ДВУХПОЗИЦИОННЫЙ РЕГУЛЯТОР ТЕМПЕРАТУРЫ

Полезная модель относится к области электроники и может быть использована в промышленной электронике для поддержания заданной температуры. Устройство позволяет поддерживать температуру нагревательного элемента в заданных пределах, позволяет свести к минимуму создаваемые высокочастотные помехи.
Известен аналог предлагаемого регулятора (см. SU №1621740, G05D 23/19, 2006), где используется транзисторный усилитель и электромагнитное реле, контактами которого включается питание терморегулирующего элемента, принятый за прототип.
Недостатком аналога является то, что использование электромагнитного реле не позволяет синхронизировать подключение нагрузки с частотой питающей сети, что приводит к появлению высокочастотных помех засоряющих питающую сеть. Не высока долговечность контактов, коммутирующих нагрузку. Использование транзисторного усилителя мощности увеличивает габариты и усложняет настройку.
Задачей полезной модели являлось разработка прибора на современной элементной базе. Это позволило уменьшить габариты изделия, улучшить технологичность изготовления.
Для решения данной задачи предложен двухпозиционный регулятор температуры, содержащий силовой ключ, выполненный на симисторе, терморезистор с последовательно соединенным токозадающим резистором, подключенным к входу операционного усилителя, причем цепь обратной связи входного операционного усилителя подключена к источнику смещения равного напряжению на терморезисторе при минимальной рабочей температуре, а в цепи нагрузки переключение силового симистора осуществляется при нулевом напряжении.
Двухпозиционный регулятор температуры содержит силовой ключ, выполненный на симисторе. Терморезистор с последовательно соединенным токозадающим резистором, подключенным к входу операционного усилителя, в котором, с целью использования полного диапазона выходного напряжения входного операционного усилителя, его цепь обратной связи подключена к источнику смещения равного напряжению на терморезисторе при минимальной рабочей температуре. С целью создания минимальных помех в цепи нагрузки переключение силового симистора осуществляется при нулевом напряжении.
Для пояснения предполагаемого изобретения предложены следующие изображения:
На фиг.1 представлена схема входного каскада.
см
R1 - резистор, задающий ток через терморезистор. Так как температура меняется относительно медленно, то на входе стоит НЧ фильтр, выполненный на элементах R2, С2. На элементах R3, R4 выполнена отрицательная обратная связь, задающая коэффициент усиления входного каскада. U выбирается таким образом, чтобы при минимальной рабочей температуре выходное напряжение операционного усилители было около нуля. Коэффициент усиления входного каскада должен быть таким, чтобы при максимальной рабочей температуре выходное напряжение операционного усилители было около напряжения питания.
На фиг.2 представлена схема формирования уровня для индикатора «Работа».
1
2
На операционном усилителе DA собран повторитель напряжения, снимаемого с резистора, которым устанавливается рабочая температура. Выход операционного усилителя подключен к делителю напряжения на резисторах R1 R2. Непосредственно с выхода операционного усилителя напряжение U подается на компаратор, управляющий непосредственно включением нагрузки блока. Напряжение U, снимаемое с делителя напряжения, подается на компаратор, управляющий индикатором «Работа». Делитель подбирается таким образом, чтобы индикатор «Работа» включался чуть раньше начала работы компаратора управляющего включением нагрузки.
На фиг.3 изображена схема гальванической развязки силовых цепей и цепей регулировки.
В устройстве цепи управления и силовые цепи гальванически развязаны. Включение нагрузки происходит через оптосимистор VD. Момент включения синхронизирован с частотой питающей цепи и происходит при переходе напряжения через 0 В, что позволяет максимально снизить помехи, создаваемые устройством. Оптотранзистор VT стоит в канале контроля работоспособности устройства. Индикатор «Авария» загорается в том случае, когда питание нагрузки устройством выключено, но напряжение на ней присутствует.
Устройство работает следующим образом.
В качестве чувствительного элемента используется терморезистор. Ток, протекающий через терморезистор, практически не зависит от температуры, так как сопротивление терморезистора намного меньше токозадающего резистора, следовательно, напряжение на терморезисторе будет пропорционально температуре. Поскольку на терморезисторе могут наводиться помехи с работающего оборудования, сигнал с датчика поступает на НЧ фильтр и далее на входной усилитель, выполненный на операционном усилителе. Параметры входного усилителя подобраны таким образом, чтобы при сопротивлении терморезистора, соответствующего минимальной измеряемой температуре, выходное напряжение усилителя было ~0.5 В, а при сопротивлении терморезистора, соответствующего максимальной измеряемой температуре, выходное напряжение усилителя было близко к напряжению питания. Рабочая температура задается потенциометром, напряжение с которого после повторителя подается на компаратор. Компаратор сравнивает напряжение с входного усилителя и с повторителя и, если на входном усилителе оно больше, то выключается нагреватель. Для повышения надежности схема гальванически развязана с силовыми цепями. В гальванической развязке используется оптосимистор. В регуляторе имеется индикатор «Авария». Он загорается, если на нагрузке присутствует напряжение, а регулятор выключил напряжение. Напряжение с нагрузки через оптотранзистор подается на схему «И», к выходу которой подключен светодиод «Авария».
Предлагаемое устройство используется на заводе "Полимермаш" г.Боровичи.
Таким образом, предлагаемая полезная модель позволила повысить надежность, улучшить параметры и технологичность изготовления.