Двухпозиционный терморегулятор

 

«t) 453680

".* ....,.... О П И С А Н И Е

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Зависимое от авт. свидетельства (22) Заявлено 30.10.72 (21) 1841493/18-24 с присоединением заявки № (32) Приоритет

Опубликовано 15.12.74. Бюллетень № 46

Дата опубликования описания 30.01.75 (51) М. Кл. G 054 23/19

Гасударственный комитет

Совета Министров СССР по делам изобретений е открытий (53) УДК 621-555.6 (088.8) (72) Автор изобретения

В. М. Бастынец (71) Заявитель (54) ДВУХПОЗИЦИОННЫЙ ТЕРМОРЕГУЛЯТОР

Изобретение относится к электронным устройствам автоматического термостатирования и терморегулирования.

Известны двухпозиционные терморегуляторы с электромеханической оптимизацией амплитуды импульсов тока подогрева в зависимости от изменений температуры окружающей среды.

Недостаток таких терморегуляторов заключается в низкой эксплуатационной надежнос- 10 ти из-за электромеханических элементов и невысокой точности термостатирования вследствие низкой чувствительности электромеханических элементов.

Целью изобретения является повышение 15 точности термостатирования за счет электрон-. ной оптимизации амплитуды импульсов тока подогрева.

Сущность изобретения состоит в том, что в терморегулятор введены интегрирующие RC- 20 цепи, включенные между коллекторами транзисторов триггера и базами транзисторов двухканального датчика разбаланса напряжений, причем коллектор одного из транзисторов двухканального датчика разбаланса на- 25 пряжений подключен к базе первого транзистора исполнительного элемента, коллектор первого транзистора подключен к базе второго транзистора исполнительного элемента, в коллекторную цепь второго транзистора вклю- 30 чен нагревательный элемент, коллектор другого транзистора двухканального датчика разбаланса напряжений подсоединен к базе третьего транзистора исполнительного элемента, коллектор третьего транзистора подключен к базе второго транзистора исполнительного элемента, а эмиттер — к коллектору четвертого транзистора исполнительного элемента, база четвертого транзистора соединена с коллектором одного из транзисторов триггера.

Схема двухпозиционного терморегулятора с электронной оптимизацией амплитуды импульсов тока приведена на чертеже, на котором обозначены: термочувствительньш элемент 1, например, контактного типа; триггер

2, например, несимметричный с преобладанием правой (по чертежу) половины; четвертый транзистор 3 исполнительного элемента, включенный коллекторным переходом в цепь базового тока второго транзистора 4 исполнительного элемента; нагревательнып элемент 5 термокамеры, включенный в коллекторную цепь транзистора 4 исполнительного элемента; первый транзистор 6 исполнительного элемента, коллекторный переход которого подключен параллельно базовому переходу транзистора 4 исполнительного элемента; третий транзистор 7 исполнительного элемента, включенный коллекторным переходом в цепь ба453680

65 зового тока транзистора 4 исполнительного элемента последовательно с транзистором 3; интегрирующие RC-цепи 8, 9 и 10, 11, подключенные к коллекторам триггера 2; двухканальньш датчик 12 разбаланса напряжений, состоящий из дзух пар транзисторов и включенный входной цепью между конденсаторами 9, 11 интегрирующих цепочек, выходные каналы которого ia, 14 подключены, соответственно, к базам транзисторов б и 7 исполнительного злеvieHTa и к шинам питания.

11ринцип действия терморегулятора заключается в следующем.

В ИЗВЕСтнь1Х раНЗИСтОрНЫХ дВуХПОЗИцИОНных терморегуля.1орах без оптимизации ампЛИтуды ИМПульсОВ тОКа ИСПОЛНИ1ЕЛЬНЫИ траНзистор paoo rае1 ка1 . НасьIщенныи кл10ч> поэтому ампли i уда 11мпульсов гока подогрева термокамеры при измеIгениях Окружа10щей температуры неизменна, а регулирование подводимой к нагревателю термокамеры средней мощности происходит за счет автоматического изменения скважности посылок тока подогрева. Вследствие изменения скважности посылок тока, т. е. скважности выделяющихся в нагревателе термокамеры тепловых импульсов, происходит смещение уровня установившегося значения температуры термокамеры.

Оптимизация амплитуды импульсов тока с помощь1о предлагаемо.о терморегулятора осуществляется следующим образом.

Транзистор 4 исполнительного элемента работает не как насыщенный ключ, а в активном режиме, т. е. его коллекторный ток пропорционален току оазы, которыи зависит от сопротивления коллекторных переходов транзисторов б и 7 исполнительного элемента.

Роль насыщенного ключа выполняет в данном случае транзистор 3 исполнительного элемента, осуществля1ощий включение-выключение нагревательного элемента о, коммутируя базовый ток транзистора 4.

