Устройство для термостабилизации

 

Изобретение может быть использовано для стабилизации, температуры, когда условия работы требуют обеспе чения равенства рабочих температур двух объектов, размещенных в одном термостате, или в двух независимых термостатах. Целью изобретения является улучшение эксплуатационных характеристик устройства термостабилизации за счет обеспечения симметрии температурного поля в термостате относительно его центра. Сущность его заключается в том, что в устройстве термостабилизации, содержащем термоСО стат, основной и дополнительный контуры стабилизации температуры, в посс леднем термодатчик выполнен в виде двух последовательно соединенных

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) (1) 4 6 05 D 23/30

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

ОПИСАНИК ИЗОБ КТЕНиЯ "-"

К ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3935501/24-24 (22) 11.06.85 (46) 30.11.86. Бюл. К - 44 (72) Н.А.Ярышев, Л.Б.Андреева, В.В.Корниенко и А.Ф.Светлов (53) 621.555.6(088.8) (56) Гужва Ю.Г., Семенов С.В. О стандарте частоты на двух газовых ячейках с оптической накачкой. — Вопросы радиоэлектроники, сер. ОТ, вып. 15, 1 970 °

Борун Э.И., Кожемякин К.Г., Чекаев Ю.И. Измерение температурно-частотных характеристик прецизионных кварцевых резонаторов в автоматическом режиме. — Электронная техника, сер. 5 (радиодетали и радиокомпоненты), вып. 1 (50), 1983.

Авторское свидетельство СССР

У 694849, кл. С 05 D 23/30, 1978. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ТЕРМОСТАБИЛИ-

ЭАЦИИ (573 Изобретение может быть использовано для стабилизации температуры, когда условия работы требуют обеспе чения равенства рабочих температур двух объектов, размещенных в одном термостате или в двух независимых термостатах. Целью изобретения является улучшение эксплуатационных характеристик устройства термостабилизации за счет обеспечения симметрии температурного поля в термостате от" носительно его центра. Сущность его заключается в том, что в устройстве термостабилиэации, содержащем термостат, основной и дополнительный контуры стабилизации температуры, в последнем термодатчик выполнен в виде двух последовательно соединенных

1 терморезисторов 8 и 9, установленных на торцах термостата вблизи соответствующих нагревателей 12 и 13 дополнительного контура. Общая точка терморезисторов подсоединена к входу операционного усилителя 7 дополнительного терморегулятора. В исполнительный блок, имеющий транзисторный усилитель 10 мощности с нагревателем в нагрузке и непосредственно соединенный входом с выходом операционно273894 го усилителя, дополнительно введен второй усилитель 11 мощности, выполненный на базе транзистора той же проводимости с нагревателем в нагрузке, вход которого подсоединен через инвертор 14 к входу операционного усилителя. Такая схема дополнительного контура стабилизации температуры позволяет обеспечить равенство температур на торцах термостата.

2 ил.

Изобретение относится к активным системам термостабилизации рабочей температуры радиоэлементов и может быть использовано в устройствах измерения температурно-частотных характеристик прецизионных кварцевых резонаторов в автоматическом режиме или в устройствах, где требуется обеспечивать поддержание разности температур между двумя точками тер- 10 мостата или между двумя термостатами не более 0 05 С.

Цель изобретения — улучшение эксплуатационных характеристик устройства термостабилизации за счет обес- 15 печения симметричного температурного поля в термостате относительно его центра.

На фиг. 1 представлена схема предлагаемого устройства; на фиг. 2— температурные зависимости, Устройство содержит термостат, состоящий из теплоизоляционного кожуха 1 и рабочей камеры 2, источник 3 питающего напряжения со средней точ-, кой, первый контур стабилизации температуры, состоящий из основного терморегулятора 4, термодатчика 5, нагревателя б, второй контур стабилизации температуры, состоящий иэ операционного усилителя 7, к входу которого подключена общая точка двух последовательно соединенных терморезисторов 8 и 9, образующих резистивный .задатчик дополнительного термодатчи- 35 ка, а-к .выходу подключены два транзисторных усилителя 10 и 11 мощности с нагревателями 12.и 13 в нагрузке, причем вход дополнительного усилите2 ля 11 мощности подключен к выходу операционного усилителя 7 через инвертор 14.

Для пояснения работы устройства термостабилизации рассмотрим раздельно работу первого и второго контуров регулирования температуры.

При включении устройства термостабилизации величина сигнала на выходе термодатчика 5 имеет такое значение, что терморегулятор 4 обеспечивает максимальную мощность в нагревателе б, осуществляя разогрев термостата.

