172899. lajstromszámú szabadalom • Készülék növényi magvak csírázóképességének, mikroszervezetek életképességének és fejlődésének vizsgálatára, tetszőleges hőmérséklettartományban, lineáris hőeloszlás mellett
7 172899 8 szabályozó áramkör, amely referencia feszültségfonást, műveleti erősítőt és teljesítményerősítőt tartalmaz, a 7 kivezetésén keresztül van a készülék testéhez kötve, amely földelve is van. A 22 ellenállás a 25 kapcsolótranzisztor zárt állapotát biztosítja a fűtés kikapcsolt állásában. A 17 ellenállásból és 19 potendóméterből épült feszültségosztó, és a 16 ellenállásból és Ge pnp 18 tranzisztorból épült feszültségosztó hídkapcsolást képez, amelynek telepágát az Sz szabályozó áramkör 6 referenciafeszültség kimenete táplálja, mérőágát az Sz szabályozó áramkör műveleti erősítőjének 4 és 5 bemenetére kapcsolódik, amely előjeles különbséget képez, az így kapott hibajelet felerősíti, és az Sz szabályozó áramkör teljesítmény erősítőjének kimenetén, valamint a 20 ellenálláson és 21 Zener-diódán keresztül kapcsolja a 25 kapcsolótranzisztort. A 25 kapcsolótranzisztor kollektorkörébe kötött világító 24 diódán és 23 ellenálláson áram indul meg, ez kinyitja a Si 27 teljesítménytranzisztort, amelynek kollektora közvetlenül a 103 hőgradienslap melegítendő végére van szerelve, amelyet kollektordisszipációjával fűt. A világító 24 dióda egyúttal jelzi a fűtés bekapcsolt állapotát is. A fűtés mindaddig tart, amíg az Si 27 teljesítménytranzisztor a 103 hőgradienslapot és a rászerelt hőérzékelő Ge pnp 18 tranzisztort a beállított hőmérsékletre melegíti, ekkor a hídkapcsolás kiegyenlítődik, a hibafeszültség zérus lesz, és a 25 kapcsolótranzisztor és Si 27 teljesítménytranzisztor nem kap vezérlő jelet, a fűtés megszűnik, a világitó 24 dióda kialszik. A 128 fűtésszabályozó hőérzékelőként egy germánium, illetve szilícium alapanyagú tranzisztor kollektorbázis pn átmenetének hőokozta maradékáram változását használja fel a hőmérsékletváltozás érzékelésére. Ez az alkalmazás a tranzisztoroknál áramkörileg szokatlan és újszerű, amely igen nagypontosságú hőszabályozást tesz lehetővé, mert a tranzisztor maradékáram változásának hőmérsékleti tényezője germániumra kb. 10,5%/C°, szilíciumra kb. 15,3%/C0, ez az érték a szokásosan hőmérséklet érzékelésre alkalmazott ellenálláshőmérő anyagokra pl. platinára 0,387%/C°, nikkelre 0,634%/C0. Ez az érték az ellenállás értékét meghatározó függvény kifejezés exponenciális részének kitevőjében szerepel, tehát a hőmérséklettől igen élesen változik. A germánium tranzisztorok hőokozta maradékáram változása egyébként a tranzisztorok erősítőkén ti alkalmazásánál olyan hátrányt jelentett, hogy a gyakorlatban jelenleg korszerűnek tartott áramkörökből teljesen kiszorították azokat a szilíciumtranzisztorok. A hőmérséklet érzékelésénél külön felhasználható az a tény, hogy a hőérzékelő tranzisztor. Mivel a germánium tranzisztor kollektorbázis visszárama a hőmérséklet függvényében igen meredeken változik, ez kb. 50 C* környezetében ad kényelmesen kezelhető értékű áramot. (100 mikroamper nagyságrendbe esik az alkalmazott germánium