устройство для регулирования температуры

Формула изобретения

УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕГУЛИРОВАНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ, содержащее задающий и термочувствительный делители напряжения, выходами связанные с входами компаратора, ограничитель напряжения, диодный мост, а также силовой симистор, включенный в сеть переменного тока последовательно с нагревателем, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности, в него введены первый транзисторный ключ, включенный между выходом компаратора и соответствующим выводом выходной диагонали диодного моста, второй транзисторный ключ, включенный в выходную диагональ диодного моста, причем управляющий вход второго транзисторного ключа подсоединен к выходу компаратора, управляющий вход первого транзисторного ключа - к первому выходу ограничителя напряжения, а компаратор, задающий и термочувствительный делители напряжения по питанию подключены к второму выходу ограничителя напряжения, включенного в выходную диагональ диодного моста, входная диагональ которого включена между управляющим электродом и анодом силового симистора.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к системам регулирования неэлектрических величин, а более конкретно к устройствам для регулирования температуры и может быть использовано в промышленности и в бытовой аппаратуре (например, в электроутюгах).

Известно устройство для регулирования температуры [1], характеризующееся нагревательным элементом, диодным мостом, силовым тиристором, резистором, двумя стабилитронами, промежуточным тиристором, ограничительным диодом, ограничительным резистором и термочувствительным мостом. Недостатком известного устройства является низкая надежность из-за применения мощных силовых диодов Д2-Д5 и повышенные коммутационные помехи.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому устройству является устройство для регулирования температуры (прототип), содержащее источник пульсирующего напряжения (диодный мост или понижающий трансформатор с диодным мостом), ограничитель напряжения, термочувствительный и задающий делители напряжения, компаратор и силовой оптосимистор [2].

При использовании в качестве источника пульсирующего напряжения понижающего трансформатора с диодным мостом, при котором становится возможным применение отечественных операционных усилителей, резко ухудшаются габаритно-массовые характеристики устройства. При применении же в качестве источника пульсирующего напряжения диодного моста на выход компаратора, когда он закрыт, подается пульсирующее напряжение, величина которого может составлять до 338 В (240 В х 1,41 = 338 В), при этом резко снижается надежность устройства в целом. Отечественной промышленностью такие компараторы или операционные усилители, применяемые в качестве компаратора, не выпускаются. Кроме того, в прототипе используются электрорадиоэлементы (оптосимистор), не освоенные отечественной промышленностью.

Целью изобретения является повышение надежности устройства.

Указанная цель достигается тем, что в устройство для регулирования температуры, содержащее задающий и термочувствительный делители напряжения, выходами связанные со входами компаратора, ограничитель напряжения, диодный мост, силовой симистор, введены первый транзисторный ключ, включенный между выходом компаратора и отрицательным выводом диодного моста, а вход подключен к первому выходу ограничителя напряжения, второй транзисторный ключ, включенный между положительным и отрицательным выводами диодного моста, а вход подсоединен к выходу компаратора, причем компаратор, задающий и термочувствительный делители напряжения запитаны от второго выхода ограничителя напряжения, включенного в диагонали диодного моста, который включен между управляющим электродом и анодом силового симистора.

Сопоставительный анализ с прототипом показывает, что предлагаемое устройство для регулирования температуры отличается от прототипа схемой включения компаратора (в качестве компаратора применен дифференциальный усилитель), задающего делителя напряжения, диодного моста, введением двух транзисторных ключей, применением вместо оптосимистора обыкновенного симистора, схемой ограничителя напряжения.

На чертеже представлена принципиальная электрическая схема устройства для регулирования температуры.

Устройство для регулирования температуры содержит нагреватель 1, который через симистор 2 включен в сеть переменного тока 220 В, диодный мост 3, включенный между управляющим электродом и анодом симистора, ограничитель напряжения 4, включенный в диагональ диодного моста и служащий для питания задающего делителя напряжения 5, компаратора 6 и термозависимого делителя напряжения 7, первый транзисторный ключ 8, включенный между выходом компаратора и отрицательным выводом диодного моста, второй транзисторный ключ 9, включенный в диагональ диодного моста.

Устройство для регулирования температуры работает следующим образом. При включении питания 200 В в начальный момент симистор 2 закрыт и его управляющий ток, протекающий через управляющий электрод, выпрямляется на диодном мосте 3 и через ограничитель напряжения 4 запитывает задающий 5 и термочувствительный 7 делитель напряжения, компаратор 6. В начальный момент сопротивление терморезистора большое, поэтому напряжение на неинвертирующем входе компаратора 6 больше, чем на инвертирующем входе, что вызывает срабатывание компаратора 6, который в свою очередь вызывает включение второго транзисторного ключа 9. Когда управляющий ток симистора 2 достигает тока включения, симистор включается, а его выключение происходит когда напряжение в сети уменьшается до нуля. В дальнейшем процесс повторяется. Для того, чтобы исключить включение симистора при мгновенных напряжениях в сети более 30 В (угол включения составляет не более 6^о) в устройство для регулирования температуры введен первый транзисторный ключ 8, который срабатывает при напряжении 25-30 В. При срабатывании транзисторного ключа 8 блокируется срабатывание транзисторного ключа 9, а следовательно и включение симистора 2, что исключает возникновение коммутационных радиопомех. С увеличением температуры сопротивление терморезистора уменьшается и когда напряжение на неинвертирующем входе становится меньше, чем на инвертирующем входе, транзисторный ключ запирается и включение симистора становится невозможным. При этом нагреватель 1, а следовательно и терморезистор начинают остывать, его сопротивление начинает увеличиваться, а следовательно увеличивается и напряжение на неинвертирующем входе. Когда напряжение на неинвертирующем входе станет больше, чем на инвертирующем входе срабатывает компаратор 6, транзисторный ключ 9, и включается симистор 2. В дальнейшем процессе повторяется.

Внедрение данного изобретения позволяет значительно повысить надежность устройства для регулирования температуры и дает возможность его реализации на элементной базе отечественного производства без ухудшения технических характеристик.