Устройство для регулирования температуры

 

Изобретение относится к автоматике и может быть использовано для регулирования температуры. Целью изобретения является снижение энергопотребления. Устройство содержит термочувствительный триггерный элемент, управляющий работой тиристора, включенного последовательно с нагрузкой в сеть переменного тока, и снижает энергопотребление за счет наличия параллельно соединенных стабилитрона и конденсатора, подключенных параллельно входу питания триггерного элемента, а также связей его входов управления и синхронизации с сетью через соответствующие диоды и резистор. При этом термочувствительный триггерный элемент может быть реализован как на несимметричном триггере и термочувствительном и резистивном делителях, так и на двухкаскадном усилителе постоянного тока, охваченном цепью положительной обратной связи, на термочувствительном делителе напряжения. 3 з.п. ф-лы, 3 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)4 G 05 р 23 24

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

1 (21) 4277321/24-24; 4277374/24-24 (22) 06.07.87 (46) 15,07,89. Бюл. У 26 (71) Специальное проектно-конструкторское и технологическое бюро реле и автоматики (72) А.К. Акишин и А.Л. Коваль (53) 621.555.6 (088.8) (56) Электроподогреватель детского питания ИЕУВ.681941.001 РЭ Киевское

ПО реле и автоматики, 1986.

Буданов В, П. Применение управляемых переключателей в системах автоматики на предприятиях стройиндустрии, М.: МИСИ, 1986, с. 32. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕГУЛИРОВАНИЯ

ТЕМПЕРАТУРЫ (57) Изобретение относится к автоматике и может быть использовано для регулирования температуры. Целью изобретения является снижение энергоИзобретение относится к автоматике и,в частности,к устройствам для регулирования температуры с использованием резистивных термочувствительных элементов, и может быть использовано в различных отраслях хозяйства.

Цель изобретения — снижение энергопотребления.

На фиг.1 приведена схема устройства; на фиг.2 — то же, с различным выполнением термочувствительного триггерного элемента; на фиг.3 - то же, вариант.

Устройство содержит тиристор 1, нагрузку 2,термочувствительный триггер„„SU„„1493986 A1

2 потребления. Устройство содержит тер- мочувствительный триггерный элемент, управляющий работой тиристора, включенного последовательно с нагрузкой в сеть переменного тока, и снижает энергопотребление за счет наличия параллельно соединенных стабилитрона и конденсатора, подключенных параллельно входу питания триггерного элемента, а также связей его входов управления и синхронизации с сетью через соответствующие диоды и резистор. При этом термочувствительный, триггерный элемент может быть реализован как на симметричном триггере и термочувствительном и резистивном делитепях, так и на двухкаскадном усилителе постоянного тока, охваченном цепью положительной обратной связи, на термочувствительном делителе напряжения. 3 з.п. ф-лы, 3 кп. ный элемент 3, первый диод 4,второй диод

5, резистор 6, конденсатор 7, стабилитрон 8, шины сети геременного тока 9 и 10, термочувствительный триггерный элемент в одном из вариантов выполнения содержит термочувствительный делитель напряжения 11,. реа лизованный на терморезисторе 12 и переменном резисторе 13, делитель напряжения 14 на резисторах 15, 1 6, несимметричный триггер 17 на ключевых элементах (транзисторах) 18 и .19 ° Кроме того, в состав термочувствительного триггерного элемента входит параллельная PiC-цепь 20. управляющим импул ьсом накопительный конденсатор 7 сначала заряжается до величины напряжения стабилизации ста" билитрона 8, а в конце положительного полупериода в результате переключения несимметричного триггера (так как потенциал выхода резистивного делителя уменьшается до порога переключения несимметричного триггера) частично раэрякается до момента окончания положительного полупериода, так как в отрицательный полупериод вход синхронизации термочувствительного триггерного элемента 3 обесточивается и транзисторы выходного кас" када 19 выключаются.,Емкость конденсатора 7 рассчитывается так, чтобы в начале следующего положительного полупериода напряжения частично разряженного конденсатора 7 было достаточно для обеспечения требуемой величины амплитуды и длительности импуль-. са управления тиристором 1 °

При повышении температуры контролируемой среды сопротивление датчика температуры 12 уменьшается и потенциал выхода термочувствительного делителя 11 возрастает, прн этом напряжение на базе транзистора 18, определяемое суммой сигналов, снимаемых с выходов термочувствительного 11 и резистивного 14 делителей, возрастает, и момент переключения несиммет- ричного триггера 17 в конце положительного полупериода приближается к моменту окончания этого полупериода. Таким образом, продолжительность импульса в конце положительного полупериода уменьшается.

