Регулятор температуры

Регулятор температуры

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение может быть использовано для термостатирования кварцевых генераторов. Цель изобретения - повышение точности термостатирования. После включения транзисторный датчик - нагреватель 6 разогревается до температуры статирования, срабатывает коьшаратор 12, генератор 8 импульсов начинает работать в автоколебательном режиме с асимметричными колебаниями, длительность которых определяет длительность тактов измерения и регулирования. В коротком по времени такте измерения температуры через резистор 5 течет максимальный ток базы с генерируемый генератором 7 тока, и производится измерение температуры транзисторного датчика-нагревателя 6 путем снятия напряжения с его перехода база-эмиттер с компенсацией падения напряжения на указанном переходе, обусловленного током усилителями 1 и 2 и фиксация этого напряжения в устройстве 3 выборки и хранения. Во втором такте, т.е. в такте регулирования , ток через резистор 5 прямо пропорционален зафиксированному ранее напряжению. 1 з.п. ф-лы, 3 ил. (Л

СВОЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕаЪ БЛИН

1Ю 4 С 05 D 23/19

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

И АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

IlO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (2i) 4252430/24-24 (22) 29.05.87 (46} 23.1,1.88. Бюл. У 43 (7.1) Харьковский политехнический институт им, В.И. Ленина (72) А.В. Дюков (53) 621 ° 555.6(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

Ф 752267, кл. G 05 D 23/19, 1972.

Авторское свидетельство СССР

В 1020802, кл. С 05 D 3/24, 1984. (54) РЕГУЛЯТОР ТЕМПЕРАТУРЫ (57) Изобретение может быть использовано для термостатирования кварцевых генераторов. Цель изобретения— повышение точности термостатирования.

После включения транзисторный датчик - нагр еват ель 6 ра зогр евается до температуры статирования, срабатывает компаратор 12, генератор 8 импульсов начинает работать в автоколебательном режиме с асимметричными колебаниями, длительность которых определяет длительность тактов измерения и регулирования. В коротком по времени такте измерения температуры через резистор 5 течет максимальный ток базы,. ig „, генерируемый генератором 7 тока, и производится измерение температуры транзисторного датчика-нагревателя 6 путем снятия напряжения с его перехода база-эмиттер с компенсацией падения напряжения на указанном переходе, обусловленного током Ц„, усилителями 1 кокс и 2 и фиксация этого напряжения в устройстве 3 выборки и хранения. Во втором такте, т. е. в такте регулирования, ток через резистор 5 прямо пропорционален зафиксированному ранее напряжению. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

1/> 3955 1>

Изобретение относится к технике автоматического регулирования температуры и может бь>ть использован>> для стабилизации с высокой точностью температуры пьезокнарцевых резонаторов.

Цель изобретения — пс вып>ение точности термостатиронания.

На фиг. представлена функциональная схема предлагаемого устройства; на фиг, 2 — схема генератора импульсов> на фиг, 3 — занисимость тока базы транзисторного датчика-нагревателя от напряжения база-эмиттер при различных температурах (входная характеристика транзист-.ра).

Устройство содержит дифференциальный усилитель 1, последовательно соединенные дифд>еренциальный усилитель 2, устройство 3 выборки и хра- 20 нения (УВХ), преобразователь 4 напряжение — ток, резистор 5, включенный параллельно первому и второму входам дифференциального усилителя 1, выход которого соединен с вторым вхо- 25 дом дифференциального усилителя 2, транзисторный датчик-нагреватель 6, эмиттер и коллектор которого подключены к клемме источника питания (не показан), а база — к второму входу пер- Зп ного и первому входу второго дифференциальных усилителей, генератор 7 тока, генератор 8 импульсов, элемент

9 задержки, ключи l0 и «i 1, причем выход генератора.7 тока через ключ 10 и выход преобразователя 4 .напряжениеток через ключ 11 соединены с первым входом первого дифференциального усилителя, компаратор 12, причем прямой выход генератора 8 импульсов соединен 4О с управляющим входом ключа 10 и через элемент 9 задержки — с входом управления записью УВХ 3, выход компаратора 12 =âÿ-ан с управляющим входом генератора 8 импульсов, инверсный g5 выход последнего соединен с управляющим входом ключа 11, выход дифференциального усилителя 2 подключен к первому входу компаратора 12, второй вход которого заземлен.

