Электронный регулятор температуры

(51) С 0511 23119 НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНтР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОИ СОБСТВЕННОСТИ(71) Заявитель Научно-исследовательское республиканское унитарное предприятие НИИ средств автоматизации(72) Авторы Тюнин Юрий Петрович Линкевич Светлана Мироновна(73) Патентообладатель Научно-исследовательское республиканское унитарное предприятие НИИ средств автоматизации (ВУ)Электронный регулятор температуры, содержащий последовательно соединенные термочувствительный мост, компаратор и ключевой элемент, а также конденсатор фильтра питания, включенный параллельно входам питания термочувствительного моста и компаратора, отличающийся тем, что содержит ключ сопряжения, силовой ключ, согласуюЩую цепочку в виде последовательно соединенных резистора и диода, стабилитрон,диод фильтра питания, первый и второй ограничительные резисторы, диод защиты, а также входную Шину питания 11 пит и выходную Шину НАГРУЗКА, при этом силовойключ подключен по схеме с общим коллектором К входной шине питания 11 пит, вход силового ключа через ключ сопряжения соединен с выходом ключевого элемента, выход силового ключа через первый ограничительный резистор соединен с анодом диода защиты и через согласующую цепочку с катодом стабилитрона, который через второй ограничительнь 1 й резистор соединен с входной шиной питания 11 пит и через диод фильтра питания - с первым выводом конденсатора фильтра питания, второй вывод которого соединен с анодом стабилитрона и анодом диода защиты, катод которого соединен с вь 1 ходной шиной НАГРУЗКА.Изобретение относится к автоматике, в частности к устройствам для регулирования температуры, и может быть использовано в качестве электронного токового датчика температуры релейного типа в системе автоматического регулирования температуры воздуха с последовательной схемой подключения к сети питания постоянного тока (системах автоматического регулирования температуры), например, в салонах пассажирских вагонов электропоездов.Известен электромеханический датчик-реле температуры ТЖ-В 1, используемый в качестве командного устройства в системе автоматического регулирования температуры в салонах пассажирских вагонов электропоездов и обеспечивающий коммутацию через свою контактную пару напряжения источника питания постоянного тока на нагрузку (катушку управления исполнительного контактора).К недостаткам электромеханического датчика-реле температуры относятся сложность конструкции и большой удельный вес в ее составе цветных металлов, в том числе и меди наличие термосистемы с жидким наполнителем сложность настройки механической контактной группы на срабатывание при заданной температуре большая инерционность срабатывания датчика.Наиболее близким решением по отношению к заявляемому является устройство для регулирования температуры 2.Устройство содержит последовательно соединенные термочувствительный мост, компаратор, ключевой элемент, а также конденсатор фильтра питания, включенный параллельно входам питания термочувствительного моста и компаратора.Питание устройства осуществляется от сети переменного тока по параллельной схеме,а схемное решение силовой части устройства реализовано на элементах, предназначенных для работы с переменным током.Прототип невозможно применить в системе автоматического регулирования температуры в салонах пассажирских вагонов электропоездов, так как ее структура предполагает подключение устройства к сети питания постоянного тока по последовательной схеме,при этом устройство должно управлять исполнительным контактором системы, что требует в схемном решении силовой части устройства применения элементов, работающих от постоянного тока.В основу изобретения положена задача создания электронного регулятора температуры, адаптированного для применения в системе автоматического регулирования температуры в салонах вагонов электропоездов без изменения трассировки электрических цепей вагонов и обеспечивающего повышение качества эксплуатационных параметров и надежности системы в целом.Предлагаемое техническое решение адаптирует прототип для применения в системе автоматического регулирования температуры за счет ввода схемы, выполняющей одновременно функцию взвешенного источника питания, включенного в сеть питания постоянного тока, для обслуживания термочувствительного моста и компаратора, а также функцию силового ключа для управления исполнительным контактором системы.Сущность Изобретения состоит в том, что в электронный регулятор температуры, содержащий последовательно соединенные термочувствительный мост, компаратор и ключевой элемент, а также конденсатор фильтра питания, включенный параллельно входам питания термочувствительного моста и компаратора, введены ключ сопряжения, силовой ключ, согласующая Цепочка в виде последовательно соединенных резистора и диода, стабилитрон, диод фильтра питания, первый и второй ограничительные резисторы, диод защиты, а также входная щина питания 11 пит и выходная щина НАГРУЗКА, при этом силовой ключ подключен по схеме с общим коллектором к входной Шине питания 11 пит, вход силового ключа через ключ сопряжения соединен с выходом ключевого элемента, выход силового ключа соединен через первый ограничительный резистор с анодом диода защиты и через согласующую Цепочку - с катодом стабилитрона, который через второй ограничительный резистор соединен с входной Шиной питания 11 пит и через диод фильтра питания - с первым выводом конденсатора фильтра питания, второй вывод которого соединен с анодом стабилитрона и анодом диода защиты, катод которого соединен с выходной Шиной НАГРУЗКА.На фиг. 1 представлена схема электронного регулятора температуры.На фиг. 2 приведен пример использования электронного регулятора температуры в составе системы автоматического регулирования температуры.