Термостатирующее устройство

 

СО(03 СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСИИХ

РЕСПУЬЛИН

09) 01!

23 19 (61) 622067 (21) 3610343/18-24 (22) 27.06.83 (46) 15.10.84. Бвя. и 38 (72) Tt.Â.Äåðíîâñêèé, M.Í.Çàðãàðüÿíö н С.М.Комков (53) 621.555.6 (088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

Р 622067, кл. 0 05 D 23/19,1977 (про

- тотип).

2. Венгеровский A.Â.,è др. Систе ма термостатирования в радиотехнике.

Л., 1969, с. 60, рис. 26 (прототип). (54)(57) ТЕРМОСТАТИРУИЩЕЕ УСТРОЙСТВО по авт. св. М 622067, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения вибропрочности и срока службы устройства, в нем двухканальный блок управления содержит переключающий элемент, выполненный в виде моста, плечи которого образованы комплементарными парами транзисторов, и в каждом канале релейные элементы, а также инвертор, оптрон и выходной транзисторный каскад, причем одна диагональ моста подключена к источнику питания, а другая является выходом двухканального блока управления, входами которого являются входы релейных элементов, при этом в каждом канале выход релейного элемента соединен через светопрнемник оптрона, светоизлучатель которого связан с выходом инвертора другого канала, с входом выходного транзисторО ного каскада, к выходу которого под- ф ключена база соответствующей комплементарной пары транзисторов моста.

1118973

Изобретение относится к системам стабилизации температуры с точкОй стабилизации внутри рабочего диапазона температур и с реверсивным исполнительным элементом, выполненным, например в виде термоэлектрического охладителя (ТЭО}.

fIo основному авт. св. Р 622067 известно термостатирующее устройство, которое содержит источник питания, подключенный к. входной оомотке 10 импульсного трансформатора, параллельно одной из выходных обмоток которого включен первый термочувствительний делитель, выход которого соединен с одним из входов двухка- 15 нального блока управления, выход которого связан с термоэлектрическим исполнительным элементом, содержащее также второй термочувствительный делитель, вход которого подключен к второй виходной обмотке импульсного трансформатора, включенной встречно . с первой, а выход — к второму входу двухканального блока управления.

Наличие в устройстве двух термочувствительных делителей с двухканальным блоком управления позволяет независимо настраивать оба канала, один из,которых регулирует повышение,.а другой — понижение температуры в .термостате, и устранять "мертвую зону", присущую одноканальным системам.

В известном устройстве выходными элементами каждого канала блока управления являются электромагнитные реле, .что позволяет повысить точность стабилизации температуры в термостате Q1) .

Однако наличие электромагнитных реле не позволяет применять двухка- 40 нальное термостатирующее устройство при больших механических воздействиях,. так как срок его службы зависит от количества переключений реле, которое ограничено. .45

Цель изобретения — повышение вибропрочности и срока службы устройства при сохранении высокой точности поддержания заданной температуры в термостате. 50

Указанная цель достигается тем, что в термостатирующем устройстве двухканальный блок управления содержит переключающий элемент, выполненный в виде моста, плечи которого об-. разованы комплементарными парами транзисторов, и в каждом канале релейные элементы, а также инвертор, оптрон и выходной транзисторный каскад, причем одна диагональ моста подключена к источнику питания, а 60 другая является выходом двухканального блока управления, входами которого являются входы релейных элементов, при этом в каждом канале выход релейного элемента соединен через светоприемник оптрона, светоизлучатель которого связан с выходом инвертора другого канала, с входом выходного транзисторного каскада, к выходу которого подключена база соответствующей комплементарной пари транзисторов моста.

На чертеже представлена блок-схема термостатирующего устройства.

Термостатирующее устройство содер- жит источник питания 1, подключенный к первичной обмотке 2. импульсного трансформатора 3, первая выходная обмотка 4 которого включена параллельно с первым термочувствительным де-, лителем, образованным резистором 5 и терморезистором б, двухканальный блок управления 7; первый вход которого соединен с первым термочувствительным делителем 5, а второй вход соединен с вторым термочувствительным делителем 8, 9 включенным парал1 лельно с второй выходной обмоткой 10 импульсного трансформатора 3, термоэлектрический исполнительный элемент 11, подключенный к выходу двухканального блока 7 управления, и термостат 12, в котором расположены термочувствительние резисторы б и 9.