teljesítménytranzisztor esetében), de ez az érték 0C° környezetében már.igen kicsi - és Így nehezen kezelhető, zavarérzékeny - lenne, ezért a 127 hűtésszabályozó hőérzékélőjénél a Ge 18 pnp tranzisztor kollektor-emitter körét kötjük be, a bázis pedig szabadon hagyva .levegőben lóg”, ezáltal a tranzisztor a saját kollektorbázis visszáramát felerősíti, és így ismét kényelmesen kezelhető 100 mikroamper nagyságrendű áramot kapjuk. A 128 fűtésszabályozó kényelmesen felépíthető pl. egy olyan integrált áramkörrel, amelyikben a hőmérsékletérzékelő híd táplálására szolgáló feszültségforrás, a különbségképző céljára is alkalmas differenciál bemenetű műveleti erősítő, és teljesítmény erősítésére alkalmas tranzisztorok vannak. A 127 hűtésszabályozó kapcsolását az 5. ábra szemlélteti. Ez az áramkör a 128 fűtésszabályozóhoz hasonló felépítésű, azzal a különbséggel, hogy: a) A hőérzékelő Ge pnp 18 tranzisztornak a kollektor-emitter körét használja fel a kollektorbázis helyett, az előbbi okokból. b) A műveleti erősítő két bemenetét felcserélve kell a hídáramkörre kötni, mert a 16 ellenállásból és Ge pnp 18 tranzisztorból épült feszültségosztó a hőmérséklet növelésére egyre csökkenő jelet ad, és a hűtésre így alakulnak ki a helyes fázisviszonyok. Úgy is magyarázható, hogy itt a bekapcsolás nem fűtést, hanem hűtést eredményez, ezért kell a műveleti erősítő bemenetén polaritást cserélni. c) A beavatkozó 31 és 32 Peltier-elemek az Sz szabályozó áramkör teljesítményerősítői ének 9 kimenetére kötött 20, 22, 23, 26, 28, 30 ellenállások, 21 Zener-dióda, 24 világító dióda, 25, kapcsolótranzisztor, 27 és 29 teljesítménytranzisztorok segítségével kapcsolódnak be. A 29 teljesítménytranzisztor és a 28, 30 ellenállások beiktatására a Peltier-elemek nagyobb áramfelvétele miatt van szükség. A 127 hűtésszabályozó beavatkozó jele nem kizárólag a 31 és 32 Peltier-elemek be- és kikapcsolására alkalmas, hanem pl. abszorpciós hűtőaggregátot is kapcsolhat, megfelelő kapcsolóeszköz (pl. jelfogó, tirisztor) közbeiktatásával. Hasonlóképpen a 128 fűtésszabályozó beavatkozó jelével egyéb fűtőeszközt is kapcsolhatunk. A végpont hőmérséklet értékének hitelesítése a 19 potencióméterrel végezhető. A 127 hűtésszabályozó bekapcsolását itt is a 24 világító dióda jelzi. A készülék beállítható 0 C° közeli, illetve 60 C° közötti végponthőmérsékletekre, és ezen tartományon belül kiválasztás szerinti hőmérséklettartományra, így pl. 20 C° és 35 C° végponthőmérsékletekre, miáltal a mérési tartomány léptéke és leolvasási pontossága megnövelhető. Ezen beállítás a 19 potendóméterekkel végezhető el kisebb határok közötti hőmérséklet módosításra. Nagyobb mértékű hőmérséklet módosítás a 16 és 17 ellenállások változtatásával hajtható végre. A 127 hűtésszabályozó végpontját magasabb hőmérsékletre, pl. 20C°-ra választott alkalmazási kivánalom esette a hőmérsékletéizéke] ő Ge pop 18 tranzisztor gyártási szórása miatt szükségessé válhat annak bázis-emitter körét rövidre zárni a 128 fűtésszabályozó ismertetésében leírtak (lásd 4. oldal, 7. hasáb utolsó bek.) alapján. 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 4
