826296

Союз Советских Социалистических Республнк(22) Заявлено 070879 (21) 2808031/18-24 С 05 0 23/19 с присоединением заявки йо(23) Приоритет -Государственный комитет СССР яо делам изобретений и открытийДата опубликования описания 3204,81Т.В. Аржанникова и Ю.В. СосиЧч Г5(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕГУЛИРОВАНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ1Изобретение относится к автоматическому регулированию неэлектричес" ких величин, в частности температуры с использованием электрических средств, н может быть использовано в системах термостатирования.1 По основносу авт. св. Р 640278известно устройство для регулирова"ния температуры, содержащее опроционьые усилители, к первым входам ко"торых подключен датчик температуры,а к вторым входам - источник опорных напряжений, блок формированияуправляющего сигнала с входным зарядным диодом, нагреватель, подключенный через тиристорный исполнительный элемент, управляющий электродкоторого соединен с выходом блокаформирования управляющего сигнала,к источнику переменного напряженияи источник постоянного напряжения,причем анод входного зарядного диодаблока формирования управляющегосигнала соединен с анодом тиристорного исполнительного элемента,подключенного к источнику постоянного напряжения (1,Недостатком устройства являетсязначительное потребление мощности устройством при выключенном нагревателе, что снижает его КПД.Цель изоберетения - повышениеКПД устройства.Поставленная цель достигаетсятем, что устройство для регулирования температуры содержит пороговый элемент, входом связанный с вы"ходом первого операционного усили теля, а выходом - с выходом источника постоянного напряжения.На фиг. 1 изображена Функциональная схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 - принципиальная 15 схема предлагаемого устройства.Предлагаемое устройство содержитдатчик 1 температуры, основной операционный усилитель 2, дополнительныеоперационные усилители 3 и 4, истож ник 5 опорных напряжений, блок 6формирования управляющего сигнала,тиристорный исполнительный элемент7, нагреватель 8, источник 9 постоян"ного напряжения. К первым входамосновного и дополнительных операционных усилителей 2-4 подключен датчик1 температуры, а к.вторым входамисточник 5 опорных напряжений. Блокб формирования управляющего сигнала 30 подключен к выходу основного опера 826296ционного усилителя 2, к выходам дополнительных операционных усилителей 3 и 4 и к выходу тиристорного исполнительного элемента 7, соединенного со входом источника 9 постоянного напряжения. Нагреватель 8 подключен последовательно с тиристорным исполнительным элементом 7. Вход тиристорного исполнительного элемента 7 соединен с выходом блока б Формирования управляющего сигнала.- 10Кроме того, предлагаемое устройст во дополнительно содержит пороговый элемент 10, вход которого подключен к выходу основного операционного усилителя , а выход соединен с выходом источника 9 постоянного напряжения,Датчик 1 температуры (фиг, 2)подключен через резисторы 11-13,первые входы основного и дополни тельных операционных усилителей 2-4) к инвертирующим входам микросхем 14- 16 и через резистор 17 к общему концу устройства, Средние выводы потенциометров 18-20 (выходы источника 5 р 5 опорных напряжений) через резисторы 1-23 (вторые входы основного и дополнительных операционных усилителей 2-4) подключены к неинвертирующим входам микросхем 14-16. Выход микро- З 0 схемы 14 через резистор 24 соединен с катодом диоца 25 и с анодом диода 26. Катод диода 26 (основного операционного усилителя 2) соединен через резистор 27 с общим концом устройства и подключен к управляющему электроду тиристора 28 (входу блока б формирования управляющего сигнала), Выходы микросхем 15 и 16 через резисторы 29 и 30 подключены к анодам диодов 31 и 32. Катод диода 31 (выход до полнительного операционного усилителя 3) подключен через резистор 33 к общему концу устройства и к управляющему электроду тиристора 34 (входу блока б формирования управля ющего сигнала). Катод диода 32 (выход дополнительного