Устройство для регулирования температуры

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИ ИТИЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик

<ц873217 (63) Дополнительное к авт, сеид-ву —. (22) Заявлено 101079 (21) 2829791/18-24 с присоединением заявки l49— (23) ПриоритетОпубликовано 151081. Бюллетень И9 38

Дата опубликования описания 1 5.1 0.81

Р11М. К .

G 05 D 23/19

Государственный комитет

СССР по делам нзобретений н открытий (53) УДК6 21. 555. 8 (088.8) 1

В.И.Антонов и Е.В.Сидиряков

I ,$. ТГ т„-<, « «. ««ц .

«««. «jj j(f g

Чувашский государственный университет им.И.Н.У&ьяй4тва.-. (72) Авторы изобретения (71) Заявитель (54) УСТРОИСТВО ДЛЯ РЕГУЛИРОВАНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ

Изобретение относится к регули рованию температуры и может быть использовано для поддержания заданного температурного режима в термошкафах, нагревательных печах и тому подобных устройствах.

Известно устройство, содержащее термочувствительный делитель напряжения, параллельно терморезистору которого подключены конденсатор и транзистор, а к общей точке термочувствительного делителя и конденсатора подключен вход порогового элемента, к выходу которого подсоединен управляющий электрод тиристора выходного блока (1) .

Однако это устройство вызывает помехи и обладает пониженной точностью.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является устройство, в котором уровень помех, вызываемых периодическим коммутированием тиристора, значительно понижен.

Устройство содержит контактный датчик температуры, RC-цепь, к средней точке которой подключены вход поро" гового элемента и диод блока бестоковой коммутации, тиристор и выходной блок (2).

Однако. и в нем помехи достаточно велики, так как подключение нагревателя к сети происходит при значитель. ной величине напряжения. Включение тиристора непосредственно вблизи момента перехода .напряжения сети через нуль в указанном устройстве не представляется возможным, поскольку для заряда конденсатора RC цепи, энергия которого здесь используется для создания тока управления тиристором, необходимо сравнительно большое время. Это время заряда конденсатора можно было бы сократить, если уменьшить постоянную времени зарядной цепи. Однако емкость конденсатора не может быть выбрана меньше определен.ной величины, иначе ее энергии будет недостаточно для включения тиристора, 20 а сопротивление резистора меньше величины, обеспечивающей возврат порогового элемента в исходное состояние после разряда конденсатора.

25 Цель изобретения — повышение точности и надежности устройства.

Поставленная цель достигается тем, что. в устройство для регулирования температуры, содержащее термочув30 ствительный делитель напряжения, 873217 пороговый элемент на последователь- но соединенных p-n-p- и и-р-и-транзисторах, первую интегрирующую ЙС— цепь, параллельно конденсатору которой подключен переход коллекторэмиттер управляющего транзистора, а .к точке соединения резистора и конденсатора - первый выход блока синхронизации и эмиттер р-и-р-транзистора порогового элемента, а также ти" ристорный переключатель, к выходу которого подключены входы блока синхронизации, н блок питания, введены вторая интегрирующая RC-цепь, развязы вающий диод, ограничительный юезистор и ключевой р-р-р-транзистор, коллектою которого соединен со входом тиюисторного переключателя, эмиттею— с выходом второй интергирующей RC-цепи, вход которой соединен с первым выходом блока питания, второй выход которого связан с базой р-И-р транзистора порогового элемента, которая через развязывающий диод соединена с

KoJIJIeKTopoM VI-р-И-транзистора порогового элемента, причем третий выход блока питания связан с эмиттером управляющего транзистора. база котоюого соединена с выходом теЮмочувстви .тельного делителя напюяжения и вто.рым выходом блока синхронизации.

