Импульсный стабилизатор температуры — SU 407293 (original) (raw)
) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ Союз СоветскСоциалистицескихРеспублик К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Зависимое от авт. свидетельстваМ. Кл. 6 05 с 1 23/19 Заявлено 11.Х.1971 ( 1704943/18-24) с присоединением заявкиПриоритет Государственный комитет Совета Министров СССР во делам изооретений и открытийЗаявитель Институт технической теплофизики АН Украинской ССР ИМПУЛЬСНЫЙ СТАБИЛИЗАТОР ТЕМПЕРАТУРЫ Изобретение относится к классу устройств, осуществляющих стабилизацию температуры объекта путем автоматического регулирования подводимой на нагрев электрической мощности. Устройства такого типа находят широкое применение в измерительной технике.Известны устройства, в которых стабилизация температуры осуществляется путем автоматического изменения длительности импульсов питания нагревателя, имеющих постоянную амплитуду. В некоторых подобных устройствах сигнал обратной связи с измерительной диагонали моста подается на вход усилителя разбаланса через разделительный трансформатор. Такие стабилизаторы обладают высокой точностью, однако наличие индуктивных и емкостных межкаскадных связей обуславливает малый запас устойчивости и склонность к самовозбуждению, что сужает область их применения.Схемы, не имеющие реактивных элементов, обладают большой простотой и, главное, высокой устойчивостью в работе. Это достигается непосредственным подключением перехода база-эмиттер входного транзистора усилителя к измерительной диагонали моста. Главным недостатком этих устройств является низкая температурная стабильность, поскольку пороговое напряжение эмиттерного перехода транзистора существенно зависит от температуры окружающей среды, В особенности влияет на стабильность всего устройства дрейф входного каскада.С целью повышения стабильности и устойчивости работы стабилизатора температуры при одновременном упрощении его схемного решения измерительная диагональ моста подключена к базам транзисторов противоположного типа проводимости, эмпттеры которых через резисторы соединены с противолежащими точками диагонали питания, а коллекторы соединены вместе и подключены к базе управляющего транзистора.15 В результате такого включения входнаяцепь управляющего транзистора оказывается подключенной к источнику тока, величина которого пропорциональна сигналу разбаланса 20 моста, а полярность зависит от знака этогоразбаланса. Поэтому температурный дрейф порогового напряжения эмиттерных переходов управляющего и регулирующего транзисторов не оказывает влияния на общую стабильность 25 устройства, величина которой зависит в этомслучае от степени идентичности характеристик транзисторов, включенных в измерительную диагональ моста. При полной идентичности характеристик этих транзисторов пх тем пературный дрейф взаимно компенсируется.Предмет изобретения40Импульсный стабилизатор температуры, содержащий чувствительный мост, в одно из плеч которого включен термометр сопротивления, диагональ питания моста подключена к 45 источнику питания через коллекторный переход регулирующего транзистора, управляющий транзистор противоположного типа проводимости, коллектор которого соединен с базой регулирующего транзистора, а эмиттер че рез стабилитрон подключен к источнику питания, отличающийся тем, что, с целью повышения стабильности схемы при изменении температуры окружающей среды и обеспечения ее устойчивой работы, в измерительную 55 диагональ моста включены базы транзисторовпротивоположного типа проводимости, эмиттеры их подключены через резисторы к диагонали питания моста, а точка соединения коллекторов этих транзисторов подключена к ба зе управляющего транзистора. На чертеже приведена схема предлагаемого импульсного стабилизатора температуры.Устройство содержит термочувствительныймост, в плечи которого включены резисторы1 - 3, и чувствительный элемент - термометрсопротивления 4. Любой из резисторов 1 - 3может быть использован для задания требуемой температуры обьекта. Приведенная схема рассчитана на применение в качестве термоаномометра термохимического датчика, оптического пирометра и др. устройств, в которых функции нагревателя и термометра сопротивления выполняет одна и та же металлическая спираль, Для устройств, в которыхуказанные функции выполняются отдельнымиспиралями (например, термостаты и микротермостаты), нагреватель (на схеме не показан), может быть подключен, например, кдиагонали питания моста непосредственноили через усилитель мощности.К измерительной диагонали моста подключены базы транзисторов 5 и 6 противоположного типа проводимости, входными сигналамидля которых являются падения напряжениясоответственно на резисторах 1 и 3 моста.Для повышения стабильности устройства иуменьшения влияния разброса параметровтранзисторов 5 и 6 в их эмиттерные цепи введены равные по величине резисторы 7 и 8.Коллекторы указанных транзисторов соединены вместе и подключены к базе управляющего транзистора 9. Потенциальное согласование входной цепи транзистора 9 с коллекторными цепями транзисторов 5 и 6 осуществляется за счет стабилитрона 10, рабочий режим которого задается резистором смещения 11,Коллектор управляющего транзистора 9 через ограничительный резистор 12 подключенк базовой цепи регулирующего транзистора13, коммутирующего напряжение питания моста.Запуск схемы производится короткими зоцдирующими импульсами, периодически поступающими на клемму з.Устройство работает следующим образом.В исходном состоянии температура объектаравна заданной, мост сбалансирован, падениянапряжения на резисторах 1 и 3 равны, поэтому коллекторные токи транзисторов 5 и 6 одинаковы, а базовый ток управляющего транзистора 9, являющийся разностью указанныхтоков, равен нулю. Таким образом, балансумоста соответствует выключенное состояниедатчика: управляющий 9 и регулирующий 13транзисторы заперты, а измерительный мостотсоединен от источника питания (Е), Питание мосту в этом состоянии подается лишь навремя весьма коротких (т=10 - 20 м/сек),зондирующих импульсов. Однако разогревом объекта за время действия зондирующих импульсов можно пренебречь, поскольку скважность их выбирается достаточно высокой,По мере остывания объекта сопротивлениетермометра сопротивления, контролирующего его температуру, уменьшается и баланс моста нарушается. При определенной минималь ной температуре разбаланс моста становитсядостаточным для фиксации включенного сос тояния регулирующего транзистора. При этомпосле поступления очередного запускающего импульса падение напряжения на резисторе 3 оказывается больше, чем на резисторе 1, поэтому коллекторный ток транзистора 6 боль ше, чем у транзистора 5. Поскольку транзисторы 5 и 6 имеют большое внутреннее (выходное) сопротивление, разница их коллекторных токов поступает в базовую цепь управляющего транзистора 9 и открывает его.20 В свою очередь, коллекторный ток транзистора 9 протекает через базовый переход регулирующего транзистора 13 - транзистор 13 полностью открывается и через его коллекторный переход напряжение источника (Е) 25 гитания поступает на диагональ питания моста, После снятия зондирующего импульса открытое состояние схемы фиксируется цепью обратной связи и сохраняется до тех пор, пока объект вновь не нагреется до заданной 30 температуры. При ее достижении схема автоматически возвращается в исходное (запертое) состояние, поскольку при этом мост сбалансирован и сигнал обратной связи равен нулю.35 Процесс регулирования температуры повторяется при поступлении следующего зондирующего импульса.Птенцовасова Корректор Т. Добровольская ставитель ехред Е. Подписв СССР 087ного комитетаизобретений и