5О

Генера гор 8 импульсов (фиг., 2) содержит RS-триггер 13, элементы

И-НЕ 14 и 15., конденсаторы 16 и 1>7> резисторы 18 и 19 и узел 20 сброса... при этом элементы 14 — 19 образуют

55 схему управляемого автоколебатвльного мультивибратора, выход узла 20 сброса соединен с R- входом RS-триггера 13„ выход которого связан с TTppBb>M входом

«. /

С О +

I где а з время задержки импульса элементом 9 задержки; время задержки сигнала ди >ференциальными усилителями и 2 соответственно, время срабатывания ключа

10 -. ь» 2

Ключи 10 и 11 необходимы для попеременной коммутации выходных токов элементов 7 и 4 соответственно B цепь базы трачзисторного датчика-нагревателя б. Компаратор 12 фиксирует момент достижения заданной температуры„

Устройство работает следующим образом. элемента H-HE 15, а S — вход RS-тригг ера

13 является управляющим входом гене— ратора 8 импульсов.

Диффер енциал ьный усилит ел ь 1 пр едназначен для выработки компенсационного напряжения, и его коэффициент усиления выбирается таким, чтобы при достаточно большом токе i - (фиг ° 3), протекающем через резистор 5, на выходе дифференциального усилителя 1 формировалось напряжение, равное падению напряжения на переходе эмиттербаза транзисторного датчика-нагревателя 6 и том случае, когда температура последнего равна заданной, т.е. при = 1 на ныходе дифференцимокс ального усилителя f формируется напряжение Б; (фиг. 3) . Дифференциаль" ный усилитель 2 необходим для выработки напряжения, пропорционального истннной температуре транзисторного датчика-нагревателя 6. УВХ 3 запоминает выходное напряжение дифференциального усилителя 2 н моменты после подачи тока н цепь базы транзистор ного датчика — нагр евателя 6.

П!>еобразонатель 4 напряжение — ток

> формирует на своем выходе ток, прямо пропорциональный входному напряженин>.

Генератор 7 тока предназначен для гE нерации тока i (фиг. 3) . Генемакс ратор 8 импульсов предназначен для управления режимами работы устройства. Элемент 9 задержки необходим для задержки сигналов на время, несколько большее времени распространения сигнала через дифференциальные усилители и 2 и времени срабатывания ключа !0. т е.

1439551

Для того, чтобы транзисторный датчик-нагреватель 6 поддерживал заданную температуру, его необходимо ра з огреть колл ект пр цым током до тр ебуемой температуры, а затем добавлять порции тепла пропорционально энергии, отбираемой в окружающее пространство.

Поэтому при включении устройства иа прямом выходе генератора 8 импульсов формируется "1", а на инверсном "0", замыкается ключ 10, через резистор

5 и переход база-эмиттер транзистор ного датчика-нагревателя 6 течет ток

i (фиг. 3), генерируемый генератоомакс ром 7 тока, что приводит к разогреву транзисторного датчика-нагревателя 6. Так как н момент включения температур4 транзисторного датчиканагревателя 6 меньше заданной, например температура включения Т „„

Т (фиг. 3), а через резистор 5 течет ток ig м „, то с выхода дифференциального усилителя 1 снимается напряжение U,, а с базового вывода 25 транзисторного датчика-нагревателя

6 — напряжение U; (фиг. 3),,Таким образом, на выходе дифференциального усилителя 2 напряжение положительно, на выходе компаратора 12 "1", и гене- З0 ратор 8 импульсов сохраняет прежнее состояние, при котором с его прямого выхода снимается "1", а с иннерс1 ного "0". Разность AU = П. — U характеризует разницу между заданной и

35 истинной температурами транзисторного датчика-нагревателя 6 и с его прогревом она уменьшается, и когда она становится равной нулю, а транзисторный датчик-нагреватель 6 разо- 4О грелся до заданной температуры Тэ х (фиг. 3), срабатывает компаратор 12, на его выходе формируется "0", и с этого момента генератор 8 импульсов работает в автоколебательном режиме 45 с асимметричными колебаниями. В этом режиме длительность импульсов на прямом выходе генератора 8 намного меньше длительности импульсов на его инверсном выходе, при этом длительность импульса на прямом выходе должна удовлетворять условию

+ (, " ьх >

55 где С вЂ” длительность импульса на

0 прямом выходе генератора

8 импульсов; время задержки импульса элементом 9 задержки; с,1„„— время записи данных в

УВХ 3.

