RU204959U1 - Регулятор температуры - Google Patents

Abstract

Полезная модель относится к области электротехники, электроники и автоматического регулирования температуры, и может быть использована для регулировки и подержания на заданном уровне температуры нагрева паяльников.Технический результат состоит в повышении надежности работы регулятора температуры и повышение точности регулирования температуры паяльника.Технический результат достигается за счет того, что регулятор температуры, содержащий компаратор, задатчик температуры, подключенный к входу компаратора, стабилизатор положительного напряжения, последовательно соединенные электронный ключ, нагреватель и термопару, дополнительно снабжен усилителем сигнала термопары, вход которого подключен к выходу электронного ключа на симисторе, выход усилителя сигнала термопары подключен к входу компаратора, интегральным таймером, вход которого соединен с выходом компаратора, а его выход подключен к входу управляемого генератора импульсов, и через диод – к входу усилителя сигнала термопары, выход управляемого генератора импульсов подключен к входу импульсного трансформатора, а его выход подключен к электронному ключу на симисторе, последовательно соединенные электронный ключ на симисторе, нагреватель и термопара подключены к источнику напряжения переменного тока, одна шина которого подключена к электронному ключу на симисторе, и через диод – к входу стабилизатора положительного напряжения и конденсатору, включенному между входом стабилизатора положительного напряжения и второй шиной источника напряжения переменного тока. 2 ил.

Description

Полезная модель относится к области электротехники, электроники и автоматического регулирования температуры, и может быть использована для регулировки и подержания на заданном уровне температуры нагрева паяльников.

Известен регулятор температуры (патент РФ №2263339, МПК G05D 23/20, опубл. 27.10.2005, бюл. № 30), состоящий из нагревателя, датчика и задатчика температуры, подключенных к входам усилителя, ключа, преобразователя напряжения с первым трансформатором и вторым трансформаторами, генератора импульсов, выпрямителя сетевого напряжения, фильтра и нагревателя.

Недостатком данного регулятора температуры является сложность в настройке и недостаточно хорошая повторяемость в производстве, что обусловлено построением преобразователя напряжения по автогенераторной схеме.

Известен регулятор температуры (патент РФ №2239864, МПК G05D 23/19, опубл. 10.11.2004, бюл. № 31), состоящий из датчика температуры и задатчика температуры, подключенных ко входам первого усилителя, тиристорного ключа, подключенного выходом к нагревателю, второго усилителя, выходом подключенного к управляющему электроду тиристора, резистора и диода.

Недостатком данного регулятора температуры является сложность в настройке и возможность работы только от источника переменного напряжения.

Известен регулятор температуры нагрева (патент РФ №2105345, МПК G05D 23/19, опубл. 20.02.1998), состоящий из задатчика температуры, элемента сравнения, датчика температуры, элемента выборки-хранения, широтно-импульсного модулятора, формирователя синхроимпульсов, одновибратора, элемента И, нагревателя и коммутатора.

Недостатком данного регулятора температуры является значительная сложность и недостаточная точность регулирования температуры.

Наиболее близкой к полезной модели является простейшая паяльная станция на жалах T12 (Простейшая паяльная станция на жалах T12. Режим доступа: https://handmade32.ru/elektronika/prostejshaya-payalnaya-stantsiya-na-zhalah-t12/. – Загл. с экрана), состоящая из компаратора, задатчика температуры, резистора, конденсатора, резисторного делителя, второго компаратора, стабилизатора положительного напряжения, усилителя, электронного ключа на полевом транзисторе с каналом p-типа, нагревателя и термопары. Данное устройство предназначено для работы с паяльниками, оснащенными жалом типа Т12, нагреватель которых соединен последовательно с термопарой.

Недостатком данной простейшей паяльной станции на жалах T12 является недостаточно высокая надежность работы и низкая точность регулирования в статическом и динамическом режимах из-за низкого уровня сигнала термопары, который составляет 6 мВ при температуре 300°С, что находится на уровне минимального входного напряжения компаратора, а также из-за влияния помех на входные цепи регулятора температуры, наводимых в измерительной цепи током нагревателя.

