Устройство для регулирования температуры

 

) УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕГУЛИРОВАНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ, содержащее размещенный в корпусе термостата измеритель/З / / ный мост, выходная диагональ которого подключена к входу операционного усилителя, связанного с усилителем мощности, соединенным выходом через резистор с базой транзистора-нагревателя , коллектор которого через другой нагреватель подключен к источнику питания, отличающееся тем, что, с целью сокращения, времени выхода на стационарный режим, другой нагреватель выполнен s виде полевого транзистора-нагревателя, затвор которого соединен с выходом усилителя мощности. О) ел О) кэ

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК ив <ш

У7," т

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3484530/18-24 (22) 17.08.82 (46) 23.11.83. Бюл. У 43 (72) В.Г.Тихомиров, А.А,Иванов, В.А.Киреев и В.С.Теренько (53) 62-50 088.8 (56) 1. <вторское свидетельство СССР

Р 610079, - кл. G 05 0 23/19, 1978.

2. Авторское свидетельство СССР

11 620952, кл. G 05 О 23/19, 1978 (прототип). (54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕГУЛИРОВАНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ, содержащее размещенный в корпусе термостата измерительный мост, выходная диагональ которого подключена к входу операционного усилителя, связанного с усилителем мощности, соединенным выходом через резистор с базой транзистора-нагревателя, коллектор которого через другой нагреватель подключен к источнику питания, о т л и ч а и щ е е с я тем, что, с целью сокращения, времени выхода на стационарный режим, другой нагреватель выполнен э виде поле- вого транзистора-нагревателя, затвор которого соединен с выходом усилителя мощности.

5 10561

Изобретение относится к системам автоматического регулирования температуры и может быть использовано в устройствах для термостатирования, в частности н радиотехнических тер5 мостатах для кварцевых резонаторов.

Известны электронные устройства, осуществляющие регулирование температуры, в которых для сокращения времени разогрева применен дополнитель- 1О ный форсирующий нагреватель, а для управления последним использовано специальное устройство 1! ).

Недостатками этих устройств являются сложность. конструкции термостата и регулятора, сложность настройки регуляторов форсированного и рабоче-

I го подогревов, взаимные помехи при работе, большой разброс по времени

pasorpe8a термостата от образца к . образцу.

Наиболее близким по технической сущности.к изобретению является устройство для термостатирования, содержащее размещенный в корпусе термостата измерительный мост, дифференциальный мост с терморезистором, дифференциальный усилитель постоянного тока (операционный усилитель), усилитель мощности на транзисторах, нагреватель и источник питания. При включении усилитель мощности создает максимальный ток в нагревателе.

По мере разогрева термостата уменьшается сопротивление терморезисто-. ра, уменьшается ток через нагрева; З5 тель. В результате устанавливается ток подогрева, компенсирующий утечку тепла в окружающую среду, и температура в термостате держится на установленном уровне 1.2 ).

Недостатком известного устройства является низкий КПД ((507), так как бесполезно рассеивается мощность на транзисторах усилителя мощности.

Существенного повышения КПД уст- 45 ройства можно достичь путем размещения выходных транзисторов усилителя мощности в корпусе термостата (до 95%). Однако при разогреве термостата в первоначальный момент вы- 5О ходкой транзистор насыщен и вся мощ-, ность форсированного подогрева выделяется на резистивном нагревателе.

В процессе регулирования напряжение на коллекторе выходного транзистора 55 меняется практически от нуля до напряжения источника питания, и, следовательно, в зависимости от этого

42 2 меняется соотношение мощностей, рассеиваемых на выходных транзисторах и обмотках подогрева термостата. Это вызывает дополнительные переходные процессы и удлиняет время установления стационарного режима объекта . регулирования (кварцевого резонатора).

Целью изобретения является сокращение времени выхода на стационарный режим объекта регулирования..

Поставленная цель достигается тем, что устройство для регулирования температуры, содержащее размещенный в корпусе термостата измерительный мост, выходная диагональ которого подключена к входу операционного усилителя, связанного с усилителем мощности, соединенным выходом через резистор с базой транзистора-нагревателя, коллектор которого через другой нагреватель подключен к источнику питания, другой нагреватель выполнен в виде полевого транзистора-нагревателя, затвор которого соединен с выходом усилителя мощности.

На фиг. 1 дана принципиальная схема устройства; на фиг. 2 — вариант конструктивного исполнения устройства.

Устройство содержит размещенные в корпусе термостата 1 измерительный мост 2 с резисторами 3-5, терморезистором 6, операционный усилитель 7. усилитель 8 мощности, транзистор-нагреватель 9, резистор 10, полевой транзистор-нагреватель Il, источник

l2 питания.

Полевой транзистор-нагреватель и транзистор-нагреватель усилителя мощности имеют резьбовое соединение с корпусом термостата, помещенным в сосуд Дьюара.

Устройство работает следующим образом.

При включении на выходе операционного усилителя 7 устанавливается максимальное напряжение и поступает через усилитель мощности 3 на затвор полевого транзистора-нагревателя .11 и через резистор 10 — на базу транзистора-иагрерателя 9.При этом транзистор 9 находится в состоянии, близком к насыщению (U з 1,5-2 В), а ток через него определяется вольтамперной характеристикой полевого транзистораревателя 11 (от= (0„)

При достижении температуры статирования напряжение на выходе опера1056142

12 1 фиг.Z

Составитель С.СтрелеЦкий

l .. Редактор P. 1@ цика Техред И. Метелева Корректор О.Тигор

Заказ 9304/40 Тираж 874 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб °, д. 4/5

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4

3 циоиного усилителя 7 уменьшается, так что ток выходного транзистора также уменьшается, но он остается в состоянии, близком к насыщению, так как эквивалентное сопротивление не5 линейной нагрузки (полевого транзис, тора) также увеличивается. При этом, соотношение мощностей, рассеиваемых !, на транзисторе-нагревателе 9 и поле вом транзисторе-нагревателе 11 как, в режиме форсажа, так.и в стационар ном режиме, практически не меняется.

Поскольку в качестве теплоизоля ции в устройствах для термостатиро вания кварцевых генераторов применяется обычно сосуд Дьюара, тепловые потери по камере тепла термостата . распределены неравномерно, так как примерно 80Х тепловых потерь приходится на горловину сосуда Дьюара.

Для уменьшения времени разогрева соотношение мощностей на транзисторах 11 и 9 распределяется в соответствии с распределением тепловых потерь в сосуде Дьюара, которое постоянно как для режима форсированного разогрева, так и для установившегося режима.

Это позволяет минимизировать время разогрева термостата и. уменьшйть градиент температуры по камере н установившемся.режиме.

Применение в качестве основного нагревателя полевого транзистора позволяет уменьшить вариации мощности форсированного подогрева, так как мощность форсажа при изменении напряжения питания меняется по линейному закону, а не по квадратичной зависимости для резистивного основного нагревателя.