SU857947A1 - Temperature regulating device - Google Patents

Description

Изобретение относитс  к устройствам дл  регулировани  температуры с использованием электрических средств с помощью термочувствительных элементов, сопротивление которых зависит от температуры, и предназначенных дл  использовани  в радиотехнической и приборостроительной промышленности дл  термостатировани  приборов, в сельском хоз йстве на животноводческих фермах, в устройствах дл  напольного обогрева животных . Известно устройство дл  регулировани  температуры, содержащее подсое диненную к источнику питани  переменного тока последовательную цепь, состо щую из индуктивного элемента, нагревател , тиристора, и цепь управ лени , состо щую из трансформатора, диода, сглаживающего фильтра, мостовой схемы, содержащей терморезистор с резисторами и транзисторы. Цепь управлени  тиристором питаетс  от дополнительного источника питани , напр жение которого превышает напр жение , при котором открываетс  тиристор . При изменеиии сопротивлени  терморезистора сигнал разбгшаиса моста, усиленный транзистором, цепь база - эмиттер которого подключена к диагонали моста, поступает на тран- , зистор, цепь эмиттер-коллектор которого подключена параллельно управл ющему электроду и катоду тиристора через индуктивный элемент и в положительный полупериод открывает его, шунтиру  управл ющий переход тиристора , последний закрываетс , прекраща  питание нагревател  1J. Недостатком этого устройства  вл етс  сложность схем управлени , требующих наличи  трансформатора, диода, сглаживающего фильтра. Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности  вл етс  устройство, содержащее тиристор, включенный в цепь нагревательного элемента, диод, делитель напр жени , состо щий из резистора и терморезистора , соединенных последовательно и подключенных к средней точке делител  напр жени , динистор, катод которого соединен с управл ющим , электродом тиристора, анод которого под)слючен к аноду диода, соединенного с делителем напр жени  и с источником питани  2. Недостатком такого устройства  вл етс  сложность при двухполупериодном питании нагревател . Дл  двух полупериодного питани  требуетс  либо включение последовательно с нагревателем двух встречно-параллел но включенных устройств дл  регулировани  температуры, что требует установки двух терморезисторов, либ подключение устройства дл  регулировани  температуры к диагонали выпр мительного моста, друга  диагона которого подключена через нагреватель к источнику питани , что требу ет установки дополнительно четырех силовых диодов. Кроме того, в известном устройстве терморезистор-делител  напр же ни  периодически подвергаетс  большим тепловым нагрузкам. Это уменьша надежность работы устройства и точность регулировани  температуры. Та в момент достижени  заданного значе ни  температуры через херморезистор делител  напр жени  протекает ток, равный току управлени  тиристором, который, например, дл  кремниевых триодных тиристоров средней мощност типа Ку 202 находитс  в интервале (50-300) А, а напр жение на терморезисторе делител  напр жени  чуть меньше напр жени  включени  динистора, минимальное напр жение включени  которого, например кремни вых динисторов малой мощности типа КН 102 А, равно 20 В. Тогда теплова нагрузка терморезистора делител  напр жени , определ ема  как мощнос рассе ни  будет равна . (50-300) . 10 1-6 Вт, (1 где и - напр жение на терморезистор делител  напр жени ; CF - ток через терморезистор делител  напр жени . Ограничение мощности рассе ни  примен емых терморезистор в при вер нем значении заданной температуры по ГОСТ 10688-75 находитс в пределах не более 0,3-0,5 мВт, Из формулы (1) видно, что мощность рассе ни терморезистора в момент достижени  заданного значени  температуры превышает максимальную мощность рассе  ни  примен емых терморезисторов до шести раз. Така  периодическа  тепло ва  перегрузка терморезистора приводит к погрешности регулировани  температуры из-за нагрева его током управлени , а также и преждевременному его разрушению. Цель изобретени  - упрощение, повышение надежности и точности устройства. Поставленна  цель достигаетс  тем, что устройство, содержащее терморезистор, нагреватель, подключенный через встречно-параллельно включенные тиристоры к источнику переменного напр жени , и динисторы подключенные катодами к управл ющим электродам тиристоров, с анодами. соединенными с катодами выпр мительных диодов через ограничивающий резистор друг к другу, причем аноды выпр мительных диодов св заны с катодами тиристоров, содержит подключенный между катодами тиристоров резистивный делитель напр жени ,первый и второй управл ющие