Для управления тиристорным переключателем в этом случае используется энергия конденсатоюа второй, достаточно мощной интегриюующей gC -цепи. Постоянная времени заряда первой

RC-цепи пюи этом может быть выбюана достаточно малой, благодаря чему за тот короткий промежуток времени, предоставленный блоком синхронизации с сетью в начале полуволны напряжения сети для упюавления тиристорным переключателем, пороговой элемент успевает выработать несколько импульсов, обеспечивающих надежное включение тиюистора. В то же время указанный промежуток времени может быть выбран достаточно коротким, обеспечивающим режим включения тиристоюа с минимальным уюовнем вызываемых его коммутиюованием помех.

Одновременно; за счет совместного использования термочувствительного делителя напряжения и управляющего транзистора повышается точность поддерживания температуюы объекта.

На чертеже показана схема устройства.

Устройство содержит термочувстви» телыный делитель 1 напряжения, выполненный на терморезисторе 2 и переменном резисторе 3, управляющий транзистор 4,первую интегрирующую ДС— цепь 5, к общей точке резистоюа 6 и конденсатора 7 котоюой подключен вход порогового элемента 8, состоящего из транзисторов 9 и 10 р-И-ри д-р-и-типов соответственно и развязывающего диода 11, ограничитель5

35

60 ния 1. Уровень мгновенного значения

S5 ный резистор 12, подключенный к базе ключевого р-g-p-транзистоюа 13, эмиттею которого подключен к средней точке второй интегюирующей RC -цепи

14, состоящей из юезистора 15 и конденсатора 16, а коллектор — к упюавляющему переходу тиюистора 17 тиристорного пеюеключателя 18, состоящего иэ выпюямительного моста 19, нагревателя 20 и диода 21, блок питания 22, состоящий из стабилитронов

23-25, конденсатора 26 и диода 27, блок синхронизации 28, выполненный на диодах 29 и 30 и резисторах 31 и

32, разрядный резистор 33, выполненный регулируемым и зашунтированный диодом 34, и диоды 35 и 36.

Рассмотрим вначале работу устройства без учета блока синхронизации сетью 28. Предположим, что температура объекта ниже заданной величины.

Тогда при подключении устройства к сети потенциал средней точки пеюеменного резистора 3 ниже, чем потенциал катода стабилитрона 25, что пюиводит к эапиранию управляющего транзистора 4 ° То же, самое происходит и с транзисторами 9 и 10 поюогового элемента 8; запиРающее их напряжение создается за счет положительной разности потенциалов катода стабилитрона 24 и эмиттера транзистоюа 9. Происходит одновременный заряд обеих интегрирующих ЯС-цепей 5 и 14. ПЮи достижении напюяжением на конденсатоюе 7 величины, равной напряжению стабилизации стабилитюона 24, транзистор 9 отпирается, вызывая лавинообразный процесс открывания транзисторов 10 и 13 и разряд конденсаторов

7 и 16 RC-цепей 5 и 14 по двум независимым цепям. Конденсатор 7 в этом случае разряжается по цепи, включающей в себя транзисторы 9 и 10 порогового элемента 8, стабилитюон

25 и разрядный резистор 33, а цепь разряда конденсатора 16 состоит из транзистора 13 и управляющего перехода тиристора 17. Принцип работы устройства с учетом блока синхронизации 28 не меняется. Отличие состоит лишь в том, что упюавление тиристором 17 в этом случае пРоизводится только вблизи переходов напюяжения сети через нуль. В большую часть полупериода сетевого напюяжения состояние управляющего транзистора 4 полностью определяется блоком синхюонизации 28 и лишь вблизи момента перехода напряжения чеюез нуль управление транзистором 4 передается термочувствительному делителю напряженапюяжения сети Ою, начиная с которого транзистор откюыт, задается делителем напряжения, выполненным на резисторах 31 и 32. Диод 29 служит для разряда конденсатора 7 при вклю873217 чении тиристора 17, когда делитель напряжения, выполненный на резисторах 31 и 32, зашунтирован открытым тиристором 17. Причем, импульсы управления тиристором почти прямоуголь ные, что обеспечивается большой емкостью конденсатора 16. Кроме того величина напряжения на конденсато ре 7, при которой происходит включение порогового элемента 8, равна напряжению стабилизации стабилитрона

