Устройство для термостатирования

 

Союз Советских

Социапистических

Республик (11) 1001036 (61).Дополнительное к авт. свид-ву(22)Заявлено 01,04.81 (21) 3267740/18-24 с присоединением заявки М (23) ПрноритетОпубликовано 28. 02. 83 Бюллетень _#_e 8 (51)М. Кл.

С 05 Р 23/30

Гасударственный комитет

СССР де делам оэобретеннй н открытий (53) УДК б21.555 (088.8) 3ата опубликования описания 28 . 02 . 83 р

В. П. Шварц, С. И. Лабжинский, E. И. Гольдштейн и В. В. Кольцов (72) Авторы изобретения

Томский институт автоматизированных систем. управления и радиоэлектроники и Специальйое-:=. конструкторско-технологическое бюро научного приборостроения (71) Зая вит ели (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ТЕРМОСТАТИРОВАНИЯ

Изобретение относится к холодильной технике, в частности к технике термоэлектрического охлаждения, и может быть применено в термоэлектрических термостати5 рующих устройствах, используемых для улучшения условий работы элементов электронных схем, работающих в различных объектах метрологии, измерительной техники и т.д.

Известно устройство для термо- статирования, содержащее теплоизолированную камеру и размещенные в ней первую термобатарею (источник тепла-холода), подключенную к блоку питания, и датчик температуры, выполненный в виде упругого термочувствительного элемента (сильфона), установленный с одной стороны на плоскости холодных спаев термобата- 20 реи, а с другой - на теплоизолированной камере 11).

Недостатком ук занного устройства для термостатирования является использование для регулирования температуры механического элемента (сильфона), что вызывает дополнительную погрешность термостатирования, связанную с зависимостью упругих свойств сильфона от температуры.

Кроме того, наличие сильфона не позволяет существенно уменьшить габари ты микротермостата и вызывает сложности при его настройке и регулировке на различные температуры, а также не позволяет использовать устройство для термостатирования в условиях ударных и вибрационйых нагрузок.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является устройство для термостати- . рования, содержащее теплоизолированную камеру и размещенную в ней первую термобатарею (источник тепла-холода), подключенную к блоку питания, вторую термобатарею (регулятор

3 1001rj температуры), являющуюся одной иэ стенок камеры, и датчик температурытермочувствительный контакт напрлмер, микропереключатель, расположенный вблизи объекта термостати- 5 рования. Регулирование температуры статлрования производят путем переключения второй термобатареи из режима холостого хода в режим короткого замыкания. При этом термическое сопротивление второй термобатареи изменяется и температура в камере принимает заданное значение.

Ввиду отказа от использования сильфона, это устройство, по сравне" нию с аналогом, позволяет снизить трудоемкость регулирования температур статиоования, расширить объем использования устройства и условиях вибрационных нагрузок(2).

26

Однако в названном устройстве ис пользуют релейный режим работы термобатареи — регулятора температуры р который не позволяет обеспечить высокую точность термостабилизации. 2s

Кроме того, применение в качестве датчика температуры механического переключателя не позволяет достигнуть существенного повышения точности регулирования температуры, так как микропереключатель обладает значительной инерционностью, заложенной в его конструкции, и не дает возможности снизить габариты микротермостата.

Наличие механических связей и обусловленная этим недостаточно высокая точность регулирования температуры термостатирования и большие габариты являются общими признаками микротермостатов, в которых регулирование температуры производится без изменения тока питания первой термобатареи - источника тепла-холода.

Цель изобретения - повышение точности термостатирования, долговечности и надежности устройства.

Поставленная цель достигается тем что в известном устройстве, содержащем теплоизолированную камеру и размещенные в ней первую термобатарею, подключенную к блоку питания, датчик температуры и вторую термобатарею — регулятор температуры, вто- >> ра", термобатарея установлена на первом тепловыравнивающем элементе, закрепленном на плоскости горячих спаев первой термобатареи, на плоскости холодных спаев которой установлен второй тепловыравнивающий элемент, на котором размещен датчик температуры, выполненный в виде терморезистора с отрицательным температурным коэффициентом электрического сопротивления, подключенный к второй термобатарее.

