Устройство для регулирования температуры

Устройство для регулирования температуры

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Q fl N C A H H E 111643852

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДВТВЛЬСТВУ (6l) Дополнительное к авт. свил-ву

Союз Советских

Социалистических

Республик

2 (51) Ф. Кл.

G 05 Э 23/18 (22) Заявлено 24.11.76(21)2423868/18-24 с присоединением заявки №вЂ” (23) ПриоритетOttó6ëíêoâàío 25.01.79.Бюллетень № 3

Гасударственный каматет

СССР ва делам хввбрвтвввй я вткрмтвй (53) УДК 621 555.6 (088.8) Ката опубликования описания 28 01 79.:1

О. Б. Таблнков н В. М. Николаев ,с . (;

l% МЬ (, .„,"" I;

° Л Л,.". .1 ;, . т г: Г.;..:..;,";" . Самостоятельное конструкторско-технологнче ЯюрЫ" - - по проектнрованню приборов и аппаратов нз стекла (72) Авторы . изобретения (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ПЛЯ РЕГУЛИРОВАНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ

Изобретение относится к технике регулирования температуры, а более конкретно — к устройствам для регулирования температуры с коитактнымн датчиками температуры.

Изобретение может быть применено в для регулирования нлн сигнализации заданного температурного режима в сушильных шкафах, термокамерах, нагревательных печах н т.п.

Известны устройства для регулирова- ния температуры с ртутными контактнымя приборами, использующие s качестве силового коммутирующего элемента электр ромеханическне реле Я .

Подобные устройства имеют ограни- 11 ченный срок службы нэ-за быстрого нз носа контактов реле и, кроме того, служат источниками помех для других потребителей, возбуждая переходные процессы в питающей сети.

Указанные недостатки устранены в устройствах регулирования температуры, использующих в качестве силового ком2 мутнрующего элемента тнрнсторный переключатель, обесцечнвающнй бесконтактную н бестоковую (включение и отключеняе нагрузкн прн нулевых значениях сннусондального на праження) коммутацию.

Из известных устройств guts регулнровання температуры, использующих в качестве силового коммутирующего элемента тнрнсторный переключатель, наи6ottee; блнзким по технической сущности является устройство, содержащее контактный датчик температуры, релаксацнонный генератор, выполненный на однопереходном транзисторе, к одной (первой) базе которого подключен управляющай вход тнрнсторного переключателя, соеднненного через нагреватель с источником пят ання

В схеме этого устройства контакты датчика включены неиосредственно в эмиттерную цепь одноцерехсдного транзистора (параллельно конденсатору времязадающей цепочки), что ведет к завьв643852 шениФ мощности, коммутируемой конгак,гным датчиком.

Так, анализируя схему устройства к зная режимы работы однопереходного транзистора, нетрудно рассчитать, что 5 напряжение на разомкнутых контактах датчика должно быть равно примерно половине напряжения питания релаксацконного генератора, т.е. около десяти вольт.

Если постояннаа времени времязадаю- 10 щей цепочки соизмерима с полуперкодом сетевого напряжения, ток через замкнутые контакты датчика невелик (десятые доли миллиметра). Но для увеличения быстродействии устройства требуется значктель 15 но меньшая постояннаа времени цепочки, обесйечивающая более быстрый зарад емкости и включение нагрузки в момент первого после раэмыканкя контактов перехода сетевого напряжения через нуль. 20

В этом случае ток через замкнутые контакты датчика составит несколько миллиампер.

Таким образом, контакты датчика коммутируют мощность величиной несколь- 25

Ко десктков миллкватт, что снижает его срок службы, а следовательно, к надежность всего устройства. Например, срок службы термоконтактов по ТОСТ 1985574 с нагрузкой 0,00015 Вт составляет

1000000 циклов, а с нагрузкой 1 Втв десять раз меньше.,"

Целью изобретения является повышенке надежности устройства за счет уменьшенкя велкчины мощности, коммутируе-. мой контактным датчиком.

