SU873217A1

SU873217A1 - Device for regulating temperature

Info

Publication number: SU873217A1
Application number: SU792829791A
Authority: SU
Inventors: Владислав Иванович Антонов; Евгений Витальевич Сидиряков
Original assignee: Чувашский государственный университет им.И.Н.Ульянова
Priority date: 1979-10-10
Filing date: 1979-10-10
Publication date: 1981-10-15

Description

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕГУЛИРОВАНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ Изобретение относитс к регули (рованию температуры и может быть использовано дл поддержани заданного температурного режим а в термошкафах, нагревательных печах и тому подобных устройствах. Известно устройство, содержгицее термочувствительный делитель напр жени , параллельно терморезистору ко торого подключены конденсатор и тран зистор, а к общей точке термочувствительного делител и конденсатора подключен вход порогового элемента, к выходу которого подсоединен управл кадий электрод тиристора выходного блока 1. Однако это устройство вызывае т по мехи и обладает пониженной точностью Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности вл етс уст ройство, в котором уровень помех, вызываемых периодическим коммутирова нием тиристора, значительно понижен. Устройство содержит контактный датчик температуры, RC-цепь, к средней точке которой подключены вход порогового элемента и диод блока бестоковой коммутации, тиристор и выходной блок 2. Однако, и в нем помехи достаточно велики, так как подключение нагревател к сети происходит при значительной величине напр жени . Включение тиристора непосредственно вблизи момента перехода напр жени сети через нуль в указанном устройстве не представл етс возможным, поскольку дл зар да конденсатора RC-цепи, энерги которого здесь используетс дл создани тока управлени тиристором, необходимо сравнительно большое вре м . Это врем зар да конденсатора можно было бы сократить, если уменьшить посто нную времени зар дной цепи . Однако емкость конденсатора не может быть выбрана меньше определенлоК величины, иначе ее энергии будет недостаточно дл включени тиристора, а сопротивление резистора меньше величины , обеспечивающей возврат порогового элемента в исходное состо ние после разр да конденсатора. Цель изобретени - повышение точности и надежности устройства. Поставленна цель достигаетс тем, что в устройство дл регулировани температуры, содержащее тёрмочувствительный делитель напр жени .(54) DEVICE FOR REGULATING TEMPERATURE The invention relates to temperature control and can be used to maintain a predetermined temperature condition in heating cabinets, heating furnaces, and the like. A device is known that contains a temperature-sensitive voltage divider connected parallel to a thermistor which has a condenser and transistor, and the common point of the temperature-sensitive divider and capacitor is connected to the input of the threshold element, to the output of which is connected a control unit thyristor of output unit 1. However, this device is caused by mechs and has reduced accuracy. The device closest to the proposed technical essence is a device in which the level of interference caused by the periodic switching of the thyristor is significantly reduced. The device contains a contact temperature sensor, RC- the circuit to the midpoint of which the input of the threshold element and the diode of the current-free switching unit, the thyristor and the output unit 2 are connected. However, the interference in it is also quite large, since the heater is connected to the se This occurs at a significant voltage level. Turning on the thyristor directly near the point of transition of the network voltage through zero in the indicated device is not possible, since a relatively large time is needed to charge an RC circuit capacitor, whose energy is used here to create a thyristor control current. This capacitor charge time could be shortened if the time constant of the charge circuit was reduced. However, the capacitance of the capacitor cannot be selected less than the determined value, otherwise its energy will not be enough to turn on the thyristor, and the resistance of the resistor is less than the value ensuring the return of the threshold element to its initial state after the discharge of the capacitor. The purpose of the invention is to improve the accuracy and reliability of the device. The goal is achieved by having a temperature control device containing a temperature-sensitive voltage divider.

