RU2239864C1

RU2239864C1 - Temperature adjuster

Info

Publication number: RU2239864C1
Application number: RU2003112514/28A
Authority: RU
Inventors: Ю.И. Науменко (RU); Ю.И. Науменко
Original assignee: Федеральное государственное унитарное предприятие "Производственное объединение "Старт"
Priority date: 2003-04-28
Filing date: 2003-04-28
Publication date: 2004-11-10

Abstract

FIELD: electric engineering.

SUBSTANCE: device has temperature senor and temperature setting means connected to input of first amplifier, thyristor key connected to heater by its output, second amplifier connected by its output to control electrode of thyristor, resistor and diode. Diode is connected by its anode to pulsing voltage source, and by cathode to input of first amplifier, to which through resistor an output of first amplifier is connected.

EFFECT: simplified construction, no radio interferences.

2 dwg

Description

Заявляемое изобретение относится к устройствам для регулирования и стабилизации температуры и может применяться для регулирования температуры паяльников в частности.The invention relates to devices for regulating and stabilizing the temperature and can be used to regulate the temperature of soldering irons in particular.

Уровень техникиState of the art

Известно устройство для регулирования температуры (1) с малым уровнем радиопомех, выбранное в качестве прототипа, содержащее датчик и задатчик температуры, подключенные к входам усилителя, выход которого соединен с входом аналого-цифрового преобразователя, выходами соединенными с одними входами цифрового элемента сравнения, к другим входам которого подключены выходы счетчика переходов через ноль питающего напряжения, и формирователь импульсов запуска тиристора, подключенного к нагрузке.A device for controlling temperature (1) with a low level of radio noise, selected as a prototype, comprising a sensor and a temperature controller connected to the inputs of an amplifier, the output of which is connected to the input of an analog-to-digital converter, outputs connected to one input of a digital comparison element, to another the inputs of which are connected to the outputs of the counter of transitions through zero supply voltage, and a shaper of triggering pulses of the thyristor connected to the load.

Недостатком этого устройства можно считать избыточное количество устройств, содержащихся в регуляторе, применительно к регуляторам среднего класса точности, т.е. с точностью регулирования ±1°С. Достоинство этого устройства - отсутствие радиопомех.The disadvantage of this device can be considered an excessive number of devices contained in the controller, as applied to the regulators of the middle accuracy class, i.e. with an accuracy of regulation of ± 1 ° C. The advantage of this device is the absence of radio interference.

Сущность изобретенияSUMMARY OF THE INVENTION

Задача изобретения - упрощение устройства с сохранением достоинств прототипа.The objective of the invention is to simplify the device while maintaining the advantages of the prototype.

Сущность изобретения заключается в том, что в регулятор температуры, содержащий датчик и задатчик температуры, подключенные к входам усилителя, тиристорный ключ, соединенный с нагревателем, дополнительно введен усилитель, выходом подключенным к управляющему электроду тиристора, резистор и диод, анодом подключенный к источнику пульсирующего напряжения, а катодом к входу дополнительного усилителя, к которому через дополнительный резистор подключен выход усилителя.The essence of the invention lies in the fact that the thyristor switch connected to the heater is connected to the temperature regulator, which contains a sensor and a temperature regulator connected to the inputs of the amplifier, an amplifier is additionally introduced, an output connected to the thyristor control electrode, a resistor and a diode, an anode connected to a pulsating voltage source , and the cathode to the input of the additional amplifier, to which the output of the amplifier is connected through an additional resistor.

При этом, когда нагреватель имеет температуру ниже установленной задатчиком, на выходе усилителя устанавливается низкое напряжение, разрешающее формирование импульсов запуска тиристора дополнительным усилителем, при близких к нулевым значениях пульсирующего напряжения, поступающего на вход дополнительного усилителя через дополнительный диод.At the same time, when the heater has a temperature lower than that set by the setpoint, a low voltage is set at the amplifier output, which allows the formation of thyristor start pulses by an additional amplifier, when the ripple voltage supplied to the input of the additional amplifier through an additional diode is close to zero.

Таким образом, для формирования импульсов запуска тиристора, в моменты перехода через нулевые значения питающего напряжения, что снижает уровень радиопомех, достаточно трех дополнительных недорогих элементов - усилителя, диода и резистора. Это позволяет изготовить недорогой регулятор температуры с хорошими характеристиками.Thus, for the formation of thyristor start pulses, at the moments of transition through zero values of the supply voltage, which reduces the level of radio noise, three additional inexpensive elements are enough - an amplifier, a diode and a resistor. This allows you to make an inexpensive temperature controller with good performance.

