RU2062506C1

RU2062506C1 - Electronic regulator of temperature

Info

Publication number: RU2062506C1
Authority: RU
Inventors: Иван Ильич Елисеев
Original assignee: Иван Ильич Елисеев
Priority date: 1991-12-10
Filing date: 1991-12-10
Publication date: 1996-06-20

Abstract

FIELD: electric heating devices. SUBSTANCE: device has temperature-sensitive resistor 1, transistors 3 and 7, which have opposite conductance. Reference stabilizing diode 4 is connected in series to emitter-base junction. In addition device has additional temperature feedback 11 to temperature-sensitive resistor 1, and emergency protection circuit which has two transistors 12 and 13 connected in thyristor circuit. To increase security against fire, emergency protection unit switches device off when emergency mode is detected. EFFECT: increased stability of temperature, increased reliability, simplified design. 2 cl, 2 dwg

Description

Электронный терморегулятор предназначен для применения в электротехнических и радиотехнических устройствах и приборах различного назначения, в частности для управления и контроля температуры обогрева. The electronic temperature controller is designed for use in electrical and radio devices and devices for various purposes, in particular for control and monitoring of the heating temperature.

Известно устройство для регулирования температуры [1] содержащее размещенный в корпусе термостата измерительный мост, выходная диагональ которого подключена к входу операционного усилителя, связанного с усилителем мощности, соединенным выходом через резистор с базой транзистора-нагревателя, коллектор которого через основной нагреватель на полевом транзисторе подключен к источнику питания, затвор которого соединен с выходом усилителя мощности, при этом полевой транзистор-нагреватель работает в ненасыщенном режиме с целью обеспечения заданной температуры обогрева. A device for controlling the temperature [1] is known, comprising a measuring bridge located in the thermostat housing, the output diagonal of which is connected to the input of an operational amplifier connected to a power amplifier connected by the output through a resistor to the base of the transistor-heater, whose collector is connected to the base of the heater on the field-effect transistor a power source, the gate of which is connected to the output of the power amplifier, while the field-effect transistor heater operates in an unsaturated mode in order to ensure I set the heating temperature.

Основными его недостатками являются:
а) низкий диапазон регулирования температуры до 100^oC, т.к. нагреватели-транзисторы больше не позволяют;
б) сложность устройства и невозможность регулирования температуры в больших объемах, например в несколько м³;
в) низкая надежность работы транзисторов при температуре 100^oС и более;
г) большой температурный дрейф параметров операционных усилителей и их склонность к самовозбуждению при больших коэффициентах усиления.Its main disadvantages are:
a) low temperature control range up to 100 ^o C, because transistor heaters no longer allow;
b) the complexity of the device and the inability to control the temperature in large volumes, for example a few m ³ ;
c) low reliability of the transistors at a temperature of 100 ^o C or more;
d) a large temperature drift of the parameters of operational amplifiers and their tendency to self-excitation at high amplification factors.

Известно реле температуры терморегулятора типа ПТР-2 [2] которое содержит термосопротивление, включенное в схему моста на резисторах, питающегося переменным напряжением от сетевого трансформатора, и фазочувствительный РС-усилитель на трех транзисторах для управления работой реле типа МКУ-48, которое является нагрузкой в коллекторе третьего транзистора и предназначено для сигнализации об отклонениях от заданной температуры и для ее регулирования. Недостатками этого устройства являются низкая точность и нестабильность регулирования температуры за счет нестабильности параметров РС-усилителя, сложность конструкции и потребление электроэнергии в исходном состоянии. It is known that the temperature controller of the PTR-2 type thermostat [2] contains a thermal resistance included in the bridge circuit with resistors powered by an alternating voltage from a network transformer, and a phase-sensitive PC amplifier with three transistors to control the operation of the MKU-48 relay, which is the load in the collector of the third transistor and is designed to signal deviations from the set temperature and to regulate it. The disadvantages of this device are low accuracy and instability of temperature control due to the instability of the parameters of the PC amplifier, the complexity of the design and power consumption in the initial state.