транзисторы и диоды, подключенные катодами к базам управл кедих транзисторов, а анода и - к терморезистору, другим концом св занному со средней точкой делител  напр жени , причем эмиттеры первого и второго управл к дих транзисторов подключены к катодам тиристоров , а коллекторы - к анодам динисторов . Кроме того, устройство содержит шунтирующие диоды, подключенные параллельно одному из резисторов каждого плеча делител  напр жени . На чертеже изображено устройство дл  регулировани  температуры. Устройство содержит встречно-параллельно включенные тиристоры 1 и 2, включенные в цепь нагревател  3, динисторы 4 и 5, катоды которых соединены с управл ющими электродами тиристоров 1 и 2, а аноды соединены через ограничивающий резистор 6 между собой, выпр мительный диод 7, первый управл ющий транзистор 8. Анод выпр мительного диода 7 и змиттер первого управл ющего транзистора 8 подключены к катоду тиристора 1, а катод выпр мительного диода и коллектор первого управл ющего транзистора 8 - к аноду динистора 4. Устройство дл  регулировани  температуры содержит также выпр мительный диод 9 и второй управл ющий транзистор 10, Анод выпр мительного диода 9 и эмиттер второго управл ющего транзистора 10 подключены к катоду тиристора 2, а катод выпр мительного диода 9 и коллектор второго управл ющего транзистора 10 - к аноду динистора 5, Аноды диодов 11 и 12 через терморезистор .13 соединены со средней точкой реэистивного делител  14 напр жени , а катоды - с базами первого и второго управл ющих транзисторов 8 и 10. Терморезистор 13 помещен в рабочий, объем нагревательного устройства . Часть сопротивлени  в обоих плечах резистивного делител  14 напр жени  зашунтировано диодами 15 и 16, аноды которых подключены к средней точке делител  напр жени , Устройство работает следук цим образом. При подключении к источнику 17 переменного напр жени  через выпр мительный диод 7, ограничивающий резистор 6 и-управл киций транзистор 10, протекает ток. Происходи - деление напр жени  источника питани  между ними. Одиов| еменно через резистивный делитель 14 напр жени , терморезистор 13, диод 12, цепь база - эмиттер второго управл ющего транзистора 10 протекает ток. Диод 16 шунтирует часть сопротивлени  резистивного делител  4 напр жени , что уменьшает напр жение между средней точкой делител  напр жени  и эмиттером второго управл ющего транзистора 10, Это напр жение практически равно падению напр жени  на т,рморезисторе 13. Напр жение между коллектором и эмиттером второго управл ющего транзистора 10 определ етс  током через термореэистор 13, Когда напр жение между коллектором и эмиттером второго управл ющего транзистора 10 достигает напр жени  включени  динистора 5, последний включаетс ,и через тиристор 2 и нагреватель 3 протекает ток. В следующий полупериод через выпр мительный диод 9, ограничивающи резистор 6 и первый управл ющий транзистор 8 протекает ток. Одновременно через резистивный делитель 14 напр жени , терморезистор 13, диод 11, цепь база - эмиттер первого управл ющего 1-ранзистора 8 протекает ток. Диод 15 шунтирует часть сопротивлени резистивного делител  14 напр жени , что уменьшает падение напр жени  на терморезисторе 13с Напр жение между коллектором и эмиттером первого управл ющего транзистора 8 определ етс  током через терморезистор 13. При достижении этим напр жением величины напр жени  включени  динистора 4, последний включаетс  и через нагреватель 3 протекает ток обратной пол рности . При протекании тока на нагревателе 3 происходит выделение тепловой мощности, под действием которой повышаетс  температура в рабочем объеме нагревательного устройства. Сопротивлени  терморезистора 13 начинает уменьшатьс , а следовательно, уменьшаетс  падение напр жени  между коллектором и эмиттером первого и второго управл ющих транзисторов 8 и 10. Увеличиваетс  угол включени  тиристоров. Повышение температуры в рабочем объеме нагревательного устройства происходит до тех пор, пока максимальное напр жениемежду коллектором и эмиттером первого и второго управл ющих транзисторов В и. 10 не станет меньше напр жени  включени  динисторов 4 и 5. Тиристор 1 и 2 не включаютс . Ток через нагревательный элемент не протекает. Температура-в рабочем объеме нагревательного устройства начинает понижатьс , а сопротивление терморезистора 13 - увеличиватьс . Падение напр жени  между коллектором и эмиттером первого и второго управл ющих транзисторов В и 10 достигает напр жени  включени  динисторов 4 и 5, При их включении вкл очаютс  тиристор 1 и 2, и через нагреватель протекаетThe invention relates to devices for temperature control using electrical means with the help of temperature-sensitive