Посгавленная. цель дМткгаетси тем, что устройство для регулироЬания тем-.

tIepaTóðû содержит транзисторный ключ, к коллек гору которого подключена -дру- 4О гая (вторая } база однопереходного тран-" зксгора, а контактный дагЧкк те4йера- туры включен между эмкттером и базой транзистора ключа.

При этом напряженйе на разомкнутых 45 контактах датчика не превыснт вепичкйы падения напрящения между эмиттэром к базой открытого транзистора (десятые доли вольта), а ток через его разомкнутыеконтакты - нескольких десятых долей мкллкамйера.

На чертеже представлена электркче ская принципиальная схема устройства для регулирования температуры.

Силовая часть устройства (выделен« ная на чертеже жирными линиями.) содержит тиристорный переключатель, выполненный на четырех диодах 1-4 к одI ном ткрксторе 5. включенном в диагональ дкодного моста, нагреватель 6, подключенный последовательно с гирксторным переключателем к источнику питания 7.

Резистор 8, диод 9 к ветвь из соединенных в параллель сгабилктрона 10 и электрического конденсатора 11, подключенные последовательно между катодом тиркстора 5 к общей точкой источника питания и электронагревателя 6. обюазуют источник постоянного напряжения, снимаемого с катода (плюс" ) и анода (мкнус ) стабилитрона 10., Релаксацконный генератор выполнен на однопереходном транзисторе 12, эмкттер которого соедкнен с общей точкой резистора 13 и конденсатора 14 времязадающей цепочки, первая база — с управляющим электродом ткркстора 5, а вторая база через резистор 15 — с коллектором транзистора 16. Между управляющим электродом тирисгора 5 н его катодом включен резистор. 17.

К эмкттеру однопереходного транзистора 12 подключены также коллектор транзистора 18, эмигтер которого связан с катодом ткркстора 5, к анод диода 19, катод которого соединен с анодом тиркстора 5. База транзистора .18 подключена к общей точке делители, составленного кз резисторов 20, 21., включенных пос-. ледовательно в диагональ диодного моста 1-4.

Транзисюрный ключ выполнен на транзисторе 16, эмкттер которого подключен к плюсу источника постоянного напряжения, а база — через резистор 22 к его

"минусу .

Между эмнттером к базой транзистора 16 включена цепочка кз соединенных последовательно контактов датчика г пературы 23 к резистора 24.

Устройство "работает следующим образом.

Йрк включении ксточнкка питания цепь, включающая в себя ограничительный резксгор 8, диод 9, сгабклктрон 10 к диод 2, работает как однополупериодный, стабилизирующий выпрямитель, обеспечкваа релаксационный генератор и транзисторный ключ постоянным сглаженным (посредством емкости 11) напряжением, равным напряжению стабилизации сгабклитрона 10.

В случае, если температура объекта не превышаег температуры контакгкрованкя контактного датчика 23 (его конгак6438

5 гы разомкнуты), открываегси транзистор

16, и базбвая цель однопереходйого транзистора 12 оказывается под напряжением.

Конденсатор 14 заряжаетси через резистор 13, и по достижении на эмиттере однопереходного транзистора 12 нап-. ряжения переключения происходит резкий разряд конденсатора 14 через эмиттер, первую базу однопереходного транзистора 12 и управляющий переход тиристора 10

5, тирис|ор открываетси. Пля обеспечении максимального угла проводимоститиристора величина резистора 13 должна быть минимальной, но не менее величины, обеспечивающей автоколебательный режим работы однопереходного транзистора.. После открытия тиристора конденсатор 14 оказывается шунтированным через диод

19 и силовую terri, тиристора, релаксационный генератор прекращаег подачу им- 2О пульсов в управляющую цепь гиристора на все оставшееся время полупериода. В конце полупернода, в момент снижении анодного напряжения на гирисгоре до нуля, последний закрывается, снимая шунгирующее действие с конденсатора 14, релаксационный генератор включается в работу и снова открывается тиристор.;

Когда температура объекта достигает величины, соответствующей замыканию контактов контактного датчика 23, происходит закрытие транзистора 16, напряжение на второй базе однопереходного транзистора становится равным нулю, и переход эмиггер-первая база начинает работать, как обычный диод. Небольшой ток, протекающий через этот переход, за-. мыкаетси в основном через резистор 17, поэтому поступление управляющих импульсов на тирисгор прекращается, и при пер- 4О вом переходе анодного напряжения через нуль гиристор закрывается.

