RU1833854C - Устройство дл регулировани температуры - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к устройствам регулировани  температуры и может быть использовано, например, при разработке термостатов, терморегул торов и других тепловых и электронных приборов с полной гальванической разв зкой нагревател  от схемы управлени  нагревателем. Цель изобретени  - повышение точности поддержани  температуры и помехоустойчивости устройства - достигаетс  тем, что в устройство , .содержащее транзисторный датчик- нагреватель 1, эмиттерный повторитель на транзисторе 2, разв зывающий диод 8, дифференциальный усилитель 10, ограничивающие резисторы 3, 5, 9, 12, 15 и задающий резистор 11, введены операционный усилитель 14, три диодных оптрона 4, 7 и 16 и накопительный конденсатор 17, а также изменены св зи между известными элементами . 1 ил.

Description

-5

Ё

Изобретение относитс  к системам де- гу ировани  температуры и может быть использовано в термостатах, терморегул торах и других тепловых и электронных приборах .

Цель изобретени  - повышение точности поддержани  температуры и помехо- устойчивости устройства.

На чертеже представлена электрическа  принципиальна  схема устройства дл  регулировани  температуры.

Устройство содержит датчик-нагреватель на транзисторе 1, база которого соединена с эмиттером эмиттерного повторител  на транзисторе 2 и через резистор 3 с анодом светоизлучател  первого диодного оптрона 4, эмиттер - с его катодом и через резистор 5 с минусовой шиной силового источника 6 питани . Плюсова  шина этого источника 6 подключена к коллекторам датчика-нагревател  на транзисторе 1 и эмиттерного повторител  на транзисторе 2 и катоду фотоприемника второго диодного оптрона 7, анод которого соединен с базой второго транзистора 2. Анод светоизлучател  второго диодного оптрона 7 подключен к катоду разв зывающего диода 8 и через резистор 9 к выходу дифференциального усилител  10, неинвертирующий вход которого соединен с выходом задатчйка опорного напр жени  на переменном резисторе 11. подключенном между общей шиной и резистором 12, который вторым своим выводом соединен с плюсовой шиной второго источника 13 питани . Инвертирующий вход дифференциального усилител  10 соединен с выходом операционного усилител  14 и через резистор 15 с его инвертирующим входом и с катодом фотоприемника третьего дополнительного оптрона 16, анод которого

00 CJ СА 00 СП

4Ьь

подключен к аноду фотоприемника первого диодного оптрона 4. Анод светоизлучател  третьего диодного оптрона 16 соединен с катодом светоизлучател  второго диодного оптрона 7, и первым выводом накопительного конденсатора 17, а катод - с вторым выводом накопительного конденсатора 17, катодом фотоприемника первого диодного оптрона 4, анодом разв зывающего диода 8, неинвертирующим входом операционного усилител  14, минусовой шиной второго источника 13 питани  и общей шиной.

Устройство дл  регулировани  температуры работает следующим образом.

В исходном состо нии на неинвертирующий вход дифференциального усилител  10 подаетс  опорное напр жение, величина которого соответствует заданной величине температуры нагревател . На выходе дифференциального усилител  10 действует напр жение положительной пол рности. Это вызывает протекание тока через светоизлу- чатели второго и третьего диодного оптрона 7 и 16. Сопротивление фотоприемника второго диодного оптрона 7 - незначительно вследствие излучени  света, поэтому тран- зисторы 2 и 1 открыты. При этом за счет мощности, выдел емой на коллекторе транзистора 1, происходит разогрев как самого транзистора 1, так и термостатируемого тела .

Через светоизлучатель первого диодного оптрона 4 протекает ток, величина которого пропорциональна величине напр жени  перехода эмиттер-база транзистора 1. Так как фотоприемники первого и третьего диодных оптронов 4 и 16 включены последовательно-встречно, то на инвертирующем входе, а следовательно, и на выходе операционного усилител  14 действует напр жение, пропорциональное разности токов светоизлучателей третьего и первого диодных оптронов 16 и 4 с учетом коэффициентов передачи тока этих оптронов . Это напр жение по величине меньше опорного напр жени , снимаемого с резистора 11, поэтому поддерживаетс  положительное напр жение на выходе дифференциального усилител  10 и, следовательно , протекание значительного по величине тока через датчик-нагреватель на транзисторе 1.