Положим, что значение температуры среды, окружающеи термокамеру, таково, что скважность посылок гока олизка 1, т. е. длительности нагрева и остывания термокамеры почти равны. 11ри этом триггер 2 работает почти симметрично, т. е. длительности импульсов напряжения на его коллекторах практически одинаковы. Вследствие этого на конденсаторах подключенных к триггеру одинаковых интегрирующих цепочек 8, 9 и 10, 11 устанавливаются напряжения, близкие к балансу, т. е. практически равные постоянные напряжения. Разность этих напряжений воздействует на вход (базовые цепи) датчика 12 разбаланса напряжений, вследствие чего устанавливается некоторое вполне определенное проходное сопротивление его выходных каналов 13, 14 (коллскторныс цени). От сопротивлений выходных каналов датчика зависят базовые токи подключенных к ни» транзисторов б и 7 и, следовательно, проводимости коллекторных переходов этих транзисторов. При указанных выше температурных условиях эти

45 проводимости, одна из которых включена последовательно базовому переходу транзистора

4, а другая шунтирует его, приобретают такие значения, при которых базовый, а следовательно, и коллекторный ток транзистора 4 устанавливается таким, что скважность посылок тока, как было отмечено выше, оказывается близкой 1.

Если окружающая температура понижается, то, как у обычного двухпозиционного терморегулятора, возникает тенденция увеличения средней мощности подогрева термокамеры за счет уменьшения скважности посылок тока; т. е. увеличения длительности нагрева и сокращения пауз. При этом симметрия работы. триггера 2, который управляется тер»очувствительным элементом 1, нарушается так, что его правый (по чертежу) транзистор большую часть времени остается открытым, а левый закрытым. Вследствие этого напряжение заряда конденсатора 9 возрастает, а конденсатора 11 уменьшается. Такой разбаланс напряжений конденсаторов подзапирает в датчике разбаланса напряжений его левую (по чертежу) пару транзисторов, а правую пару приоткрывает. Благодаря этому сопротивление канала 13 возрастает, базовый ток транзистора б уменьшается и сопротивление его коллекторного перехода увеличивается, а сопротивление канала 14 уменьшается, базовый ток транзистора 7 возрастает и, следовательно, сопротивление его коллекторного перехода уменьшается.

Вследствие такого перераспределения сопротивлений в базовой цепи транзистора 4 протекающий через его базу ток (когда транзистор 3 открыт) возрастает и, следовательно, возрастает амплитуда импульса его коллекторного тока, поступающего в нагревательный элемент. 3а счет увеличения амплитуды импульсов тока подогрева средняя мощность, подводимая к нагревательному элементу, возрастает интенсивней, чем в обычных терморегуляторах, и тенденция уменьшения скважности посылок тока быстро прекращается. Устанавливается новое динамическое равновесие при скважности, близкой 1.

В случае повышения окружа1ощей температуры относительно первоначального (по описанию) значения возникает тенденция уменьшения средней мощности, т. е. увеличения скважности посылок тока. При этом процессы оптимизации амплитуды импульсов тока проходят в обратном порядке, т. е. коллекторное сопротивление транзистора б, шунтирующего базу транзистора 4, уменьшается, а коллекторное сопротивление транзистора 7, включенного последовательно в базовую цепь транзистора 4, возрастает. Амплитуды импульсов базового и, следовательно, коллекторного токов транзистора 4 уменьшаются. Вследствие этого мощность, подводимая к нагревателю, быстро уменьшается, тенденция увеличения скважности посылок вскоре прекращается и

453680

Составитель В. Бастынец

Текред Т. Курилко

Редактор Ь. Нанкина

Корректор Е. Кашина

Заказ 48715 Изд. № 1930 Тирах< 760 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

Москва, Ж-35, Раушская паб., д, 4/5

Типогоафия. пр. Сапунова, 2 устанавливается новое динамическое равновесие при скважности, близкой 1.

Таким образом, благодаря автоматическому регулированию амплитуды посылок тока подогрева термокамеры значительно сокращается диапазон изменения скважности посылок, следствием чего является уменьшение непостоянства уровня среднего значения температуры термокамеры, т. е. повышение точности термостатирования.

П р едм ет изобретения

Двухпозиционный терморегулятор, содержащий термочувствительный элемент, подключенный к выполненному на транзисторах триггеру, соединенные между собой транзисторные двухканальный датчик разбаланса напряжений и исполнительный элемент, а также нагревательный элемент, о т л и ч а ю щ и йся тем, что, с целью повышения точности терморегулирования, в него введены интегрирующие RC-цепи, включенные между коллекторами транзисторов триггера и базами транзисторов двухканального датчика разбаланса напряжений, причем коллектор одного из

5 транзисторов двухканального датчика разбаланса напряжений подключен к базе первого транзистора исполнительного элемента, коллектор первого транзистора подключен к базе второго транзистора исполнительного эле10 мента, в коллекторную цепь второго транзистора включен нагревательный элемент, коллектор другого транзистора двухканального датчика разбаланса напряжений подсоединен к базе третьего транзистора исполнительного

15 элемента, коллектор третьего транзистора подключен к базе второго транзистора исполнительного элемента, а эмиттер — к коллектору четвертого транзистора исполнительного элемента, база четвертого транзистора соединена

20 с коллектором одного из транзисторов триггера.