elements, whose resistance depends on temperature, and intended for use in the radio engineering and instrument-making industry for thermostating devices, in agriculture on livestock farms, in floor heating devices for animals. A device for temperature control is known, comprising a series circuit connected to an AC power source, consisting of an inductive element, a heater, a thyristor, and a control circuit consisting of a transformer, a diode, a smoothing filter, a bridge circuit comprising a thermistor with resistors and transistors. The thyristor control circuit is powered by an additional power source, the voltage of which exceeds the voltage at which the thyristor is opened. When the resistance of the thermistor changes, the signal of the bridge's amplification, amplified by a transistor, the base-emitter circuit of which is connected to the diagonal of the bridge, enters the transistor, the resistor, the emitter-collector circuit of which is connected in parallel to the control electrode and the thyristor cathode through an inductive element and opens it in the positive half period , the thyristor control transition shunt, the latter being closed, stopping the power supply to the 1J heater. A disadvantage of this device is the complexity of control circuits requiring a transformer, a diode, a smoothing filter. Closest to the proposed technical entity is a device containing a thyristor connected to the heating element circuit, a diode, a voltage divider consisting of a resistor and a thermistor connected in series and connected to the midpoint of the voltage divider, a dynistor whose cathode is connected to the control electrode of the thyristor, the anode of which is under) connected to the anode of the diode connected to the voltage divider and the power source 2. The disadvantage of such a device is the complexity of the full-wave Ethan heater. For two half-cycle powering, it is necessary either to connect in series with the heater two counter-parallelly connected devices for temperature control, which requires the installation of two thermistors, or the connection of a temperature control device to the rectifier bridge diagonal, the other diagonal of which is connected through the heater to the power source, which requires the installation of an additional four power diodes. In addition, in the known device, the thermistor-divider is periodically subjected to great thermal loads. This reduces the reliability of the device and the accuracy of temperature control. At the moment when the temperature reaches the set point, a voltage flowing through the hermer resistor of the voltage divider is equal to the thyristor control current, which, for example, for silicon triode thyristors of average power type Q 202 is in the interval (50-300) A, and the voltage on the thermistor resistor the voltage is slightly less than the switching voltage of the dynistor, the minimum switching voltage of which, for example, low-power silicon dynistor of type KH 102 A, is equal to 20 V. Then the thermal load of the thermistor of the voltage divider determined by moschnos dissipation will be equal. (50-300). 10 1-6 W, (1 where and is the voltage across the thermistor of the voltage divider; CF is the current through the thermistor of the voltage divider. The limiting power dissipation of the applied thermistor in accordance with GOST 10688-75 is within no more than 0.3-0.5 mW. From the formula (1) it can be seen that the dissipation power of the thermistor at the time of reaching the specified temperature exceeds the maximum dissipation power of the thermistors used by up to six times. Such periodic heat overload of the thermistor leads to error control of temperature due to heating by its control current, as well as its premature destruction. The purpose of the invention is to simplify, increase the reliability and accuracy of the device. The goal is achieved by the device containing a thermistor, a heater connected through anti-parallel thyristors a source of alternating voltage, and dynistors connected by cathodes to control electrodes of thyristors, with anodes. connected to the cathodes of the rectifying diodes through a limiting resistor to each other, the anodes of the rectifying diodes associated with the cathodes of the thyristors, contains a resistive voltage divider connected between the cathodes of the thyristors, the first and second control transistors and the diodes connected by the cathodes to the bases of the control transducers , and the anode and - to the thermistor, the other end connected to the midpoint of the voltage