пороговый элемент на последовательно соединенных р-п-р- и п-р-п-транзисторах , первую интегрирующую RC цепь , параллельно конденсатору -которой подключен переход коллекторэ ттер управл ющего транзистора, а .к точке соединени резистора и конденсатора - первый выход блока синхронизации и эмиттер р-п-р-транзистора порогового элемента, а также тиристорный переключатель, к выходу которого подключены входы блока синхронизации , и блок питани , введены втора интегрирующа КС-цепь, разв зы«вающий диод, ограничительный резистор и ключевой р-ц-р транзистор, коллектор которого соединен со входом тиристорного переключател , .эмиттер с выходом второй интергирующей RC-цепи , вход которой соединен с первым выходом блока питани , второй выход которого св зан с базой р-и-р транзистора порогового элемента, котора через разв зывающий диод соединена с коллектором Ц-р-ц-транзистора порогового элемента, причем третий выход блока питани св зан с эмиттером управл ющего транзистора, база которого соединена с выходом термочувстви .тельного делител напр жени и втог рым выходом блока синхронизации,threshold element on series-connected ppnp and nppn transistors, the first integrating RC circuit, parallel to the capacitor — which is connected to the collector of the control transistor, and to the junction point of the resistor and capacitor — the first output of the synchronization unit and the emitter of the pnp transistor of the threshold element, as well as the thyristor switch, to the output of which the inputs of the synchronization unit are connected, and the power supply unit, are introduced the second integrating KS circuit, the limiting resistor, and cp transistor whose collector is connected to the input of a thyristor switch, an emitter with an output of the second interconnecting RC circuit, the input of which is connected to the first output of the power supply, the second output of which is connected to the base of the threshold element transistor The coupling diode is connected to the collector of the Cr-ts-transistor of the threshold element, the third output of the power supply unit being connected to the emitter of the control transistor, the base of which is connected to the output of the thermal sensing voltage divider and the secondary output of the block with nhronizatsii,

Дл управлени тиристорным переключателем в этом случае используетс энерги конденсатора второй, достаточно мощной интегрирующей RC-цепи . Посто нна времени зар да первой RC-цепи при этом может быть выбрана достаточно малой, благодар чему за тот короткий промежуток времени, предоставленный блоком синхронизации с сетью в начале полуволны напр жени сети дл управлени тиристорным переключателем, пороговой элемент успевает выработать несколько импульсов, обеспечивающих надежное включение тиристора. В то же врем указанный пpoмeжyтo времени может быть выбран достаточно коротким/ обеспечивающим режим включени тиристора с минимальным уровнем вызываемых его коммутированием помех. Одновременно, за счет совместного использовани термочувствительного делител напр жени и управл нвдего транзистора повышаетс точность поддерживани температуры объекта.To control the thyristor switch, in this case, the energy of the capacitor of the second, sufficiently powerful integrating RC circuit is used. The constant charge time of the first RC circuit can be chosen sufficiently short, so that during the short period of time provided by the synchronization unit with the network at the beginning of the half-wave of the network voltage to control the thyristor switch, the threshold element has time to generate several pulses that ensure reliable turn on thyristor. At the same time, the indicated time interval can be chosen sufficiently short / providing the thyristor switch-on mode with the minimum level of interference caused by its switching. At the same time, by sharing the thermosensitive voltage divider and control of the entire transistor, the accuracy of maintaining the temperature of the object is improved.

На чертеже показана схема устройства .The drawing shows a diagram of the device.