Изобретение сопровождается графическим материаломThe invention is accompanied by graphic material.

Фиг.1 - функциональная схема.Figure 1 is a functional diagram.

Фиг.2 - эпюры напряжений в характерных точках функциональной схемы.Figure 2 - plot stresses at characteristic points of the functional diagram.

Регулятор температуры по фиг.1 содержит датчик температуры 1, задатчик температуры 2, резистор 4, исключающий перегрузку выхода первого усилителя 3, при подключении его через диод 5 к источнику пульсирующего напряжения 6, второй усилитель 7, нагреватель 8 и тиристорный ключ 9. Источником пульсирующего напряжения 6 является выпрямитель переменного напряжения.The temperature controller of figure 1 contains a temperature sensor 1, a temperature setter 2, a resistor 4, which prevents overloading the output of the first amplifier 3, when connected through a diode 5 to a source of ripple voltage 6, the second amplifier 7, heater 8 and thyristor switch 9. The source of the pulsating voltage 6 is an ac voltage rectifier.

Работа регулятора температуры.The operation of the temperature controller.

При подключении регулятора к источнику переменного напряжения, уровень напряжения с выхода датчика 1 меньше, чем напряжение с выхода задатчика 2, так как нагреватель "холодный". На выходе усилителя 3 устанавливается низкий уровень напряжения (фиг.2, эпюра "б", время t₀). На вход усилителя 7 через диод 5 поступает пульсирующее напряжение (фиг.2, эпюра "а"). При некотором напряжении, близком к нулевому значению, на выходе усилителя 7 появляются импульсы, длительность которых обусловлена уровнем срабатывания усилителя относительно уровня пульсирующего напряжения. Причем уровень срабатывания и связанная с этим длительность импульса на выходе усилителя 7 должна удовлетворять условию запуска тиристора - т.е. за время действия импульса, напряжение на аноде тиристора должно достичь открывающего значения. Иначе, ток анода тиристора, в момент поступления напряжения на управляющий электрод должен быть не менее оговоренных ТУ на данный тип тиристора. Практически, при длительности импульса, симметричной относительно нулевого значения сетевого напряжения, 1-2 мс, тиристор хорошо запускается при начальном напряжении на аноде 4-7 В. В этом случае уровень радиопомех незначительный, так как ток через нагреватель рассчитанный, например, на напряжение 42 В и мощностью 70 Вт, будет составлять менее 0,25 А.When the regulator is connected to an AC voltage source, the voltage level from the output of sensor 1 is less than the voltage from the output of setter 2, since the heater is “cold”. The output of the amplifier 3 is set to a low voltage level (figure 2, plot "b", time t ₀ ). The input of the amplifier 7 through the diode 5 receives a pulsating voltage (figure 2, plot "a"). At a certain voltage close to zero, pulses appear at the output of amplifier 7, the duration of which is determined by the response level of the amplifier relative to the level of the ripple voltage. Moreover, the response level and the associated pulse duration at the output of the amplifier 7 should satisfy the condition for starting the thyristor - i.e. during the duration of the pulse, the voltage at the anode of the thyristor should reach the opening value. Otherwise, the current of the thyristor anode, at the time the voltage is supplied to the control electrode, must be at least the specified specifications for this type of thyristor. In practice, when the pulse duration is symmetrical with respect to the zero value of the mains voltage, 1-2 ms, the thyristor starts well at an initial voltage of 4–7 V on the anode. In this case, the level of radio noise is insignificant, since the current through the heater is calculated, for example, for voltage 42 In and with a power of 70 watts, it will be less than 0.25 A.