Задача, на решение которой направлена заявляемая полезная модель, заключается в разработке регулятора температуры, обеспечивающего высокую точность регулирования температуры и низкую чувствительность к помехам.

Технический результат – повышение надежности работы регулятора температуры и повышение точности регулирования температуры паяльника.

Технический результат достигается за счет того, что регулятор температуры, содержащий компаратор, задатчик температуры, подключенный к входу компаратора, стабилизатор положительного напряжения, последовательно соединенные электронный ключ, нагреватель и термопару, при этом дополнительно снабжен усилителем сигнала термопары, вход которого подключен к выходу электронного ключа на симисторе, выход усилителя сигнала термопары подключен к входу компаратора, интегральным таймером, вход которого соединен с выходом компаратора, а его выход подключен к входу управляемого генератора импульсов, и через диод – к входу усилителя сигнала термопары, выход управляемого генератора импульсов подключен к входу импульсного трансформатора, а его выход подключен к электронному ключу на симисторе, последовательно соединенные электронный ключ на симисторе, нагреватель и термопара подключены к источнику напряжения переменного тока, одна шина которого подключена к электронному ключу на симисторе, и через диод – к входу стабилизатора положительного напряжения и конденсатору, включенному между входом стабилизатора положительного напряжения и второй шиной источника напряжения переменного тока.

Сущность предлагаемого регулятора температуры заключается во введении в него усилителя сигнала термопары, интегрального таймера, формирующего импульс фиксированной длительности для управления электронным ключом, выполненном на симисторе, что позволит повысить точность регулирования температуры и повысить надежность регулятора температуры при питании его от источника переменного тока.

На фиг. 1 изображена структурная схема регулятора температуры. На фиг. 2 приведены диаграммы напряжений в характерных точках схемы регулятора температуры.

Структурная схема регулятора температуры (фиг. 1) содержит усилитель сигнала термопары 1, задатчик температуры 2, компаратор 3, на входы которого подаются сигналы с выходов усилителя 1 и от задатчика температуры 2, интегральный таймер 4, управляемый выходным сигналом компаратора 3, стабилизатор положительного напряжения 5, управляемый генератор импульсов 6, импульсный трансформатор 7, электронный ключ на симисторе 8, нагреватель 9 и термопару 10, соединенные последовательно, и подключенные к источнику напряжения переменного тока (~U). Вход усилителя сигнала термопары 1 подключен к выходу электронного ключа на симисторе 8 через резистор 11, а выход интегрального таймера 4 подключен через диод 12 к входу усилителя сигнала термопары 1.

Напряжение переменного тока выпрямляется диодом 13, включенным между первой шиной источника напряжения переменного тока и входом стабилизатора положительного напряжения 5, и сглаживается конденсатором 14, включенным между входом стабилизатора положительного напряжения 5 и второй шиной источника напряжения переменного тока. Напряжение с конденсатора 14 подается на вход стабилизатора положительного напряжения 5, выходное напряжение которого предназначено для питания всех блоков регулятора температуры.

Регулятор температуры работает следующим образом.

Усилитель сигнала термопары 1 усиливает выходное напряжение термопары 9, подаваемое на вход усилителя термопары 1 через резистор 11, и напряжение с выхода интегрального таймера 4, подаваемое на вход усилителя термопары 1 через диод 12. Напряжение с выхода усилителя сигнала термопары 1 поступает на первый вход компаратора 3, на второй вход которого подается напряжение с задатчика температуры 2. На фиг. 2,а приведены усиленное напряжение сигнала термопары на выходе усилителя сигнала термопары 1 (непрерывная линия), и напряжение задатчика температуры 2 (пунктирная линия). Компаратор 3 сравнивает эти напряжения, и в случае, когда напряжение сигнала термопары 10 становится меньше напряжения задатчика температуры 2 (моменты времени t₁ и t₃), на выходе компаратора 3 появляется низкий уровень напряжения, и в этот момент происходит запуск интегрального таймера 4, на выходе которого формируется импульс напряжения фиксированной длительности t_и = t₂ – t₁ (фиг. 2,б), который через диод 12 поддерживает высокий уровень напряжения на входе усилителя сигнала термопары 1 в течение действия импульса напряжения фиксированной длительности t_и, и одновременно включает управляемый генератор импульсов 6, импульсы с управляемого генератора импульсов 6 (фиг. 2,в) через импульсный трансформатор 7 подаются на электронный ключ на симисторе 8, и открывают его.