24. Это достигнуто за счет взаимного вычитания падений напряжений на переходе эмиттер-база транзистора 9 и диоде 34. Очевидно, что и температур ная стабильность напряжения включения порогового элемента 8 в этом случае определяется только температурной стабильностью упомянутого стабилитрона 24., Диод 35 ограниивает обратное напряжение, прилагаемое к транзистору 4 при включенном тиристоре 17, диоды 30 и 36 исключают влияние друг на друга термочувствитель ного делителя 1 и делителя напряжения, выполненного на резисторах 31

: и 32 °

Таким образом, усилие сигйала на выходе термочувствительного делителя напряжения с помощью транзистора позволяет повысить точность, тиристор, включаясь, подключает нагреватель 20 к сети. Длительность импульса на управляющем электроде тиристора 17 полностью определяется состоянием транзистора 10 порогового элемента 8 и может быть регулирована переменным резистором 33. Тиристор периодически получает мощные импульсы управления и периодически подключает нагреватель к сети. Так продолжается до. тех пор, пока температура объекта не достигает заданной величины. Тогда потенциал средней точки переменного резистора 3 превышает потенциал катода стабилиюрона

25, и управляющий транзистор 4 отпирается, не позволяя напряжению на конденсаторе 7 повыситься до порога включения элемента 8. Сигнал на управляющем электроде тиристора. 17 исчезает, и нагреватель отключается от сети. При некотором незначитель- ном понижении температуры транзистор

4 снова запирается, и пороговый элемент 8 опять приходит s действие, включая тиристор 17. Указанная величина отклонения температуры объекта определяется характеристикой терморезистора 2 и коэффициентом усиления транзистора 4 и составляет несколько десятых долей градуса. Последнее означает, что температура объекта поддерживается достаточно стабильно,т.е. устройство обладает достаточно высокой точностью поддерживания заданной температуры.

Рассмотрим работу устройства с учетом действия блока синхронизации 28. Укаэанный блок синхронизирует импульсы управления тиристором 17. с началом полупериода входного напряжения и обеспечивает тем самым включение тиристора 17 вблизи переходов напряжения сети через нулевые значения. Такое включение обеспечивает минимальный уровень вызываемых коммутацией тиристора 17 помех, а использование для управления тйристором более мощной интегрирующей

ЯС-цепи позволяет повысить надежность устройства и понизить уровень, помех, наводимых в сети.

15 .:

Формула изобретения

У стройство для регулирования тем20 пературы, содержащее термочувствительный делитель напряжения, пороговый элемент на последовательно соединенных р-и-р- и И-р-И-транзисторах, первую интегрирующую КС -цепь, g5 параллельно конденсатору которой подключен переход коллектор-эмиттер управляющего транзистора, а к точке соединения резистора и конденсатора первый выход блока синхронизации и эмиттер р-И-рй-транзистора порогового элемента, а также блок питания, тиристорный переключательр к выходу которого подключены входы блока синхронизации, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью. повышения точности и надежности устройства, в него ввеена вторая интегрирующая ЯС -цепь, аэвязывающий диод, ограничительный резистор и ключевой р-g-p-транзистор, коллектор которого соединен со

40 входом тириоторного переключателя. эмиттер — с выходом второй интегрирующей RC-цепи, вход которой соединен с первым выходом блока питания, второй выход которого связан с базой

45 р-и-р-транзистора порогового элемента, которая через развязывающий диод соединена с коллектором И-р-И-транзистора порогового элемента, причем третий выход блока питания связан с

50 эмиттером управляющего транзистора, база которого соединена с выходом термочувствительного делителя напряжения и вторым выходом блока синхронизации.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

9 613303 кл. G 05 D 23/19, 1976 °

2. Авторское свидетельство СССР

М 643852, кл. G 05 D 23/19,1976 (прототип) .

873217

Составитель С.Стрелецкий

Редактор К.Волощук Техред A.À÷ Корректор Н.Стец

Заказ 9042/73 Тираж 943 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д.4/5 филиал ППП Патент, г.Ужгород, ул.Проектная, 4