При дальнейшем повышении температуры потенциал выхода термочувствительного делителя превышает порог переключения несимметричного триггера, и поэтому даже после уменьшения напряжения на выходе реэнстнвного делителя в конце положительного полупериода до величины, определяемой только составляющей термочувствительного делителя, несимметричный триг"

rep не переключается в состояние, когда транзисторы выходного каскада

l9 открыты и,такнм образом импульсы в конце положительного полупериода прекратятся.

Однако в начале положительного полупериода импульсы будут продолжаться, так как за время отрицательного полупериода накопительный кон3 1493986 4

В другом варианте выполнения термочувствительный триггерный элемент также содержит термочувствительный делитель напряжения 11, делитель напряжения 14, но вместо несимметрич5 ного тоиггера 17 в него введен двухкаскадный усилитель постоянного тока 21 с каскадами 22 и 23 и допол-. нительный резистор 24 °

Устройство работает следующим образом.

В исходном состоянии при подключении его к сети переменного тока напряжение на базе транзистора 18, определяемое сопротивлениями эадатчика температуры 13 и датчика температуры 12, меньше напряжения порога переключения несимметричного триггера 17, поэтому при превышении положи- 20 тельной полуволной напряжения нулевого уровня до величины напряжения стабилизации (приблизительно 5-15 В ) стабипитрона 8 несимметричный триг-, гер переключается в состояние, ког- 25 да транзисторы выходного каскада 19 открыты, а транзистор 18 закрыт, при этом накопительный конденсатор

7 разряжается в управляющий переход тиристора 1, тиристор открывается 30 и подключает на положительный полупериод нагрузку 2 к шинам 9 и 10 сети переменного тока.

При дальнейшем превышении положительной полуволной напряжения нуле- 35 вого уровня потенциал выхода (средней точки) резистивного делителя 14, выполненного на резисторах 15 и 1б, возрастает и достигает порога пере.ключения несимметричного триггера, в 40 результате чего транзисторы выходного каскада 19 закрываются, а транзистор IS открывается, при этом процесс переключения происходит скачкообразно благодаря наличию цепи поло" жительно обратной связи между каскадами несимметричного триггера. Глубина положительно обратной связи и соотношение сопротивлений оеэисторов резистивного делителя 14 рассчитываются таким образом, чтобы обеспечить необходимую длительность управляющего импульса, т.е. чтобы переключение несимметричного триггера происходило не раньше момента достижения током нагрузки 2 значения тока удержания тиристора 1.

В оставшуюся часть положительного полупериода частично разряженный

5 1493986 6 денсатор 7 будет частично раэряжать- Особенность работы cxQMbt устройстся через термочувствительнь Й дели- ва по фиг.2 заключается в том, что тель, и потенциал выхода (средней импульса управления в конце положиточки) термочувствительного делителя тельного полупериода вообще не может

11 в начале положительного полупе- быть, за счет наличия по входу синхриода будет ниже напряжения порога рониэации RC-цепи 20, конденсатор переключения несимметричного тригге- которой заряжается в начале положира,. при этом будет обеспечиваться тельного полупериода, и через синхнеобходимая амплитуда и продолжи- 10 ронизирующую цепь поступает ток в тельность импульсов, запускающих базу каскада 19, в конце в кон е положительтиристор 1, sa счет действия глубокой положительной обратной связи, и ток в базу не поступает (у не пост пает (поступаючто позволит применить данное уст- щего тока через резистор RC-цепи неройство для коммутации нагрузок раз- 15 достаточно для отпирания транз р анзисторов личной мощности, например, для ком- каскада 19). В течение отрицательномутации нагревателей при поддержании. го полупериода конденсатор КС-цепи требуемой температуры воды в аквари- 20 разряжается через ее резистор. умах различной емкости, при этом при В дальнейшем процесс повторяется аназамене аквариумов и нагревателей ЛОГИЧНО в потребителю не требуется производить Устройство по фиг.3 работает анадополнительную переналадку или под- логичным образом за исключением тостройку терморегулятора. го, что несимметричный триггер обраПри дальнейшем повышении темпера- эован за счет охвата цепью положитуры до заданного резистором 13 зна- 25 тельнои обратной связи, состо щ стоя ей чения напряжение на базе транзисто- иэ термочувствительного делител теля 11 ра 18 в начале положительного полу- двухкаскадного усилителя постоянного, периода превысит порог переключения тока 21 (каскады 22 и 23). несимметричного триггера 17 и импуль- Данное устройство просто и осто в иэгосы запускающие тиристор 1, прекра- 30 товлении и наладке, имеет мал р меет малое энергопотребление и уровень коммутационПосле периода охлаждения процесс ных помех. нагрева повторится аналогично описанному (импульсы в конце положитель- Ф о р м у л а и з о б р е т етения ного полупериода при этом будут от- 35 сутствовать) . 1. Устройство для регулирования