Устройство содержит термочувствительный делитель 1 напр жени , выполненный на терморезисторе 2 и переменном резисторе 3, управл ющий транзистор 4,первую интегрирующую RC цепь 5, к общей точке резистора б и конденсатора 7 которой подключен вход порогового элемента 8, состо щего из транзисторов 9 и 10 р-И-Р и и-р-И-типов соответственно и разв зывающего диода 11, ограничительный резистор 12, подключенный к базе ключевого р-у1-р-транзистора 13, элшттер которого подключен к средней точке второй интегрирующей RC -цепи 14, состо щей из резистора 15 и конденсатора 16, а коллектор - к управл ющему переходу тиристора 17 тиристорного переключател 18, состо щего из выпр мительного моста 19, нагревател 20 и диода 21, блок питани 22, состо щий из стабилитронов 23-25, конденсатора 26 и диода 27, блок синхронизации 28, выполненный на диодах 29 и 30 и резисторах 31 и 32, разр дный резистор 33, выполненный регулируемым и зашунтированный 5 диодом 34, и диоды 35 и 36.The device contains a thermosensitive voltage divider 1, made on a thermistor 2 and a variable resistor 3, a control transistor 4, the first integrating RC circuit 5, to the common point of the resistor b and the capacitor 7 of which is connected to the input of the threshold element 8 consisting of transistors 9 and 10 p-i-p and i-p-types, respectively, and decoupling diode 11, the limiting resistor 12 connected to the base of the key p-u1-p transistor 13, the elstter of which is connected to the midpoint of the second integrating RC circuit 14, consisting of resistor 15 and cond Sensor 16, and the collector - to the control transition of the thyristor 17 of the thyristor switch 18, consisting of a rectifying bridge 19, heater 20 and diode 21, power supply unit 22, consisting of zener diodes 23-25, capacitor 26 and diode 27, synchronization unit 28, made on diodes 29 and 30 and resistors 31 and 32, the discharge resistor 33, made adjustable and shunted by 5 diode 34, and diodes 35 and 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 переменного резистора 3 ниже, чем потенциал катода стабилитрона 25, что приводит к запиранию управл ющего транзистора 4 . То же. самое происходит и с транзисторами 9 и 10 ПОРОГОВОГО элемента 8; запирающее их напр жение создаетс за счет положительной разности потенциалов катода стабилитрона 24 и эмиттера транзистора 9. Происходит одновременный зар д обеих интегрирующих RC-цепей 5 и 14. При достижении напр жением на конденсаторе 7 величины, равной напр жению стабилизации стабилитрона 24, транзистор 9 отпираетс , вызыва лавинообразный процесс открывани транзисторов 10 и 13 и разр д конденсаторов 7 и 16 RC-цепей 5 и 14 по двум независимьлм цеп м. Конденсатор 7 в этом случае разр жаетс по цепи, включающей в себ транзисторы 9 и 10 порогового элемента 8, стабилитрон . 25 и разр дный резистор 33, а цепь разр да, конденсатора 16 состоит из транзистора 13 и управл ющего перехода тиристора 17. Принцип работы устройства с учетом блока синхронизации 28 не мен етс . Отличие состоит лишь в том, что управление тиристором 17 в этом случае ПРОИЗВОДИТСЯ только вблизи переходов напр жени сети через нуль. В большую часть полупериода сетевого напр жени состо ние управл ющего транзистора 4 полностью определ етс блоком cинxpo низации 2В и лишь вблизи момента перехода напр жени через нуль управление транзистором 4 передаетс тер-нечувствительному делителю напр жени 1. Уровень мгновенного значени напр жени сети UQ г начина с которого транзистор открыт, задаетс делителем напр жени , выполненным на резисторах 31 и 32. Диод 29 служит дл разр да конденсатора 7 при включении тиристора 17, когда делитель напр жени , выполненный на резисторах 31 и 32, зашунтирован открытым тиристором 17. Причем, импульсы управлени тиристором почти пр моугольные , что обеспечиваетс большой емкостью конденсатора 16. Кроме тоrOj величина напр жени на конденсаторе 7, при которой происходит включение порогового элемента 8/ равна напр жению стабилизации стабилитронаConsider first the operation of the device without regard to the synchronization unit by the network 28. Suppose that the temperature of the object is below a predetermined value. Then, when the device is connected to the network, the potential of the midpoint of the variable resistor 3 is lower than the potential of the cathode of the Zener diode 25, which leads to the locking of the control transistor 4. Also. the same thing happens with transistors 9 and 10 of THRESHOLD element 8; the blocking voltage is created by the positive potential difference of the cathode of the Zener diode 24 and the emitter of the transistor 9. Simultaneous charging of both integrating RC circuits 5 and 14 occurs. When the voltage across the capacitor 7 reaches a value equal to the stabilization voltage of the Zener diode 24, the transistor 9 opens , causing an avalanche-like process of opening transistors 10 and 13 and discharging capacitors 7 and 16 of RC circuits 5 and 14 along two independent circuits. In this case capacitor 7 is discharged along a circuit including transistors 9 and 10 thresholds element 8, zener diode. 25 and the discharge resistor 33, and the discharge circuit of the capacitor 16 consists of a transistor 13 and a thyristor control junction 17. The principle of operation of the device, taking into account the synchronization unit 28, does not change. The only difference is that in this case, the control of the thyristor 17 is ONLY produced near the voltage zero across the network. In most of the half-cycle of the mains voltage, the state of the control transistor 4 is completely determined by the synchronization unit 2B and only near the point of zero voltage crossing, the control of the transistor 4 is transmitted to the terminally insensitive voltage divider 1. The level of the instantaneous value of the network voltage UQ r from which the transistor is open, is set by a voltage divider made on resistors 31 and 32. A diode 29 serves to discharge the capacitor 7 when the thyristor 17 is turned on, when a voltage divider made on resistors 31 and 32, is shunted by an open thyristor 17. Moreover, the thyristor control pulses are almost rectangular, which is provided by a large capacitance of capacitor 16. In addition to the rOj value, the voltage on the capacitor 7 at which the threshold element 8 is turned on is equal to the stabilization voltage of the zener diode