Наиболее близким решением является терморегулятор [3] содержащий связанные с источником питания терморезистор, задающий резистор, ограничительные резисторы, два транзистора противоположного типа проводимости, опорный стабилитрон, а также нагреватель и исполнительный элемент. The closest solution is a temperature controller [3] containing a thermistor connected to a power source, a resistor, limiting resistors, two transistors of the opposite type of conductivity, a reference zener diode, as well as a heater and an actuator.

Целью настоящего изобретения является повышение стабильности регулирования температуры и упрощение устройства. Эта цель достигается тем, что в электронном терморегуляторе первый выход терморегулятора соединен с выходом задающего резистора и базой первого транзистора, а через первый ограничительный резистор с коллектором второго транзистора, база которого через второй ограничительный резистор соединена с коллектором первого транзистора, в эмиттерную цепь которого включен опорный стабилитрон, другим выводом соединенный со вторым выводом терморезистора, при этом исполнительный элемент выполнен в виде электромагнитного реле и включен в коллекторную цепь второго транзистора, а также тем, что он содержит узел аварийной защиты, выполненный на двух транзисторах, соединенных по схеме тиристора и включенных между коллектором второго транзистора и общей шиной питания, при этом управляющий вход этой схемы является входом аварийного превышения параметра. The aim of the present invention is to increase the stability of temperature control and simplify the device. This goal is achieved by the fact that in the electronic temperature regulator the first output of the temperature regulator is connected to the output of the driving resistor and the base of the first transistor, and through the first limiting resistor to the collector of the second transistor, the base of which is connected through the second limiting resistor to the collector of the first transistor, in the emitter circuit of which the reference a zener diode connected to the second terminal of the thermistor by another output, while the actuating element is made in the form of an electromagnetic relay and is included in the collector the secondary circuit of the second transistor, as well as the fact that it contains an emergency protection unit made on two transistors connected according to the thyristor circuit and connected between the collector of the second transistor and the common power bus, while the control input of this circuit is an emergency excess input parameter.

Сущность изобретения поясняется чертежом, где на фиг.1 приведена электрическая схема электронного терморегулятора. The invention is illustrated in the drawing, where figure 1 shows the electrical circuit of an electronic temperature controller.

Он содержит терморезистор 1, соединенный с задающим резистором 2 и базой первого транзистора 3, опорный стабилитрон 4, соединенный последовательно с эмиттерно-базовым переходом первого транзистора, коллектор которого через ограничительный резистор 5 соединен с ограничительным резистором 8 и базой второго транзистора 7, эмиттер которого через ограничительный резистор 8 с общей шиной питания, а коллектор с обмоткой реле 9, являющегося исполнительным элементом, и через ограничительный резистор 10 с базой первого транзистора. Терморегулятор содержит также подогревный резистор 11 и узел аварийной защиты на включенных по схеме тиристора транзисторах 12 и 13 и входном резисторе 14, ограничительный резистор 15, нагреватель 16, опорный стабилитрон 17. It contains a thermistor 1 connected to a driving resistor 2 and the base of the first transistor 3, a reference zener diode 4 connected in series with the emitter-base junction of the first transistor, the collector of which is connected through the limiting resistor 5 to the limiting resistor 8 and the base of the second transistor 7, the emitter of which a limiting resistor 8 with a common power bus, and a collector with a winding of a relay 9, which is an actuating element, and through a limiting resistor 10 with the base of the first transistor. The temperature regulator also contains a heating resistor 11 and an emergency protection unit on transistors 12 and 13 included in the thyristor circuit and an input resistor 14, a limiting resistor 15, a heater 16, a reference zener diode 17.