При этом через открытый электронный ключ на симисторе 8, через нагреватель 9 и последовательно соединенную с ним термопару 10 от источника напряжения переменного тока начинает протекать переменный ток (фиг. 2,г, периоды времени t₁ – t₂, t₃ – t₄). В течение времени открытого состояния электронного ключа на симисторе 8 на выходе усилителя сигнала термопары 1 присутствуют импульсы напряжения (фиг. 2,а, периоды времени t₁ – t₂, t₃ – t₄), амплитуда которых равна выходному напряжению стабилизатора положительного напряжения 5. После окончания импульса напряжения на выходе интегрального таймера 4 диод 12 и электронный ключ на симисторе 8 закрываются, и ток от источника напряжения переменного тока (~U) через нагреватель 9 и последовательно соединенную с ним термопару 10 прекращается. Поскольку термопара 10 нагрета, на входе усилителя сигнала термопары 1 присутствует напряжение с термопары 10, пропорциональное температуре нагревателя 9 (фиг. 2,а, периоды времени t₀ – t₁, t₂ - t₃).

Когда напряжение термопары 10 с выхода усилителя сигнала термопары 1 станет меньше напряжения задатчика температуры 2 (моменты времени t₁ и t₃ на фиг. 2,а), то на выходе компаратора 3 формируется низкий уровень напряжения, который запускает интегральный таймер 4, импульс с выхода которого через диод 12 поступает на вход усилителя сигнала термопары 1 и одновременно включает управляемый генератор импульсов 6, импульсы напряжения с управляемого генератора импульсов 6 (фиг. 2,в) через импульсный трансформатор 7 подаются на электронный ключ на симисторе 8, открывают его, и процесс повторяется.

Если напряжение термопары 10 с выхода усилителя сигнала термопары 1 больше напряжения задатчика температуры 2, то на выходе компаратора 3 формируется высокий уровень напряжения, при этом запуск интегрального таймера 4 не происходит.

В экспериментальном образце регулятора температуры использовались операционные усилители LMC6482AIMX для усилителя сигнала термопары и компаратора, стабилизатор положительного напряжения L78L05ABZ, интегральный таймер и управляемый генератор импульсов – КР1006ВИ1, импульсный трансформатор МИТ-4В, электронный ключ – симистор ВТ137-600Е.

Таким образом, регулятор температуры, содержащий усилитель сигнала термопары, задатчик температуры, компаратор, на вход которого подаются сигналы с выходов усилителя и задатчика температуры, интегральный таймер, управляемый выходным сигналом компаратора, стабилизатор положительного напряжения, управляемый генератор импульсов, импульсный трансформатор, последовательно соединенные электронный ключ на симисторе, нагреватель и термопару, подключенные к источнику напряжения переменного тока, обеспечивает повышение надежности работы регулятора температуры и повышение точности регулирования температуры паяльника.

Claims (1)

1. Регулятор температуры, содержащий компаратор, задатчик температуры, подключенный к входу компаратора, стабилизатор положительного напряжения, последовательно соединенные электронный ключ, нагреватель и термопару, отличающийся тем, что регулятор температуры дополнительно снабжен усилителем сигнала термопары, вход которого подключен к выходу электронного ключа на симисторе, выход усилителя сигнала термопары подключен к входу компаратора, интегральным таймером, вход которого соединен с выходом компаратора, а его выход подключен к входу управляемого генератора импульсов, и через диод – к входу усилителя сигнала термопары, выход управляемого генератора импульсов подключен к входу импульсного трансформатора, а его выход подключен к электронному ключу на симисторе, последовательно соединенные электронный ключ на симисторе, нагреватель и термопара подключены к источнику напряжения переменного тока, одна шина которого подключена к электронному ключу на симисторе, и через диод – к входу стабилизатора положительного напряжения и конденсатору, включенному между входом стабилизатора положительного напряжения и второй шиной источника напряжения переменного тока.

Images