усилителя 4) подключен через резистор 35 к общему концу устройства и к управляющему электроду тиристора 36 (входу блока б формирования управляющего сигнала), Катод тиристора 36 соединен с анодом тиристора 34 и катодом тиристора 28. Катод тиристора 34 соединен с общим концом устройства. Анод тиристора 28 соединен через конденсатор 37 с анодом тиристора 36 и подключен к резистору 38, другой конец которого подключен к управляющему электроду симметричного тиристора (входу тиристорного испол- б 0 нительного элемента 7), анод которого (выход тиристорного исполнительного элемента)соединен с нагревателем 8, анодом зарядного диода 39(входом блока б формирования управ ляющего сигнала) и с анодом стабилитрона 40 (выходом источника 9 постоянного напряжения). Катод зарядного диода 39 соединен с анодом тиристора 36. Катод стабилитрона 40 соединен с анодом стабилитрона 41 и подключен к общему концу устройства. Катод стабилитрона 41 через резистор 42 подключен к катоду диода 43. Анод диода 43 соединен с катодом симметричного тиристора 7. Анод стабилитрона 40 и катода стабилитрона 41 (выход источника 9 постоянного напряжения) соединен с анодом и с катодом тиристора 44 (выходом порогового элемента 10), Анод диода 25 (дополнительный выход основного операционного усилителя 2) подключен через резистор 45 к общему концу устройства и к базе транзистора 46 (входу порогового элемента 10), коллектор которого через резистор 47 подключен к управляющему электроду тиристора 44, а эмиттер соединен с общим концом устройства. Катод стабилитрона 41 (выход источника 9 постоянного напряжения) соединен с резистором 48 (входом источника 5 опорных сигналов), Другой конец резистора 48 соединен с катодом стабилитрона 49 и через резистор 50 с потенциометрами 18-20 Другие концы потенциометров 18-20 и катод стабилитрона 49 подключены к общему концу устройства.Предлагаемое устройство работает следующим образом. В начале каждой положительной полуволны симметричный тиристор 7 (Фиг. 2) закрыт (время включения симметричного тиристора не более 10 мкс) и на вход источника 9 постоянного напряжения подается все напряжение сети. На выходы питания основного и дополнительных операционных усилителей 2-4 подаются постоянные напряжения со стабилитронов .40 и 41, а на неинвертирующие входы микросхем 14-16 опорные напряжения с потенциометров 18-20, амплитуды которых выбираются таким образом, чтобы выходной сигнал основного операционного усилителя 2 закрывал тиристор 28 при температуре выше сно,о а выходные сигналы дополнительных операционных усилителей закрывали тиристор 36 при температуре выше со и тиристор 34 при температуре выше с О причем: ос, - ьсоо о осупах = с ном +где со - требуемая температураотслеживания;асо - точность отслеживанияотемпературы сновПри температуре в месте расположения датчика со со; в начале положительной полуволны напряжениясети в течение времени, необходимого для включения симметричного тиристора, операционные усилители Формируют положительное (относительно общего конца устройства) напряжение.Диод 25 и тиристор 44 закрыты. Через управляющий электрод симметричного тиристора 7 текут токи тиристоров 28 и 34 и ток заряда конденсатора 37. Как только симметричный тиристор от кроется, на вход источника 9 постоянного напряжения переменное напряжение подаваться не будет. Источник 9 постоянного напряжения, источник 5 опорных напряжений, основной и дополнительные операционные усилители 2-4 отключаются. Выключаются и тирис торы 28, 36 и 34 блока б Формирования управляющего сигнала, так как потенциал анода стабилитрона 41 станет приблизительно равен потенциалу като да .симметричного тиристора 7. 20В начале отрицательной полуволны напряжения сети через управляющий электрод симметричного тиристора 7 течет ток перезаряда конденсатора 37 через зарядный диод 39. Как только откроется симметричный тиристор 7, ток перезаряда прекратится, так как потенциал анода диода 39 станет практически равным потенциалу катода симметричного тиристора 7.