Терморегулятор работает следующим образом. С помощью терморезистора 1 и резисторов 2, 10, 11 обеспечивается открывание и закрывание транзисторов 3 и 7, т.е. импульсный режим работы. В открытом состоянии токи через транзисторы протекают, контакт реле 9 замкнут, поэтому нагревательный элемент (например, спираль) подключен к сети переменного напряжения 220 В и одновременно к ней подключен через резистор 15 дополнительный подогревной резистор 11. Заданная температура устанавливается плавно переменным резистором 2. В закрытом состоянии транзисторов 3 и 7 контакт реле разомкнут и токи через резисторы 11, 15 и нагревательный элемент 16 не протекают. Время прохождения токов и их пауза зависят от температуры среды, окружающей термодатчик на терморезисторе 1 и резисторе 11, при этом поддерживается средняя температура обогрева с высокой точностью за счет большого общего коэффициента усиления транзисторов 3, 7 и точного их порога открывания и закрывания с помощью стабилитрона 4. The temperature controller works as follows. Using a thermistor 1 and resistors 2, 10, 11, the opening and closing of transistors 3 and 7 is provided, i.e. pulse mode of operation. In the open state, currents flow through the transistors, the contact of the relay 9 is closed, so the heating element (for example, a spiral) is connected to an AC voltage of 220 V and at the same time an additional heating resistor 11 is connected to it through a resistor 15. The set temperature is set smoothly by a variable resistor 2. V when transistors 3 and 7 are closed, the relay contact is open and currents through resistors 11, 15 and the heating element 16 do not leak. The passage time of the currents and their pause depend on the temperature of the environment surrounding the temperature sensor on the thermistor 1 and the resistor 11, while maintaining the average heating temperature with high accuracy due to the large total gain of the transistors 3, 7 and their exact threshold for opening and closing using a zener diode 4 .

На фиг.2 термодатчик включен через дополнительный усилитель. In figure 2, the temperature sensor is connected through an additional amplifier.

В аварийных случаях при подаче перепада напряжения через резистор 14 на вход тиристорной схемы на транзисторах 12 и 13 срабатывает эта защитная схема, при этом размыкается контакт реле 9 и снимается напряжение с транзистора 7, что исключает его переход из закрытого состояния в открытое и, следовательно, прохождение тока обогрева. Питание устройства осуществляется от стабилитрона 17. В некоторых практических случаях сопротивление резистора 8 может быть равно нулю, а резисторы 11 и 15 могут отсутствовать. Можно исполнять устройство в виде интегральной микросхемы. In emergency cases, when a voltage drop is applied through the resistor 14 to the input of the thyristor circuit on transistors 12 and 13, this protective circuit operates, while the contact of relay 9 opens and the voltage is removed from transistor 7, which excludes its transition from a closed to an open state and, therefore, passage of heating current. The device is powered by a zener diode 17. In some practical cases, the resistance of the resistor 8 may be zero, and the resistors 11 and 15 may be absent. You can run the device in the form of an integrated circuit.

Claims

1. Электронный терморегулятор, содержащий связанные с источником питания терморезистор, задающий резистор, ограничительные резисторы, два транзистора противоположного типа проводимости, опорный стабилитрон, а также нагреватель, подключенный к сети через исполнительный элемент, отличающийся тем, что первый вывод терморезистора соединен с выводом задающего резистора и базой первого транзистора, а через первый ограничивающий резистор с коллектором второго транзистора, база которого через второй ограничивающий резистор соединена с коллектором первого транзистора, в эмиттерную цепь которого включен опорный стабилитрон, другим выводом соединенный со вторым выводом терморезистора, при этом исполнительный элемент выполнен в виде электромагнитного реле и включен в коллекторную цепь второго транзистора. 1. An electronic temperature regulator containing a thermistor associated with a power source, a driving resistor, limiting resistors, two transistors of the opposite type of conductivity, a reference zener diode, and a heater connected to the network through an actuating element, characterized in that the first terminal of the thermistor is connected to the output of the driving resistor and the base of the first transistor, and through the first limiting resistor with the collector of the second transistor, the base of which is connected via a second limiting resistor to the the first transistor, in the emitter circuit of which a reference zener diode is connected, connected to the second terminal of the thermistor by another output, while the actuating element is made in the form of an electromagnetic relay and is included in the collector circuit of the second transistor.

2. Электронный терморегулятор по п.1, отличающийся тем, что содержит узел аварийной защиты, выполненный на двух транзисторах, соединенных по схеме тиристора и включенных между коллектором второго транзистора и общей шиной питания, при этом управляющий вход этой схемы является входом аварийного превышения параметра. 2. The electronic temperature controller according to claim 1, characterized in that it contains an emergency protection unit made on two transistors connected according to the thyristor circuit and connected between the collector of the second transistor and the common power bus, while the control input of this circuit is an emergency excess input parameter.