RU2343534C2

RU2343534C2 - Thermostatic system

Info

Publication number: RU2343534C2
Application number: RU2007105485/28A
Authority: RU
Inventors: Игорь Алексеевич Короткий (RU); Игорь Алексеевич Короткий; Николай Александрович Бахтин (RU); Николай Александрович Бахтин; Максим Исмагилович Ибрагимов (RU); Максим Исмагилович Ибрагимов; Елена Александровна Николаец (RU); Елена Александровна Николаец
Original assignee: ГОУ ВПО Кемеровский технологический институт пищевой промышленности
Priority date: 2007-02-13
Filing date: 2007-02-13
Publication date: 2009-01-10
Also published as: RU2007105485A

Abstract

FIELD: heating.

SUBSTANCE: invention relates to thermostatic systems and is meant for maintain the desired temperature of a heater; it can be used in food, chemical and other industries. Thermostatic system contains: sensor - thermistor with resistance of 24 kΩ, which is heat sensor and resistance box, all constituent of Wheatstone bridge, operational amplifier with a high amplification coefficient, transistor amplifier, heater, and controlled element - semiconductor switch. Design of the thermostatic system provides comparatively inconsiderable retention time for the specified temperature mode for about 8 seconds, maintaining the necessary temperature of the heater, with deviation from the specified value not more than ±0.1°C and can be used for making industrial gauges.

EFFECT: increased accuracy of maintaining desired heater temperature and also reduction of heater retention time for specified temperature regime.

1 dwg

Description

Изобретение относится к термостатирующим устройствам и предназначено для поддержания необходимой температуры нагревателя, может быть использовано в пищевой, химической и других отраслях промышленности.The invention relates to thermostatic devices and is intended to maintain the required temperature of the heater, can be used in food, chemical and other industries.

Известно термостатирующее устройство, включающее в себя термостат ТС-15 А и нагреватель, постоянство температуры которого поддерживается струей воды. Температура воды в термостате устанавливается с помощью контактного термометра на 10-15°С выше комнатной и поддерживается с точностью ±0,05°С /см. Волькенштейн B.C. Скоростной метод определения теплофизических характеристик материалов. - Л.: Энергия, 1971, с.52/.A thermostatic device is known, including a TC-15 A thermostat and a heater, the constant temperature of which is maintained by a stream of water. The water temperature in the thermostat is set using a contact thermometer 10-15 ° C above room temperature and is maintained with an accuracy of ± 0.05 ° C / cm. Volkenstein B.C. High-speed method for determining the thermophysical characteristics of materials. - L .: Energy, 1971, p. 52 /.

Недостатком данного устройства является громоздкость вследствие применения водяного термостата, что затрудняет его транспортировку.The disadvantage of this device is cumbersome due to the use of a water thermostat, which complicates its transportation.

Известно термостатирующее устройство, которое обеспечивает постоянство температуры терморегулируемого электрического нагревателя в интервале 25-80°С в пределах 0,1°С при колебаниях напряжения питающей сети 220 В ±10% /см. Волькенштейн B.C. Скоростной метод определения теплофизических характеристик материалов. - Л.: Энергия, 1971, с.58/.A thermostatic device is known, which provides a constant temperature of a thermostatic electric heater in the range of 25-80 ° C in the range of 0.1 ° C with voltage fluctuations of the supply network 220 V ± 10% / cm. Volkenstein B.C. High-speed method for determining the thermophysical characteristics of materials. - L .: Energy, 1971, p. 58 /.

Недостатком данного устройства является сложность изготовления спирали нагревателя.The disadvantage of this device is the difficulty of manufacturing a spiral heater.

Технический результат заявленного изобретения заключается в повышение точности поддержания необходимой температуры нагревателя, а также в уменьшении времени выхода нагревателя на заданный температурный режим.The technical result of the claimed invention is to increase the accuracy of maintaining the required temperature of the heater, as well as to reduce the time the heater exits to a given temperature mode.

Технический результат достигается за счет того, что спираль электрического нагревателя выполнена в виде медного ТЭНа, в одно из плеч моста Уитстона включен магазин сопротивлений, кроме того, в состав термостатирующего устройства введены операционный усилитель с большим коэффициентом усиления, транзисторный усилитель и тиристор, при этом мост Уитстона установлен с возможностью передавать напряжение разбаланса на упомянутый операционный усилитель, транзисторный усилитель установлен с возможностью приема напряжения от операционного усилителя и передачи его на тиристор, который в свою очередь выполнен с возможностью управления работой терморегулируемого электрического нагревателя, а термистор термически связан с указанным нагревателем.The technical result is achieved due to the fact that the spiral of the electric heater is made in the form of a copper heating element, a resistance store is included in one of the arms of the Wheatstone bridge, in addition, an operational amplifier with a high gain, a transistor amplifier and a thyristor are introduced into the thermostatic device, while the bridge Wheatstone is installed with the ability to transmit unbalance voltage to the mentioned operational amplifier, a transistor amplifier is installed with the ability to receive voltage from the operating preamplifier and transmitting it to the thyristor, which in turn is arranged to control the operation of temperature-controlled electric heater and a thermistor thermally coupled to said heater.