Первый импульс, который приходит от усилителя 7, запускает тиристор 9 на скате напряжения питания (фиг.2, эпюра "г", время t₀). Именно в этот момент образуются радиопомехи. Далее, напряжение на тиристоре 9 уменьшается до нулевого значения, и снова начинает нарастать, так как действие импульса с выхода усилителя 7 не прекращается. После прохождения полуволны питающего напряжения, усилитель 7 формирует второй импульс, но вплеска тока тиристора не происходит, так как тиристор 9 еще открыт. При нулевом значении питающего напряжения тиристор 9 запирается, и при новом нарастании питающего напряжения тиристор 9 снова открывается, так как на управляющем электроде еще присутствует импульс от усилителя 7. Нагреватель прогревается пульсирующим напряжением до значения, установленного задатчиком, нагрев происходит без излучения радиопомех, так как тиристор открывается практически при нулевых значениях напряжения сети. В силу инерционности датчика температуры, нагрев прекращается при температуре нагревателя несколько больше, чем установлено задатчиком. При этом с выхода усилителя 3 через резистор 4 на вход усилителя 7 подается высокий уровень напряжения, и диод 5 запирается. На выходе усилителя прекращается формирование импульсов запуска тиристора 9 (фиг.2, эпюра "г", время t₁-t₂). Время паузы (t₁-t₂) обуславливается величиной перегрева нагревателя и скоростью остывания нагревателя. Для паяльника это связано с интенсивностью пайки.The first pulse, which comes from the amplifier 7, triggers the thyristor 9 on the slope of the supply voltage (figure 2, plot "g", time t ₀ ). It is at this moment that radio interference forms. Further, the voltage on the thyristor 9 decreases to zero, and again begins to increase, since the action of the pulse from the output of the amplifier 7 does not stop. After the passage of the half-wave of the supply voltage, the amplifier 7 generates a second pulse, but the thyristor current does not inject, since the thyristor 9 is still open. With a zero value of the supply voltage, the thyristor 9 closes, and with a new increase in the supply voltage, the thyristor 9 opens again, since the pulse from the amplifier 7 is still present on the control electrode. the thyristor opens at almost zero voltage values. Due to the inertia of the temperature sensor, heating stops at a heater temperature slightly higher than that set by the setter. At the same time, a high voltage level is supplied from the output of amplifier 3 through a resistor 4 to the input of amplifier 7, and diode 5 is locked. The output of the amplifier stops the formation of triggering pulses of the thyristor 9 (figure 2, plot "g", time t ₁ -t ₂ ). The pause time (t ₁ -t ₂ ) is determined by the amount of overheating of the heater and the cooling rate of the heater. For a soldering iron, this is due to the intensity of the soldering.

Когда температура нагревателя станет меньше установленной задатчиком 2, выходное напряжение усилителя 3 становится низким, усилитель 7 формирует импульсы запуска тиристора 9, и первый импульс снова запускает тиристор 9 на скате напряжения питания (фиг.2, эпюра "г", время t₂), но последующие импульсы запускают тиристор 9 без импульсных всплесков.When the temperature of the heater becomes lower than that set by the setpoint 2, the output voltage of the amplifier 3 becomes low, the amplifier 7 generates the triggering pulses of the thyristor 9, and the first pulse starts the thyristor 9 again on the slope of the supply voltage (figure 2, diagram "g", time t ₂ ), but subsequent pulses trigger the thyristor 9 without pulse bursts.

Пример исполнения регулятораRegulator example

По заявляемому техническому решению был изготовлен регулятор температуры, в качестве первого усилителя использовался операционный усилитель 140 УД 7, второго усилителя - транзистор КТ 313, диод - 2 Д 322 Б, тиристор - КУ 202 РН, датчик - термопара ХА, задатчик - потенциометр, а в качестве нагревателя - паяльник по А.С. N1594807.According to the claimed technical solution, a temperature controller was manufactured, the operational amplifier 140 UD 7 was used as the first amplifier, the KT 313 transistor, the diode - 2 D 322 B, the thyristor - KU 202 PH, the sensor - thermocouple XA, the master - potentiometer, and as a heater - a soldering iron according to A.S. N1594807.

Проверялся уровень помех, который составил - 50 мкВ на частоте 100 кГц, на частотах выше 1 МГц помехи составляли порядка 5-1 мкВ на расстоянии 1 м от паяльника.The level of interference was checked, which amounted to - 50 μV at a frequency of 100 kHz, at frequencies above 1 MHz the interference was of the order of 5-1 μV at a distance of 1 m from the soldering iron.

Нестабильность температуры стержня паяльника при изменении напряжения источника питания от 35 до 50 В не превышала ±1°С.The instability of the temperature of the soldering iron rod when changing the voltage of the power source from 35 to 50 V did not exceed ± 1 ° C.

Источник информацииSourse of information

1. Устройство для регулирования температуры. А.С. №1312546.1. Device for regulating the temperature. A.S. No. 1312546.

Claims

A temperature controller comprising a temperature sensor and a temperature controller connected to the inputs of the first amplifier, a thyristor switch connected to an output of a heater, characterized in that it is additionally equipped with a second amplifier, an output connected to a thyristor control electrode, a resistor and a diode connected by an anode to a pulsating source voltage, and the cathode to the input of the second amplifier, to which the output of the first amplifier is connected through a resistor.