Такие выполнение устройства обеспечивает при отклонении температуры в камере от заданной изменение электросопротивления датчика температурытерморезистора, соединенного с второй термобатареей — регулятором температуры. При этом тепловое сопротивление последней изменится,что вызовет изменение температуры первой термобатареи источника тепла(холода) и тем самым, обеспечит плавное пропорциональное регулирование температуры статирования объекта без изменения тока питания первой термобатареи, следовательно повысит точность регулирования температуры. В связи с отсутствием перемещающихся механических узлов устройства снижаются его габариты, масса и повышаются долговечность и надежность.

На чертеже представлена схема устройства.

Устройство для термостатирования состоит из твплоизолированной камеры 1, первой термобатареи 2 источника тепла (холода), второй термобатареи 3 - регулятора температуры, установленной на первом тепловыравнивающем элементе ч, закрепленном на плоскости горячих спаев первой термобатареи 2, на плоскости холодных спаев которой установлен второй тепловыравнивающий элемент

5, на котором размещен объект 6 термостатирования и датчик 7 температуры, выполненный в виде терморезистора с отрицательным температурным коэффициентом электрического сопротивления и подключенный к выводам второй термобатареи 3 теплоотвод 8 и .блок 9 питания.

Устройство работает следующим образом.

При включении устройства на первую термобатарею 2 подается ток от источника 9 питания, обеспечивающий максимальную холодопроизводительность(при самой высокой температуре окружающей среды 1. Объект б термостатирования

5 10010 и установленный в тепловом контакте с ним датчик 7 температуры, в качестве которого применен терморезистор с отрицательным температурным коэффициентом электросопротивления, расположенные на втором тепловыравнивающем элементе 5, охлаждаются.

При этом горячие спаи первой термобатареи 2 нагоеваются и между спаями второй термобатареи 3,находящейся 10 в тепловом контакте с одной стороны с горячими спаями первой термобатареи 2, а с другой стороны — с теплоотводом 8 (например, радиатором), возникает разность температур. Это приводит к генерированию термобатарей 3 ЗДС за счет эффекта Зеебека и прохождению в цепи термобатареи 3 ! соединенной с датчиком 7 температуры тока. 20

Протекание через замкнутую на датчик 7 термобатарею 3 тока приводит к возникновению эффекта Пельтье и дополнительному переносу тепла, что эквивалентно изменению теплопровод- И ! ности термобатареи 3. По мере понижения температуры обьекта 6 и датчика 7 сопротивление последнего увеличивается. Это приводит к генерированию термобатареей ЗДС.Зеебека и Ж прохождению в цепи термобатареи 3 и датчика температуры 7 тока.

Это явление эквивалентно уменьшению теплопроводности термобатареи 3 т.е. ухудшению сьема тепла с горячих спаев термобатареи 2. Термобатарея, 2 начинает работать в условиях большой разности температур, а это приводит к уменьшению ее холодопроиэводительности. Теплопроводность тер- О мобатареи 3, обусловленная электричес ким сопротивлением датчика 7 температуры, уменьшае-,ся до тех пор, пока холодопроизводительность термобатареи

2 не придет в соответствие с натеканием тепла через теплоизолированную камеру 1 при номинальной температуре статирования.

36

Предлагаемое устройство позволяет реализовать пропорциональное регулирование температуры и, следовательно, более высокую точность ее регулирования при термостатировании без изменения тока через первую термобатареюисточник тепла (холода). Применение в качестве регулятора температуры второй термобатареи, а в качестве датчика температуры - терморезистора дает возможность исключить движущиеся механические асти и, тем самым, повысить надежность, виброустойчивость, снизить габариты и массу микротермостата.

Формула изобретения

Устройство для термостатирования, содержащее теплоизолированную камеру и размещенные в ней первую термобатарею, подключенную к блоку питания, вторую термобатарею и датчик температуры, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности термостатирования и надежности устройства, вторая термобатарея установлена на первом тепловыравнивающем элементе, закрепленHî ; на плоскости горячих спаев первой термобатареи, на плоскости холодных спаев которой установлен второй тепловыравнивающий элемент, на котором размещен датчик температуры, выполненный в виде терморезистора с отрицательным температурным коэффициентом электрического сопротивления,подключенный к второй термобатарее.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

N 470798, кл, 605 З 23/30, 1975

2. Авторское свидетельство СССР

187858, кл. G 05 D 23/30, 1966 (прототип). iСQ 7Q3$

Составитель Т. Титкова

Редактор Н. ГришановаТехред T.Ìàòo÷êà Корректор Е. Рощко

Заказ 1393/S3 Тираж 8/2 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам. изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб,, д. 4/5

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4