Обеспечить режим работы регулятора температуры, содержащее тиристор, без импульсов в конце положительного нагрузку, термочувствительный триг- полупериода можно, исключив процесс герный элемент, два диода, резистор, выхода на заданный температурный ре- 40 конденсатор, стабилитрон и шины сети жим при значительном отклонейии тем- переменного тока, одна из которых пературы контролируемой среды от за- подключена через нагрузку к аноду тиданной (т.е, при значительном раэ- ристора, катод которого соединен с балансе термочувствительного дели- другой шиной сети переменного тока, теля), для этого нужно установить 45 связанной с одним из входов питания резистор 22 в положение, при котором термочувствительного триггерного установка температуры незначительно элемента, выход которого соединен с превышает температуру нагреваемой управляющим электродом тиристора, среды (контролируемой среды) и по ме- о т -л и ч а ю щ е е с я тем, что, с ре нагрева контролируемой среды плав- 5п целью снижения энергопотребления,> но (небольшими ступенями) увеличи- одна нз шнн сети переменного тока вать уставку температуры до желаемой, подключена через первый диод к упПри этом можно уменьшить потребляе- равляющему входу термочувствительного

:мую регулятором мощность на величину, Григгерного элемента, связанному че-. необходимую для обеспечения импульса 5g реэ резистор с его входом синхронив конце положительного полупериода, эации, другой вход питания термочувстуменьшив емкость накопительного кон- . вительного триггерного элемента подденсатора 7.и увеличив сопротивление ключен через второй диод к его входу его разрядной цепи. синхронизации и через параллельно соВ1493986 диненные стабиле итрон и конденсатор к другой шине сети переменного тока.

2. Устройство по п.1, о т л и ч аю щ е е с я тем, что термочувстви5 тельный триггерный элемент содержит термочувствительный делитель напряжения, резистивный делитель напряжения и несимметричный триггер, одни из входов питания ключевых элементов которого соединены с одним из входов питания тремочувствительного триггерного элемента, связанным через термочувствительный делитель напряжения с его другим входом питания, к кОто" рому подключен другой вход питания второго ключевого элемента,несимметричного триггера, другой вход пита" ния первого ключевого элемента которого связан с входом синхронизации термочувствительного триггерного элемента, подключенного входом управления через резистивный делитель напряжения к выходу.термочувствительного делителя напряжения, вход несиммет" 25 ричного триггера подключен к выходу резистивного делителя напряжения, а выход — к выходу термочувствительного триггерного элемента.

3. Устройство по и. 2, и т л и — 30 ч а ю щ е е с я тем, что термочувст- вительный триггерный элемент содержит параллельную RC-цепь, через которую его вход синхронизации соединен с другим входом питания первого ключевого элемента несимметричного триггера, 4. Устройство по и. 1, о т л и ч а" ю щ е е с я тем,что термочувствительный триггерный элемент содержит термочувствительный делитель напряжения,резистивный делитель напряжения, дополнительный резистор.и двухкаскадный усилитель постоянного тока, одни иэ входов питания каскадов которого соединены с одним иэ входов питания термочувствительного триггерного элемента, связанного через термочувствительный делитель напряжения с другим входом питания второго каскада двухкаскадного усилителя постоянного тока, другой вход питания первого каскада которого соединен с входом синхронизации термочувствителъного триггерного элемента, подключенного входом управления через резистивный делитель напряжения к выходу термочувствительного делителя напряжения, вход двухкаскадного усилителя постоянного тока подключен к выходу резистивного делителя напряжения, а выход — к выходу термочувствительного триггерного элемента, вход питания которого соединен через дополнительный резистор с входом питания второго каскада двухкаскадного усилителя постоянного тока.

1493986

Составитель Г. Крейман

Редактор И. Сегляник Техред Л,Олийнык Корректор И. Муска

Заказ 4109 /44 Тирак 788 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям ц открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Уагород, ул. Гагарйна, 101