На чертеже изображена блок-схема термостатирующего устройства.The drawing shows a block diagram of a thermostatic device.

Термостатирующее устройство состоит из следующих основных элементов: мост Уитстона 1, состоящий из сопротивлений 2, 3, термистора 4 и магазина сопротивлений 5, операционный усилитель 6, транзисторный усилитель 7, управляемый элемент - тиристор 8, нагреватель 9.The thermostatic device consists of the following main elements: Wheatstone bridge 1, consisting of resistances 2, 3, thermistor 4 and resistance store 5, operational amplifier 6, transistor amplifier 7, controlled element - thyristor 8, heater 9.

Термостатирующее устройство работает следующим образом.Thermostatic device operates as follows.

В схеме установки по поддержанию необходимой температуры нагревателя основным управляющим устройством является мост Уитстона - 1. Если отношение сопротивлений 2 к 3 будет равно отношению сопротивлений термистора 4 к сопротивлению магазина сопротивлений 5, то мост будет сбалансирован. Если на магазине установить некоторое сопротивление, то возникнет некоторое напряжение разбаланса. Это напряжение подается на операционный усилитель 6 с большим коэффициентом усиления. Усиленное напряжение разбаланса подается на транзисторный усилитель 7. Далее сигнал подается на тиристор 8. Тиристор является управляемым элементом, он включает в цепь нагреватель 9. Термистор 4 термически связан с нагревателем. При нагревании термистора его сопротивление уменьшается и напряжение разбаланса уменьшается до нуля. В этот момент тиристор размыкает цепь нагревателя. В дальнейшем, при уменьшении температуры нагревателя, сопротивление термистора возрастает, возникает напряжение разбаланса и нагреватель вновь включается.In the installation diagram for maintaining the required heater temperature, the main control device is the Wheatstone bridge - 1. If the ratio of the resistances 2 to 3 is equal to the ratio of the resistances of the thermistor 4 to the resistance of the resistance store 5, then the bridge will be balanced. If you install some resistance at the store, then there will be some unbalance voltage. This voltage is supplied to the operational amplifier 6 with a large gain. The amplified unbalance voltage is supplied to the transistor amplifier 7. Next, the signal is supplied to the thyristor 8. The thyristor is a controlled element, it includes a heater 9. The thermistor 4 is thermally connected to the heater. When the thermistor is heated, its resistance decreases and the unbalance voltage decreases to zero. At this moment, the thyristor opens the heater circuit. Subsequently, as the temperature of the heater decreases, the resistance of the thermistor increases, an unbalance voltage occurs, and the heater turns on again.

Предлагаемое термостатирующее устройство обеспечивает сравнительно небольшое время выхода на заданный температурный режим порядка 8 секунд, поддержание необходимой температуры нагревателя с отклонением от заданного значения не более ±0,1°С и может быть использовано при создании промышленных приборов.The proposed thermostatic device provides a relatively short time to reach a given temperature range of about 8 seconds, maintaining the required temperature of the heater with a deviation from the set value of not more than ± 0.1 ° C and can be used to create industrial devices.

Источник информацииThe source of information

1. Волькенштейн B.C. Скоростной метод определения теплофизических характеристик материалов. - Л.: Энергия, 1971, 144 с.1. Volkenstein B.C. High-speed method for determining the thermophysical characteristics of materials. - L .: Energy, 1971, 144 p.

Claims

A thermostatic device containing a sensing element - a thermistor, included in one of the shoulders of the DC bridge, which is the Wheatstone bridge, is a thermostatically controlled electric heater, characterized in that the spiral of the electric heater is made in the form of a copper heating element, a resistance store is included in one of the shoulders of the Wheatstone bridge, except In addition, a high-gain operational amplifier, a transistor amplifier and a thyristor are introduced into the thermostatic device, while the Wheatstone bridge is installed with with the ability to transmit the unbalance voltage to the mentioned operational amplifier, the transistor amplifier is installed with the ability to receive voltage from the operational amplifier and transfer it to the thyristor, which, in turn, is configured to control the operation of the thermostatic element of the heater, and the thermistor is thermally connected to the specified heater.