О оТаким образом, прис,нагреватель рассеивает мощность в течение обеих полуволн напряжения, что обеспечивает Формированный нагрев до температуры отслеживания устройства. При этом блок формирования управляющего сигнала потребляет мощность только в начале каждой полуволны, а основной и дополнительные операционные усилители, источник опорных напряжений - лишь в начале каждой поло жительной полуволны напряжения сети.При сно, с й в начале положительной полуволны основные операционные усилитель 2 и дополнительный операционный усилитель 3 формируют положительное, а дополнительный операционный усилитель 4 отрицательное напряжение. Диод 25 и тиристор 44 закрыты. Через управляющий электрод симметричного тиристора 7 текут токи тиристоров 28 и 34.Как только симметричный тиристор откроется, основной и дополнительные операционные усилители, источник опорных напряжений и источник постоянного напряжения потреблять мощность не будут. 55В отрицательную полуволну через управляющий электрод тиристора ток не течет.При сто, Р) с , в начале положио о Отельной полуволны дополнительный опе рационный усилитель 3 формирует положительное, а основной операционный усилитель 2 и дополнительный операционный усилитель 3 отрицательное напряжение. Через управляющий электрод 65 симметричного тиристора 7 ток не течет. Диод 25 открыт. Через управляющий электрод тиристора 44 течет ток транзистора 46. Как только тиристор 44 откроется, основной и дополнительные операционные усилители, источник опорных напряжений, источник постоянного напряжения и транзистор 46 порогового элемента 10 потреблять ток не будут. Через нагреватель будет протекать незначи,тельный ток, потребляемый тиристором 44 порогового элемента. Мощность, рассеиваемая в нагревателе не менее, чем на три порядка меньше максимальной мощности нагрева. Нагреватель практически отключен от сети до тех пор, пока температура в месте расположения датчика не станет равной.Таким образом, отслеживание температуры ведется на положительной мощности нагревателя. При этом блок формирования управляющего сигнала, основной и дополнительные операци- онные усилители, источник опорных напряжений и источник постоянного напряжения потребляют мощность лишь в начале положительной полуволны напряжения сети как при включенном, так и при выключенном нагревателе.Технический эффект от использования предлагаемого устройства в отличие от известного устройства заключается в повышении КПД устройства за счет уменьшения времени потребления мощности основным и дополнительными операционными усилителями, источником опорных напряжений и источником постоянного напряжения при выключенном нагревателе.В предлагаемом устройстве потребление мощности этими каскадами происходит лишь в начале каждой положительной полуволны напряжения сети (в течение времени порядка 100 мкс) в отличие от известного, в котором эти каскады потребляют мощность при выключенном нагревателе в течение всей длительности каждой положительной полуволны напряжения сети (т.е. в течение 1250 мкс), Это позволяет уменьшить среднюю мощность, потребляемую основным и дополнительными операционными усилителями, источником опорных напряжений и источником постоянного напряжения при отключенном нагревателе не менее, чем в 10 раз и тем самым уменьшить вес, габаритные размеры и стоимость устройства за счет применения элементов с меньшей допустимой мощностью рассеивания и повысить надежность работы устройства за счет снижения коэффициента нагрузки элементовформула изобретения 3Устройство для регулирования температуры по авт. св. 9 640278, о т 826296л и ча ю щ е е с я тем, что, сцелью повышения КПД устройства, оносодержит пороговый элемент, входомсвязанный с выходом первого операционного усилителя, а выходом - с выходом источника постоянного напряжения. Источники инФормации,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССРМ 640278, кл. 6 05 О 23/19, 1977826296 Г. Решетн Ред о Заказ 2571/83 филиал ППП "Патентф, г, Ужгород, ул. Проектная, 4 Составитель Л. ПтенцО. Ковач Техред А.Бабинец Тираж 940 НИИПИ Государственного по делам изобретений 35, Москва, Ж, Раушомитет откры ая наб