В этом состоянии гиристорного переключатели с анода закрытого тиристора 5

45 через делитель 20-21 на базу транэиотора 18 подаегси пульсирующее напряжеwe положительной полярности, спадающее дь нуля в каждый момент перехода синусоиды сетевого напряжения через нуль.

Благодаря етому транзистор 18 оказы- вается открытым в течение большей чаети времени полупериода, шунтируя конденсатор 14, и закрывается только в узком интервале времени вблизи нуля, снимая свое шунтирующее действие с конденсатора 14. Поэтому после следующего замыкании контактов датчика включение релаксационного генератора, а следовагельно, и тиристора произойдет не в момент размыкания контактов, а в момент первого после этого размыкании перехода сетевого напряжения через нуль.

Таким образом, схема обеспечивает бесконтакгную коммутацию сетевого напряжения вблизи его нулевого значения во всех режимах работы, при этом релаксационный генератор формирует только один импульс управления в течение полуволны питающего напряжения, что позволяет уменьшить мощйость, рассеиваемую в цепи управления тиристора.

Управление включением и выключением релаксационного генератора с помбщью транзисторного ключа,. включенного в базовую цепь однопереходного транзистора, позволяет существенйо уменьшить мощнооть, коммутируемую коллекгорной цепью транзистора, так как основную мощ« ность (ог 60 до 80%) релаксационный генератор, работающий с большей частотой следования импульсов, потребляет по цепи эмиттеоа. А это означает, что существенно будет снижена мощность, коммутируемая контактными датчиками температуры, осуществляющего управление транзисторным ключом. Ток, протекающий через замкнутые контакты датчика, может быть записан в виде п

"а,. где U — напряжение питания релаксации онного, генерй тора;

Я - межбазовое сопротивление однопереходного транзистора;

Я вЂ” коэффициент усиления транзистора по току.

Так как в транзисгооном ключе используется режим отсечки Оу =О, то напряжение на разомхнугых контактах датчика равно падению напряжения на переходе эмиттер-база открытого транзистора. Оно зависит от типа транзистора, но в любом случае не превышаег нескольких десятых долей вольта.

Испытания группы устройств для регулирования температуры показали, что . максимальная мощность, коммутируемая, например, ртутными контактными прибо рами, не превышает 0,036 мВт. Этот факт позволит гарантировать минимальное число замыканий и размыканий ртутного контактного прибора, равное 1000000 с вероятностью безотказной работы не ниже 0,8 при доверительной вероятности

0,8.

64385 2

Составитель Л. Птенцова

Редактор А. Садомов Техред 3. Фанва КорректорД.. Мельниченко

Заказ 8020/43 Тираж 1014 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж35, Раушская наб, и. 4/5

Филиал ПГ1П "Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Формула изобретения

Устройство для регулирования температуры, содержащее контактный датчик температуры, релаксационный генератор, выполненный ха однопереходном транзисторе, к одной базе которого подключен управляющий вход тиристорного переключателя, соединенного через нагреватель с источник4%4, питания О т л и ч B ю

m е е с я тем, что, с целью повышения надежности устройства, оно содержит транзисторный ключ, и коллектору которого подключена другая база однопереходного транзистора, а контактный датчик температуры включен между эмиттеs ром и базой транзистора ключа.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

1о ¹ 152136, Q 05 Э 23/02, 1962.

2. Авторское свидетельство

¹ 487381, О 05 D 23/19, 1976.