При увеличении температуры датчика- нагревател  на транзисторе 1 уменьшаютс  напр жение на его переходе эмиттер-база и величина тока светоизлучател  первого диодного оптрона 4. Разность напр жений на входе операционного усилител  14 увеличиваетс . Следовательно, и выходное напр жение операционного усилител  14

увеличиваетс , приближа сь по величине к значению опорного напр жени , снимаемого с переменного резистора 11. Как только . температура датчика-нагревател  на

транзисторе 1 превысит заданное значение , величина выходного напр жени  операционного усилител  14 станет больше величины опорного напр жени  и напр жение на выходе дифференциального усилите0 л  10 станет отрицательным. Прекратитс  протекание тока через светоизлучатель второго диодного оптрона 7, сопротивление его фотоприемника резко возрастет, транзисторы 1 и 2 закрываютс . Следовательно, пре5 крат тс  нагрев датчика-нагревател  на транзисторе 1 и протекание тока через светоизлучатель первого диодного оптрона 4. Однако за счет энергии, накопленной в конденсаторе 17, протекание тока через свето0 излучатель третьего диодного оптрона 16 какое-то врем  продолжаетс . В результате поддерживаетс  на выходе операционного усилител  14 положительное напр жение, превышающее по величине опорное напр 5 жение, и на выходе дифференциального усилител  10 - отрицательное напр жение, запрещающее протекание тока через датчик-нагреватель на транзисторе 1.

Когда ток разр да конденсатора 17 че0 рез светоизлучатель третьего диодного оптрона 16 уменьшаетс  до величины, при которой выходное напр жение операционного усилител  14 станет меньше опорного напр жени , пол рность напр жени  на вы5 ходе дифференциального усилител  10 станет положительной и устройство начинает работать в режиме импульсного опроса состо ни  датчика-нагревател .

При остывании датчика-нагревател  на

0 транзисторе 1 напр х ение на его переходе эмиттер-база увеличиваетс  и процесс работы устройстоа повтор етс  аналогично описанному. Таким образом, температура датчика-нагревател  поддерживаетс  на за5 данном значении,

Обеспечение импульсного, а не линейного режима работы нагревател  повышает экономичность его работы, а следовательно , и повышает КПД устройства.

0 Дл  обеспечени  высокой точности регулировани  в широком диапазоне температур в цепь эмиттера транзистора 1 может быть включен дополнительный р-п-переход диода или транзистора, имеющего тепловой

5 контакт с транзистором 1. Это увеличивает значение напр жени , снимаемого с датчика , а следовательно, увеличит и диапазон регулировани  температуры.

Использование технического решени  по отношению к известному устройству с

введением операционного усилител , накопительного конденсатора и трех диодных оптронов, а также с изменением св зей между известными элементами повышает точность поддержани  температуры за счет обеспечени  полной гальванической разв зки цепей протекани  импульсного тока нагревател , который может быть значительным по величине, от слаботочных цепей усилени  и формировани  сигналов управлени  нагревателем.

Claims (1)

1. Формула изобретени  Устройство дл  регулировани  температуры , содержащее транзисторный дат- чик-нагреватель, эмиттерный повторитель на транзисторе, разв зывающий диод, ограничивающие резисторы, задающий резистор и дифференциальный усилитель, неинвертирующий вход которого подключен к выводу подвижного контакта задающего резистора, второй вывод которого соединен с общей шиной источника питани , а третий вывод - с первым выводом первого ограничивающего резистора, а также силовой источник питани , отличающеес  тем, что, с целью повышени  точности поддержани  температуры и помехоустойчивости , в него введены накопительный конденсатор, операционный усилитель и три диодных оптрона, катод светоизлучател  первого из которых соединен с эмиттером транзистора датчика-нагревател  и через второй ограничивающий

   13

   и

   10

   20

   15

   25

   30

   35

   резистор с минусовой шиной силового источника питани , а анод через третий ограничивающий резистор - с эмиттером транзистора змиттерного повторител  и базой транзистора датчика-нагревател , коллектор которого подключен к коллектору транзистора, эмиттерного повторител , плюсовой шине силового источника питани  и катоду фотоприемника второго диодного оптрона, анод ф-отоприемника которого соединен с базой транзистора, эмиттерного повторител , а анод светоизлучател  - с катодом разв зывающего диода и через четвертый ограничивающий резистор с выходом дифференциального усилител , катод светоизлучател  второго диодного оптрона соединен с первым выводом накопительного конденсатора и анодом светоизлучател  третьего диодного оптрона , анод фотоприемника которого подключен к аноду фотоприемника первого диодного оптрона, а катод фотоприемника - к инвертирующему входу операционного усилител , выход которого соединен с инвертирующим входом дифференциального усилител , а неинвертиругащий вход-с анодом разв зывающего диода, вторым выводом накопительного конденсатора, катодом фотоприемника первого диодного оптрона, катодом светоизлучател  третьего диодного оптрона, общей шиной и минусовой шиной источника питани , плюсова  шина которого подключена к второму выводу первого ограничивающего резистора.