Двухканальный блок управления 7 состоит из переключающего элемента, выполненного в виде моста, плечи которого образованы комплементарными парами транзисторов 13-14 и 15-16, одна диагональ моста подключена к источнику питания, а другая — к термоэлектрическому исполнительному элементу (Т."-(j 11. Базы одной комплементарной пары транзисторов 13-14 подключены к выходам первого выходного транзисторного каскада 17, а базы второй пары 15-16 — к выходам второго выходного транзисторного каскада 18. Вход каскада 17 соединен через светоприемник оптрона 19 с выходом релейного элемента 20 и с входом инвертора 21 ° Вход каскада 18 соединен через светоприемник оптрона 22 с выходом релейного элемента 23: и с входом инвертора 24. Нагрузкой инвертора 21, включенного в первый канал, является светоизлучатель оптрона 22, включенного во второй канал, а нагрузкой инвертора 24, включенного во второй канал, является светоизлучатель оптрона 19, включенного в первый канал.

Термостатирующее устройство работает следующим образом.

Импульсы напряжения от источника питания 1 через импульсный трансформатор 3 поступает на термочувствительные делители, которые настроены так, что напряжение, поступающее на входы релейных элементов 20 и 23, равны межд собой. Амплитуда импульсов выбирается такой, чтобы при тем-: пературе в термостате 12 близкой к

1118973 температуре статирования (20-2 C) релейные элементы 20 и 23 были включены, но находились на пороге переключения ° При этом на входе каскадов 17 и 18 напряжение отсутствует, мостовое переключающее устройство 5 на транзисторах 13 — .16 выключено и ток через термоэлектрический исполнительный элемент 11 не проходит.

При увеличении температуры в термостате 12 напряжение на входе элемента 20 повышается, а на входе элемента 23 понижается. Релейный эле мент 20 включается, а инвертор 21 закрывается. Постоянное напряжение с выхода элемента 20 проходит через 15 открытый светоприемник оптрона 19 на вход каскада 17. Напряжение с выходов каскада 17 открывает транзисторы 13 и 14 и через ТЭО 11 проходит ток по цепи — плюсовая шина питания, открытый транзистор 13, Т30 11 открытый транзистор 14 и минусоная шина.При этом ТЭО 11 охлаждает термостат 12. В момент включения релейного элемента 20 выключается инвер.тор 21 и светоизлучатель оптрона 22, а светоприемник этого оптрона закрывается, препятствуя прохождению постоянного напряжения с релейного элемента 23 на вход каскада 18.

Как только температура в термостате 12 под действием работы Т30 11 понизится до температуры статирования, релейный элемент 20 выключится, мостовой переключающий элемент отключается и ток через ТЭО 11 не пойдет. При этом включается инвертор 21

t и светоизлучатель оптрона 22, открывая светоприемник оптрона 22 и подготавливая второй канал к работе.

При понижении температуры в тер- 40 мостате 12 напряжение на входе релейного элемента 20 понижается, а на входе релейного элемента 23 повышается, вызывая включение элемента 23.

Напряжение с выхода элемента 23 проходит через открытый светоприемник оптрона 22 на вход каскада 18, который открывает транзисторы 15 и 16, Через ТЭО 11 проходит ток по цепи — плюсовая шина, открытый тран 5О зистор 16, Т30 11, открытый транзистор 15, минусовая шина. При этом

ТЭO 11 нагревает термостат 12. В момент включения релейного элемента 23 выключаются инвертор 24 и светоизлучатель оптрона 19, снетоприемник оптрона 19 закрывается, отключая первый канан. Как только .температура в термостате 12 становится равной температуре статирования, релейный элемент 23 отключается и вся 60 схема приходит в исходное состояние.

Применение данной схемы переключающего элемента в предлагаемом устройстве позволяет коммутировать .ток через ТЭО 11 в любом направлении при больших механических нагрузках., уронень которых значительно ныше, чем для электромагнитных реле .

