Терморегулятор

Терморегулятор

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик («i 661522 (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 29.11.76 (21) 2424436/18-24 с присоединением заявки № 2465673/18-24 (23) Приоритет— (51) М.К .

G 05 D 23/24

Гасударственный комитет

СССР па делам изобретений и открытий

Опубликовано 05.05.79. Бюллетень № 17

Дата опубликования описания 15.05.79

53) УДК621.555.6 (088.8) (72) Автор изобретения

И. Б. Фогельсон (71) Заявитель (54) ТЕРМОРЕГУЛЯТОР

Изобретение относится к области автоматического регулирования температуры и может быть использовано в радиотехнических термостатах.

Известны терморегуляторы, содержащие термочувствительный элемент, усилитель и нагреватель (1) .

Наиболее близким по технической сущнос+ ти является терморегулятор, содержащий соединенные с источниками питания транзистор-нагреватель с ограничительным резистором, включенным между эмиттером и источником питания и термочувствительный элемент (2) .

Недостатком данного устройства является сложность схемы и конструктивного исполнения, вызванная необходимостью применения усилителя.

Целью настоящего изобретения является упрощение терморегулятора.

Поставленная цель достигается тем, что в терморегуляторе термочувствительный элемент выполнен в виде последовательно сое- 2Е диненных и включенных в прямом направлении полупроводниковых диодов и установлен между эмиттером и базой транзистора-нагревателя, а также тем, что база транзисторанагревателя подключена к общей точке источников питания через источник опорного напряжения.

На фиг. 1 приведена схема терморегулятора с четырьмя транзисторами в диодном включении; на фиг. 2 показано подключение источника опорного напряжения; на фиг. 3зависимость прямого напряжения кремниевого диффузионного транзистора-нагревателя («а») и термочувствительного элемента

«б», образованного из четырех германиевых транзисторов в диодном включении, изготовленных по сплавной технологии; на фиг. 4 представлены зависимости рассеиваемых мощностей от температуры: «а» — мощность на транзисторе, «б» — мощность на термочувствительном элементе, «в» -- — мощность суммарная.

Между эмиттером и базой транзисторанагревателя 1 включен термочувствительный элемент 2 с отрицательным коэффициентом сопротивления. Источники питания 3 и 4 соединены последовательно, причем один из них подключен к коллектору, а второй через ограничивающий резистор 5 к эмиттеру транзистора-нагревателя. Термочувствительный элемент и транзистор-нагреватель имеют хо661522

3 роший тепловой контакт с термостатируемым телом. В качестве Фермочувствительного зле=- мента может быть использовано несколько последовательно соединенных диодов или транзисторов в диодном включении 6 — 9; -5 включенных в прямом направлении.

На фиг. 2 обозначения аналогичны, не терморегулятор снабжен источником опорного напряжения 10.

При низких температурах сопротивление термочувствительного элемента высокое. - - -- - Весь ток, идущий по резистору 5, проходит ,через эмиттерный переход транзистора-нагревателя. Мощность, рассеиваемая на нем

"равна

W= JaVe4+Vas(jq+3 q), (g j

15 где Van u Vei — напряжения эмиттер-база и коллектор-база, 3a — ток эмиттера транзистора-нагреваФормула изобретения теля, J тр — ток через термочувствительный элемент. 20

При низких температурах в этом выражении первое слагаемое значительно больше

-второго, так как напряжение коллектора на один-два порядка больше напряжения на эмиттере,3е +дтз=сопз1, а3тз =О. При повышении температуры сопротивление термочувствительного элемента уменьшается. При достижении определенной температуры начинает расти Лтд и падает3а . Мощность, " рассеиваемая на транзисторе:нагревателе уменьшается, так как уменьшается первый ЗО

4 тонкой базой. Поэтому транзистор- нагреватель берется-кремниевым, а в ка (естве диодов термочувствительного элемента используются эмиттерные переходы высокочастотных сплавных германиевых транзисторов.

При Vga = 800 мВ в температурной точке регулирования может быть использована группа из 4 — 5 транзисторов с напряжением порядка 180 мВ. В этом случае крутизна изменения мощности составит 40% С.

Изменение температуры регулирования осуществляется в очень широких пределах, например, от — 50 до +100 С путем изме-. нения опорного напряжения на источнике

10. Вариация температуры регулирования достигается также изменением числа транзисторов, включенных в термопреобразователь.

Конструктйвно транзистор-нагреватель и термопреобразователь могут быть расположены в одном корпусе и выполнены по технологии интегральных схем. Во многих случаях бывает полезным сделать термопреобразователь из отдельных элементов и расположить их в разных местах термостатируемого объема.

Предложенный терморегулятор при прос. тоте схемной реализации характеризуется высокой чувствительностью и точностью. член выражения (1). Тем самым обеспечивается эффект термостатирования. .-=;;=а -:;-Йапряжение на эмиттере транзистора"йагревателя и на термочувствительнбм элементе (фиг. 3) уменьшается по линейному закону, но с разными темпами. Пока напряжение эмиттер-база транзистора-нагревателя меньше напряжения на термочувствительном элементе, ток идет через транзистор (температура меньше, например 40 С). Когда напряжение на термочувствительном элементе 40 падает ниже напряжения на транзисторе при таком же токе, то весь ток пойдет через термочувствительный элемент, а ток — через транзист-ор-нагреватель и; соответственно, мощность уменьшится. Суммарнаff ыощность (кривая «в», фиг. 4), состоящая йз мощнос- 45 ти рассеиваемой на транзисторе-нагревателе («а», фиг. 4) и термочувствительном элементе («б»), при достижении определеййои тем пературы снизится до величина""мошности рассеиваемои на термочувствйтельном элементе. Наибольшим напряжением Чв обладают диффузионные кремниевые транзисторы, наименьшим — сплавные германиевые с

1. Терморегулятор, содержащий соединенные с источником питания транзисторнагреватель с ограничительным резистором, включенным между эмиттером и источником питания, и термочувствительный элемент, отличающийся тем, что, с целью упрощения терморегулятора, в нем термочувствительный элемент выполнен в виде последовательно соединенных и включенных в прямом направлении полупроводниковых диодов и установлен между эмиттером и базой транзистора-нагревателя, 2. Терморегулятор по п, 1, отличающийся тем, что, с целью расширения диапазона регулированйя, база транзистора-нагрева1еля подключена к общей точке источников питания через источник опорного напряжения.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Кейн В. М. Конструирование терморегуляторов, М., «Сов. радио», 1971.

2. Фогельсон И. Б. Транзисторные датчики. М., «Сов. радио», 1972, с. 25.

661522

Риг.г

Фиг.1

toao

1/у

1!В

Фиг. Ф

ФигЗ

-. Редактор С. Равве

Заказ 2474/50

Составитель Л. Птенцова

Техред О. Луговая Корректор М. Демчик

Тираж 014 Подписное

ЦН И И ПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП «Патент», г. Ужгород, ул, Проектная, 4