divider, with the emitters of the first and second controls to the dich transistors connected to the cathodes of the thyristors, and llektory - dinistorov to the anodes. In addition, the device contains shunt diodes connected in parallel to one of the resistors of each voltage divider arm. The drawing shows a device for temperature control. The device contains anti-parallel thyristors 1 and 2 connected to the heater circuit 3, dinistors 4 and 5, the cathodes of which are connected to the control electrodes of the thyristors 1 and 2, and the anodes are connected via a limiting resistor 6 to each other, a rectifying diode 7, the first the control transistor 8. The rectifying diode 7 anode and the emitter of the first control transistor 8 are connected to the thyristor 1 cathode, and the rectifying diode cathode and collector of the first control transistor 8 are connected to the anode of the distor 4. The device for regulating the temp The circuit also contains a rectifying diode 9 and a second control transistor 10, the anode of the rectifying diode 9 and the emitter of the second control transistor 10 are connected to the cathode of the thyristor 2, and the cathode of the rectifying diode 9 and the collector of the second control transistor 10 - to the anode of the distor 5 The anodes of diodes 11 and 12 are connected through a thermistor .13 to the midpoint of the resistive voltage divider 14, and the cathodes to the bases of the first and second control transistors 8 and 10. The thermistor 13 is placed in the working volume of the heating device. A portion of the resistance in both arms of the resistive voltage divider 14 is shunted by diodes 15 and 16, the anodes of which are connected to the midpoint of the voltage divider. The device operates in the following way. When an alternating voltage is connected to the source 17, through the rectifying diode 7, the resistor 6 limiting resistor 6 and -control, current flows. Occur - dividing the supply voltage between them. Odiov | Through the resistive voltage divider 14, thermistor 13, diode 12, and the base-emitter circuit of the second control transistor 10, current flows. A diode 16 shunts a portion of the resistance of the resistive voltage divider 4, which reduces the voltage between the midpoint of the voltage divider and the emitter of the second control transistor 10. This voltage is almost equal to the voltage drop on t, resistor 13. The voltage between the collector and the second emitter the control transistor 10 is determined by the current through the thermistor 13, when the voltage between the collector and the emitter of the second control transistor 10 reaches the turn-on voltage of the distor 5, the latter is turned on, and iristor 2 and the heater 3, a current flows. In the next half-period, a rectifying diode 9 limiting the resistor 6 and the first control transistor 8 are flowing through the current. At the same time, through the resistive voltage divider 14, the thermistor 13, the diode 11, the base-emitter circuit of the first control 1-resistor 8, a current flows. A diode 15 shunts a portion of the resistance of the resistive voltage divider 14, which reduces the voltage drop across the thermistor 13c. The voltage between the collector and the emitter of the first control transistor 8 is determined by the current through the thermistor 13. When this voltage reaches the switching voltage of the distor 4, the last the reverse polarity current flows through and through the heater 3. When current flows on the heater 3, thermal power is released, under the action of which the temperature in the working volume of the heating device rises. The resistance of the thermistor 13 begins to decrease, and therefore, the voltage drop between the collector and the emitter of the first and second control transistors 8 and 10 decreases. The thyristor switch-on angle increases. The temperature rises in the working volume of the heating device until the maximum voltage between the collector and the emitter of the first and second control transistors B and. 10 will not become less than the switching voltage of dynistor 4 and 5. Thyristor 1 and 2 are not included. The current through the heating element does not leak. The temperature in the working volume of the heating device begins to decrease, and the resistance of the thermistor 13 increases. The voltage drop between the collector and the emitter of the first and second control transistors B and 10 reaches the switching voltage of dynistors 4 and 5. When they are turned on, thyristor 1 and 2 turn on, and through the heater flows