24.Это достигнуто за счет взаимного вычитани падений напр жений напереходе эмиттер-база транзистора 9 и диоде 34. Очев.идно, что и температурна стабильность напр жени включени порогового элемента 8 в этом случае определ етс только температурной стабильностью упом нутого стабилитрона 24., Диод 35 ограниивает обратное напр жение, прилагаемое к транзистору 4 при включенном тиристоре 17, диоды 30 и 36 исключают вли ние друг на друга термочувствительного делител 1 и делител напр жени , выполненного на резисторах 3124.This is achieved by mutual subtraction of the voltage drop across the emitter-base of the transistor 9 and the diode 34. It is obvious that the temperature stability of the switching voltage of the threshold element 8 in this case is determined only by the temperature stability of the said Zener diode 24., The diode 35 limits the reverse voltage applied to the transistor 4 when the thyristor 17 is turned on, the diodes 30 and 36 exclude the influence of the temperature-sensitive divider 1 and the voltage divider on the other resistors 31

/и 32. / and 32.

Таким образом, усилие сигнала на выходе термочувствительного делител напр жени с помощью транзистора позвол ет повысить точность, тиристор, включа сь, подключает нагреватель 20 к сети. Длительностьимпульса На управл ющем электроде тиристора 17 полностью определ етс состо нием транзистора 10 порогового элемента 8 и может быть регулирована переменным резистором 33. Тиристор периодически получает мощные импульсы управлени и периодически подключает нагреватель к сети. Так продолжаетс до, тех пор, пока температура объекта не достигает заданной величины. Тогда потенциал средней точки переменного резистора 3 превышает потенциал катода стабили оиаThus, the force of the signal at the output of the temperature-sensitive voltage divider using a transistor allows to increase the accuracy, including the thyristor, connects the heater 20 to the network. The pulse duration On the control electrode of the thyristor 17 is completely determined by the state of the transistor 10 of the threshold element 8 and can be regulated by the variable resistor 33. The thyristor periodically receives powerful control pulses and periodically connects the heater to the network. This continues until, until the temperature of the object reaches a predetermined value. Then the potential of the midpoint of the variable resistor 3 exceeds the potential of the cathode

25,и управл ющий транзистор 4 отпираетс , не позвол напр жению на конденсаторе 7 повыситьс до порога включени элемента 8. Сигнал на управл ющем электроде тиристора, 17 исчезает , и нагреватель отключаетс 25 and the control transistor 4 is turned on, not allowing the voltage on the capacitor 7 to rise to the on threshold of the element 8. The signal on the control electrode of the thyristor, 17 disappears, and the heater is turned off

от сети. Пр1И некотором незначительном понижении температуры транзистор 4 снова запираетс , и пороговый элемент 8 оп ть приходит в действие, включа тиристор 17. Указанна вели .чина отклонени температуры объекта определ етс характеристикой терморезистора 2 и коэффициентом усилени транзистора 4 и составл ет несколько дес тых долей градуса. Последнее означает , что температура объекта поддерживаетс достаточно стабильно,т.е устройство обладает достаточно высокой точностью поддерживани заданной температуры.from the network. With a slight slight decrease in temperature, transistor 4 is locked again, and threshold element 8 comes into effect again, including thyristor 17. The specified magnitude of the object temperature deviation is determined by the characteristic of thermistor 2 and the gain of transistor 4 and is several tenths of a degree. The latter means that the temperature of the object is maintained fairly stable, i.e. the device has a sufficiently high accuracy of maintaining the desired temperature.

Рассмотрим работу устройства с учетом действи блока синхронизации 28. Указанный блок синхронизирует импульсы управлени тиристором 17с началом полупериода входного нае пр жени и обеспечивает тем самым включение тиристора 17 вблизи переходов напр жени сети через нулевые значени . Такое включение обеспечивает минимальный уровень вызываемых коммутацией тиристора 17 помех, а использование дл управлени тиристором более мощной интегрирующей КСЦепи позвол ет повысить надежность устройства и понизить уровень . помех, наводимых в сети.Consider the operation of the device taking into account the operation of the synchronization unit 28. The said unit synchronizes the thyristor control pulses 17 with the beginning of the input voltage half-cycle and thus ensures that the thyristor 17 is turned on in the vicinity of the network voltage transitions through zero values. Such an inclusion provides the minimum level of interference caused by the switching of the thyristor 17, and the use of a more powerful integrating CSC circuit to control the thyristor allows increasing the reliability of the device and lowering the level. interference induced in the network.

Claims

1. Authors - USSR certificate 613303, cl. G 05 D 23/19, 1976.

2. Authors of the USSR

643852, cl. E05 D 23/19,1976 (prototype).