Электронный регулятор температуры содержит последовательно соединенные термочувствительный мост 1, компаратор 2, ключевой элемент 3, конденсатор 4 фильтра питания, включенный параллельно входам питания термочувствительного моста 1 и компаратора 2, а также ключ 5 сопряжения, силовой ключ 6, согласующую Цепочку 7 в виде последовательно соединенных резистора 8 и диода 9, стабилитрон 10, диод 11 фильтра питания, первый и второй ограничительные резисторы 12, 13, диод 14 защиты,входную Шину 15 питания 11 пит, выходную Шину 16 НАГРУЗКА, при этом силовой ключ 6 выполнен на транзисторе 17 и подключен по схеме с общим коллектором через резистор 18 к входной Шине 15 питания 11 пит, параллельно резистору 18 подключен единичный индикатор 19, анод которого соединен с входной Шиной 15 питания 11 пит.База транзистора 17 через резистор 20 (вход силового ключа 6) соединена с коллектором транзистора 21 (выходом ключа 5 сопряжения), переход база-эмиттер транзистора 17 защунтирован резистором 22, а эмиттер транзистора 17 (выход силового ключа 6) через первый ограничительный резистор 12 соединен с анодом диода 14 защиты и через согласующую Цепочку 7 - с катодом стабилитрона 10, который через второй ограничительный резистор 13 соединен с входной Шиной 15 питания 11 пит и через диод 11 фильтра питания - с первым выводом конденсатора 4 фильтра питания, второй вывод которого соединен с анодом стабилитрона 10 и анодом диода 14 защиты, катод которого соединен с выходной Шиной 16 НАГРУЗКА.Ключ 5 сопряжения выполнен на транзисторе 21 и подключен по схеме с общим эмиттером к входной Шине 15 питания 11 пит, переход база-эмиттер транзистора 21 защунтирован резистором 23, при этом база транзистора 21 через резистор 24 (вход ключа 5 сопряжения) соединена с выходом ключевого элемента 3.При использовании в системе электронный регулятор температуры подключается последовательно с нагрузкой (катушкой 25 управления исполнительного контактора 26) к источнику питания 27 постоянного тока. ТЭНы 28, осуществляющие обогрев воздуха в салонах вагонов, подключаются через контакт 29 исполнительного контактора 26 к силовой сети.Электронный регулятор температуры работает следующим образом.При подаче напряжения питания постоянного тока электронный регулятор может на ходиться в зависимости от температуры окружающего воздуха в состоянии ВКЛЮЧЕНО либо в состоянии ВЫКЛЮЧЕНО.При температуре окружающего воздуха ниже заданной термочувствительным мостом 1 электронный регулятор устанавливается в состояние ВКЛЮЧЕНО.В этом случае на термозависимом выходе термочувствительного моста 1 присутствует напряжение, обеспечивающее формирование на выходе компаратора 2 высокого уровня напряжения, ключевой элемент 3 открывается, что обеспечивает открытое состояние транзистора 21 ключа 5 сопряжения и соответственно - открытое состояние транзистора 17 силового ключа 6.Открытый силовой ключ 6 коммутирует ток через первый ограничительный резистор 12 и параллельно подключенную к резистору 12 цепь, образованную согласующей цепочкой 7 и стабилитроном 10. Далее ток протекает через диод 14 защиты в выходную щину 16 НАГРУ 3 КА и через нагрузку (катущку 25 управления исполнительного контактора 26) замыкается на источнике питания 27, вызывая включение исполнительного контактора 26.Исполнительный контактор 26 включает ТЭНы 28, обеспечивая тем самым нагрев воздуха.В этом случае часть тока, протекающая через стабилитрон 10, формирует стабилизированное напряжение питания, поступающее через диод 11 фильтра питания на конденсатор 4 фильтра питания, а также на термочувствительный мост 1 и компаратор 2, а напряжение,выделяемое на резисторе 18, вызывает свечение единичного индикатора 19, что сигнализирует о включенном состоянии электронного регулятора.Как только температура окружающего воздуха достигнет заданного значения электронный регулятор устанавливается в состояние ВЫКЛЮЧЕНО.В этом случае уровень напряжения на термозависимом выходе термочувствительного моста 1 достигает порога, заданного термочувствительным мостом 1, при этом компаратор 2 меняет свое состояние, формируя на своем выходе низкий уровень напряжения, ключевой элемент 3 закрывается, что обеспечивает переключение в закрытое состояние транзистора 21 ключа 5 сопряжения и соответственно переключение в закрытое состояние транзистора 17 силового ключа 6 и выключение единичного индикатора 19. Отсутствие свечения единичного индикатора 19 сигнализирует о выключенном состоянии электронного регулятора.При закрытом состоянии силового ключа 6 ток протекает через последовательную цепь, образованную вторым ограничительным резистором 13, стабилитроном 10 и диодом 14 защиты, в выходную щину 16 НАГРУЗКА и далее через нагрузку (катущку 25 управления исполнительного контактора 26) замыкается на источнике питания 27.В этом случае ток, протекая через стабилитрон 10, формирует стабилизированное напряжение питания электронного регулятора, а величина тока, протекающего через нагрузку(катущку 25 управления исполнительного контактора 26), ограничена вторым ограничительным резистором 13 и недостаточна для удержания исполнительного контактора 26 во включенном состоянии, что приводит к выключению исполнительного контактора 26, отключению ТЭНов 28 и прекращению нагрева воздуха.Далее процесс регулирования температуры повторяется.Конструкция предлагаемого электронного регулятора температуры представляет собой плату управления, помещенную в металлический корпус, имеющий ряд отверстий для вентиляции воздуха у термочувствительного элемента.Предлагаемое техническое рещение позволяет произвести замену морально устаревщих устройств для регулирования температуры, используемых в салонах пассажирских электропоездов, без изменения существующей трассировки электрических цепей вагонов,а также позволяет повысить качество эксплуатационных параметров и надежность системы автоматического регулирования температуры.