ток. Увеличение температуры в рабочем объеме нагревательного устройства вызывает уменьшение сопротирленил терморезистора 13, и весь процесс повтор етс .current. An increase in temperature in the working volume of the heating device causes a reduction in the co-tirlenylen of the thermistor 13, and the whole process is repeated.

Применение устройства дл  регулировани  температуры упрощает устройство , позволлйт просто управл ть с двум  тиристорами, включенными встречно-параллельно, с помощью одного терморезистора. При этом схема The use of a temperature control device simplifies the device, allowing it to be easily controlled with two thyristors connected in anti-parallel with a single thermistor. In this scheme

0 правлени  тиристорами не требует вторичного источника дл  питани  схемы управлени , трансформаторов, дл  гальванической разв зки цепей уп1эавлени  тиристорг ми. Схема управ5 лени  проста в изготовлении и малогабаритна . Терморезистор устройства не подвергаетс  большим тепловым перегрузкам , так как через него протекает только ток управлени  транзис0 торами.Thyristor control does not require a secondary source to power the control circuit, transformers, for the galvanic isolation of thyristor control circuits. The control scheme is simple to manufacture and compact. The thermistor of the device is not subjected to large thermal overloads, since only the transistor control current flows through it.

Введение шунтирующих диодов в делитель напр жени  позвол ет уменьшить падение напр жени  на терморезисторе , то также уменьшает перегрев терморезистора током управлени , про5 текающим через него.The introduction of shunt diodes into the voltage divider reduces the voltage drop across the thermistor, then also reduces the overheating of the thermistor by the control current flowing through it.

Кроме того, устройство дл  регулировани  температуры позвол ет примен ть терморезисторы с большим In addition, the device for temperature control allows the use of thermistors with a large

0 номинальным сопротивлением, а также вместо терморезистора в качестве датчика температуры - контактные термометры с током управлени  до 50-10 без изменени  схемы, что рас5 . шир ет область .применени  устройства.0 with a nominal resistance, and also instead of a thermistor as a temperature sensor, contact thermometers with a control current of up to 50-10 without changing the circuit that ras5. extends the scope of the device.

Claims (2)

1. Устройство дл  регулировани  1. Device for regulation 0 температуры, содержащее терморезистор, нагреват.ель, подключенный через встречно-параллельно включенные тиристоры к источнику переменного напр жени , и динисторы, подключенные 0 temperature, containing a thermistor, a heater, connected through anti-parallel thyristors connected to a source of alternating voltage, and dynistors connected 5 катодами к управл ющ 1м электродам тиристоров, с анодами, соединенными с катодами выпр мительных диодов через ограничивающий резистор друг к другу, причем эноды выпр мительных 5 cathodes to control 1m thyristor electrodes, with anodes connected to cathodes of rectifying diodes through a limiting resistor to each other, with rectifying enodes 0 диодов св заны с катодами тиристоров, отличающеес  тем, что, с целью упрощени , повышени  надежности и точности устройства, оно содержит подключенный между катодами 0 diodes are associated with thyristor cathodes, characterized in that, in order to simplify, increase the reliability and accuracy of the device, it contains connected between the cathodes 5 тиристоров резистивный делитель напр жени , первый и второй управл ющие транзисторы и диоды, подключенные катодами к базам управл ющих транзисторов , а анодами к терморезистору, другим концом св занному со средней 5 thyristors resistive voltage divider, first and second control transistors and diodes connected by cathodes to the bases of control transistors, and anodes to a thermistor, the other end connected to the middle 0 точкой делител  напр жени , причем эмиттеры первого и второго управл ющих транзисторов подключены к катодёпл тиристоров, а коллекторы - к ааодам дииисторов.0 is a voltage divider, the emitters of the first and second control transistors are connected to the cathode of thyristors, and the collectors are connected to aaodes of diistor. 2«Устройство по п. 1, о т л ичаюцеес  тем, что око содержит шунтир/юсцие диоды, подключенные параллельно одному из резисторов каждого плеча делител  напр жени .2 "The device according to claim 1, wherein the eye contains shuntyr / uscie diodes connected in parallel to one of the resistors of each arm of the voltage divider. Источники информации, прин тые во внимание при экспертизеSources of information taken into account in the examination 1.Патент Японии 48-3798,1. Japanese Patent 48-3798, кл. 54/7/1121, 54/7-С 122, опублик. 1973.cl. 54/7/1121, 54/7-С 122, published. 1973. 2.Авторское свидетельство СССР2. USSR author's certificate 317048, кл. G 05 D 23/24, опублик. 1970 (прототип). 317048, cl. G 05 D 23/24, published 1970 (prototype). -CZM-CD-CZM-CD /ЙГП/ PGI 1717