодатчик 2 - у нагревателя 14,Устройство работает следующим образом.Напряжение с термодатчика 2, пропорциональное температуре нагревателя 14,поступает на входы компараторов 8 и 9, а напряжение, пропорциональное температуре объекта термостабилиэации, поступает с термодатчика 4 на вход компаратора 10, Опорные напряжения на источниках 5-7 установ" лены так, что компаратор 8 срабатывает, если нагреватель 14 охлажден до температуры 1 (фиг,2), сраба- тывание происходит из логической единицы в логический ноль, если температура нагревателя выше некоторой температуры 1, компаратор 10 срабатывает иэ логической единицы в логигический ноль при достижении температуры объекта регулирования, равной " 13 которую нужно поддерживать на данном уровне. При этом опорные напряжения выставляются таким образоМ,Формула изобретения что 1 11, элементы И-НЕ 11 и12 реализуют Функцию 2=кх хгде 2 -,выход схемы И-НЕ 121х 1 - первый вход схемы И-НЕ 12 Х- первый вход схемы И-НЕ 11 Х 3 - второй вход схемы И-НЕ 11.При 2 = 1 ключевой элемент 13 включает нагреватель 14, при 2: 0 нагреватель 14 выключен. При резком изме ненни внешней температуры, например при похолодании, первым охлаждается нагреватель 14, расположенный обычно на металлическом цилиндре, внутри которого находится объект термо стабилизации. Когда температура наг-.ревателя 14 понижается до величины С, срабатывает компаратор 8 (х:0) и включается нагреватель (г:1) независимо от температуры объекта термоста-;щ билиэации (2=1 при х,:0 независимо эт х 2 и х 3). Если, наоборот, нагрева- . тель 14 перегревается и достигает температуры С 2, компаратор 9 выключает его, даже если объект термоста билизации еще не нагрелся до температуры 13 (х:1; х 2-0; 2: 0 при любом х 3) . Если температура нагревателя 14 лежит в пределах между 11 и 1(х:11 х 1), то нагревателем уйравляет ком паратор 10 (при х- х:1 2:х ) . Температура 13 задается источником 7 опорного напряжения и выбирается исходя иэ требований к объекту термостабилизации. Температуры 11 и 12 определяются качеством термостабилизации и тепловой инерцией всей конструкции термостата в .целом и не зависят от .колебаний температуры внешней среды. Температуры 1 и 1 2 задаются источниками 5 и б опорного напряжения соответ-.4 О отвеяно. Положительным эФФектом предлагаемого устройства является повышение точности термостабилизации. Действительно, термодатчики подключены непосредственно к входам компараторов без каких-либо делителей или регуляторов, поэтому выходные характеристики компараторов имеют максимально возможную крутизну, что и приводит к увеличению точности, Кроме этого, исключается возможность перегрева нагревателя и объекта регулирования, так как если датчик находится у объекта регулирования,то. когда объект прогревается до заданной температуры, нагреватель оказывается нагретым до более высокой температуры. Тепло, распространяющееся от нагревателя,уже после его выключения может перегреть 60 объект. Кроме этого, даже при стабилизированной температуре нагревателя существует опасность перегрева из-за внутренних активных элементов объекта термостатирования (например, мощ ность рассеиваемая на резисторах). При хорошей термоизоляции это оказывается существенным.Предлагаемое устройство исключает перегрев нагревателя и объекта регу лирования, обладает более высокой (в 4-5 раз) по сравнению с известным точностью, Помимо этого, благодаря независимым компараторам значительно упрощается подстройка терморегулятора, при этом настройка сохраняется в различных внешних условиях. Устрой- ство легко может быть перестроено, поэтому его можно применять в различных конструкциях термостатов, не меняя принципиальной схемы. Тврмостабилизатор, содержащий два термодатчика, размещенные соответственно на нагревателе и на объекте термостабилизации и включенные в смежные плечи моста, в другие смежные плечи которого подключены задающие резисторы, а во входную диагональ - источник постоянного напряжения,компаратор, к первому входу которого подключен выход источника опорного напряжения, а также последовательно соединенные ключевой элемент и нагреватель, о т" л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения точности термостабилизатора, в него введены второй и третий компараторы с соответствующими источниками опорного напряжения на их первых входах и элементы И- НЕ, причем выход первого элемента И-ЙЕ соединен с входом ключевого эле" мента, выход второго элемента И-НЕ соединен с первым входом первого элемента И-НЕ,второй вход которого соединен с выходом первого компаратора, второй вход которого подключен к выходной диагонали моста в точке подсоединения к ней термодатчика, размещенного на нагревателе, первый вход второго элемента И-НЕ соединен с выходом второго компаратора, второй вход которого связан с вторым входом первого компаратора, а второй вход второго элемента Н-НЕ - с выходом третьего комаратора, второй вход которого подключен к выходкой диагонали моста в точке подсоединения термодатчика, размещенного на термо стабилизируемом объекте. Источники инФормации,принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР9 781784, кл. 6 05 1.) 23/24, 1979.2. Авторское свидетельство СССРР 798758, кл, 6 05 0 23/19, 1979пп патент, г.ужгород, Ул.проектная,4 Фи Закаэ .131/65 Тираж 872ВНИИПИ Государственногопо делам изобретений и113035, Москва, Ж, Рауш Подписномитета СССРкрытийкая наб., д.4/5