Прц использовании быстродействующих операционных усилителей н качестве дифференциальных усилителей

l и 2, высокочастотного транзистора н качестве ключа 10 и быстродейстнуюmего УВХ 3 время „ составляет 1—

2 мкс, и за это короткое время при подаче тока „ н цепь базы транзисторного датчика-нагревателя 6 последний не успевает разогреться даже на незначительную величину. 3а это время, т,е. когда замкнут ключ 10 и через резистор 5 течет ток мокс на выходе дифференциального усилителя 2 формируется напряжение 6, U пропорциональное разности между. заданной и истинной температурами, и, когда сигнал устанавливается (что зависит от частотных свойств транзисторного датчика-нагревателя 6), с выхода элемента 9 задержки снимается "1", производится запись значения äU в

УВХ 3 и это напряжение преобразуется преобразователем 4 в ток. При переключении генератора 8, т ° е. при появлении "1" на его инверсном выходе, замыкается ключ 11 и размыкается ключ 10 и через резистор 5 гечет ток определяемый формулой пр

1„„ = К hU, где К вЂ” постоянный коэффициент;

Ь U — напряжение, пропорциональное разности между требуемой и истинной температурами тран. зисторного датчика-нагревателя 6, при этом значение ДП обновляется н

УВХ 3 после каждого такта регулирования, а снимается оно при токе ц мак т.е. при максимальной чувствительности транзисторного датчйка-нагревателя 6 к изменениям температуры. Таким образом, терморегулятор осуществляет пропорциональное дискретное регулирование температуры.

Генератор 8 импульсов (фиг. 2) работает следующим образом. В момент включения узел 20 сброса формирует импульс, устанавливающий триггер 13 в нулевое состояние, поэтому мультивибратор на элементах 14-19 не работает, при этом с выхода элемента

И-НЕ 15 снимается "1", а с выхода элемента И-НЕ 14 "О". Когда на выходе компара тора 12 формируется "О", триггер 13 перебрасывается мульти5 вибратор на элементах 14-19 переходит н автоколебательный режим, при этом соответствующим выбором емкостей конденсаторов 16 и 17 обеспечивают асимметричность выходных импульсон, снимаемых с. выходов элементов И-HF 14 и 15, и длительность этих импульсов определяет точногть устройства.

Формула изобретения 1. Регулятор температуры, содержащий компаратор, генератор тока, резистор, транзисторный датчик-нагреватель, первый и второй дифференци- 20 альные усилители, причем выход первого дифференциального усилителя соединен с первым входом второго дифференциального усилителя, второй вход которого подключен к первому входу 25 первого дифференциального усилителя, первому выводу резистора и базе транзисторного датчика-нагревателя, коллектор и эмиттер которого подключены к клеммам источника питания, минусовая клемма которого заземлена, второй вход первого дифференциального усилителя соединен с вторым выводом резистора, а выход второго дифференцигльного усилителя подключен к первому входу компаратора, о т л и ч а юшийся тем, что, с. целью повышения точности термостатирования, н регулятор введены устройство выборки и хранения, преобразователь напряже- 40 ние — ток, генератор импульсов, элемент задержки и первый и второй ключи, при этом выход генератора тока

51 6 через первый ключ и ньгхг д преобразователя напряжение — ток через второй ключ подключены к пЕрному выводу резистора, прямой ныход генератора импульсон соединен с управляющим входом первого ключа и через элемент задержки — с входом управления записью устройства выборки и хранения, выход компаратора связан с управляющим входом генератора импульсов, иннерсный выход которого соединен с управляющим входом второго ключа, выход второго дифференциального усилителя подключен к входу устройства выборки и хранения, выход которого сое-. динен с входом преобразователя напряжение - ток, а второй вход компаратора заземлен.

2. Регулятор по п. 1, о т л и— ч а ю шийся тем, что генератор импульсов содержит RS-триггер, узел сброса, первый и второй элементы И-HE, первый и второй резисторы и первый и второй конденсаторы, причем выход второго элемента И-HF. является прямым выходом генератора импульсон и через первый конденсатор подключен к первому и второму входам первого элемента И-НЕ и первому выводу первого резистора, выход первого элемента И-НЕ является инверсным выходом генератора импульсов и подключен через второй конденсатор к второму входу второго элемента И-НЕ и первому выводу нторого резистора, вторые выводы обоих резисторов заземлены, первый вход второго элемента И-HF. связан с выходом

RS-триггера, R-вход которого подключен к выходу узла сброса, а Б-вход к управляющему входу генератора импульсов, 1439551 е с

4 Ь т йт

Составитель В. Шефтель

Техред M.Ходанич Корректор В. Романенко

Редактор С. Пекарь

Заказ 6075/46 Тираж 866 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4