По сравнению с прототипом, срок службы предлагаемого устройства увеличивается.

Так как количество переключений электромагнитных реле не превышает

50 тыс, а термостатирующее устройство в йроцессе работы совершает в среднем одно переключение тока через

ТЭО за 15 с., то за 1 ч непрерывной работы известное термостатируищее устройство около 250 раз включает и выключает ток через ТЭО. Весь ресурс термостатирующего устройства с электромагнитным реле не превышает

200 ч. Ресурс работы - предлагаемого термостатирующего устройства находится в прямой зависимости от срока службы транзисторов, который составляет 2 тыс. ч, что в 50 раз выше, чем у термостатирующего устройства на основе электромагнитных реле.

Применение термостатирующего устройства позволяет сохранить высокую точность поддержания заданной температуры и термостате, присущую двухканальным системам,. которая достигается тогда, когда гистерезис (диапазон температур н термостате, при котором устройство включает и выключает ток через T30) одного канала совпадает с гистерезисом другого канала. В такой системе при равенстве температуры в термостате (температура статирования) нключены оба канала, но ток через ТЭО не проходит. В предлагаемом устройстве это достигается тем, что при нключении релейных элементов 20 и 23 инверторы 21 и 24 закрывают оптроны 19 и

22 и переключающий мостовой элемент на транзисторах 13 — 16 закрывается.

Таким образом, выполнение двухканального блока управления 7 по предлагаемой схеме обеспечивает работу термостатирующего устройства в четырех устойчивых состояниях: первое — оба канала выключены — ток через ТЭО не проходит второе и тре"-.. тье — включены первый или второй каналы и ток через Т30 проходит в одну или в другую сторону, охлаждая или нагревая термостате четвертоевключены оба канала„ но ток через

ТЭО не проходит. При точной настройке устройства, когда гистерезис одного канала совпадает с гистерезисом другого канала, первое состояние переключающего устройства отсутствует и ток через ТЭО не проходит только тогда, когда температура в термостате равна температуре статирования.

Это отличает двухканальный блок управления предлагаемого термоста1118973

t

Составитель Л.Птенпова

Техред М Тепер Корректор И.Муска

Редактор А.Ревин

Заказ 7451/34 Тираж 841 Подписное

BHHHtIH Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, .".(-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ПЧП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 тирующего устройства от электронных коммутаторов, содержащих четыре тран зисторных элемента, включенных в плечи мостовой схемы, нагрузка которых включена,в диагональ моста f2)

В данных устройствах при одновременной подаче на оба входа управляющего напряжения выходные транзисторы устройства подключаются к питающей сети минуя нагрузку, что приводит к выходу их из строя. Для устранения О этого мостовые электронные устройства управляются через триггеры, при этом все устройство имеет только два устойчивых состояния, а точность поддержания заданной температуры в термостате очень низкая.

В качестве источника питания 1 (c испульсным трансформатором 3), обеспечивающего питание термочувствительных делителей, может быть ис- пользован источник постоянного напряжения, но термочувствительные делители должны иметь протиповоложную зависимость изменения выходного на пряжения от изменения температуры. Это достигается тем, что в одном ка-. нале к плюсу источника постоянного напряжения подключается термочувствительный резистор 6, а к минусупеременный резистор 5. В другом канале - наоборот. В этом случае питание термочувствительных делителей может осуществляться от общего источника питания всего устройства.

В предлагаемом устройстве связь переключаницего мостового элемента с оптронами 19, 22 осуществляется с помощью-выходных каскадов 17 и 18.

Это позволяет точнее подобрать входные токи транзисторов 13 — 16 мос га так, чтобы мощность, выделяемая на них при прохождении тока через ТЭО, была минимальна и одинакова для всех транзисторов. При этом в мосте можно применять транзисторы с минимальным запасом по предельной мощности рассеяния и создавать на основе такого узла компантные и эффективные термостатирующие устройства с высокой точностью поддержания заданной температуры, находящейся внутри рабочего диапазона температур, с большим сроком службы, способные работать в широком диапазоне механических воздействий.