После установления в нем температуры, равной заданному значению,. терморегулятор 4 начинает регулировать мощность в нагревателе 6 в соответствии с сигналом управления от термодатчика 5, величина которого определяется температурным напором между термостатом и внешней средой. Таким образом, основной контур стабилизации температуры осуществляет стабилизацию температуры в месте размещения термодатчика 5. Распределение температуры вдоль оси термостата при этом зависит от соотношения величин теплопотерь с

его торцовых поверхностей. Если они равны, то температурное поле получа ется симметричным относительно центра, т.е. значения температур любых двух точек термостата, симметричных относительно центра, равны. Если же это условие не выполняется, то температурное поле будет несимметричным.

При включении источника 3 питающего напряжения подается напряжение на вход терморезисторов 8 и 9. В случае равенства температур на торцах

1273894 4 термостата значения сопротивлений терморезисторов 8 и 9 равны и управляющий сигнал на входе операционного усилителя 7 равен нулю. На его выходе сигнал тоже равен нулю, оба транзистора 10 и 11 усилителей мощности закрыты, ток в нагревателях 12 и 13 отсутствует, Когда значения температур на торцах термостата не равны, то значения 10 сопротивлений терморезисторов 8 и 9 дополнительного термодатчика тоже не равны. На входе операционного усилителя 7 появляется сигнал управления положительной или отрицательной 15 полярности, в зависимости от значений сопротивлений терморезисторов 8 и 9. С выхода операционного усилителя 7 сигнал поступает непосредственно на вход одного транзисторного 20 усилителя 10 мощности, а на вход другого усилителя 11 — через инвертор

14, т.е. противоположной полярности.

При этом переводится в рабочий режим тот из усилителей 10,11, нагреватель 25

12,13 которого совмещен с одним из терморезисторов, находящимся в данный момент времени при более низкой температуре. Мощность, выделяемая в наг ревателе, начинает подогревать хо- щ лодный торец, поднимая его температуру до значения температуры противоположного торца. Далее наступает режим стабилизации этого значения температуры на этом торце. В случае из- менения режима теплообмена на торцах термостата, т.е. при увеличении теплопотерь на другом торце термостата и, следовательно, при понижении его температуры изменяется соотношение 40 значений сопротивления терморезисторов 8 и 9. При этом управляющий сигнал на входе операционного усилителя

7 меняет свою полярность на противоположную по знаку. С этого момента работающий усилитель мощности запирается, а в рабочее состояние переводится другой усилитель мощности, который обеспечивает нагрев и стабилизацию рабочей температуры противопо- о ложного торца.

Таким образом, сущность работы второго контура стабилизации температуры заключается в том, что усилители мощности 10 и 11 в зависимости Ы от полярности сигала с терморезисторов 8 и 9 работают поочередно, кажДый из которых осуществляет подогрев наиболее холодного торца до температуры, равной температуре наиболее нагретого торца, и последующую ее стабилизацию.

На,фиг.2 представлены графики распределения температуры вдоль оси термостата длиной L с центром в точке Э при двух значениях внешней температуры. Кривая В соответствует более высокой, а кривая С вЂ” .более низкой внешней температуре, т.е. t, Иэ графиков видно, что при симметричном температурном поле (фиг.2а) значения температур в точках термостата

А,А, симметричных относительно центра D, равны и изменяются в одном направлении при изменении внешней

f температуры т е. t2e 4с = Сг t1e °

2с

При несимметричном температурйом поле (фиг.2в) изменение температуры ! в точках А, А неодинаково и может быть даже противоположно по знаку, т.е. „ — ;„ t С,н . Следовательно, предлагаемое устройство позволяет в одном термостате обеспечить равенство интегральных температур для двух термостатируемых объектов.

Данное устройство может быть применено также для регулирования температуры в двух независимых термостатах, когда условия работы требуют равенства рабочих температур в них и не предъявляется никаких требований к их номиналу.

Формула изобретения

Устройство для термостабилизации, содержащее термостат, состоящий из теплоизоляционного кожуха и рабочей камеры, источник питающего напряжения со средней точкой, первый контур стабилизации температуры, состоящий из основного терморегулятора и тер-. модатчика с нагревателем, расположенных на боковой поверхности рабочей камеры, второй контур стабилизации температуры, состоящий из операционного усилителя, к одному из входов которого подключен резистивный задатчик термодатчика, из исполнительного блока, содержащего транзисторный усилитель мощности, подключенный одним из электродов к средней точке источника питающего напряжения, а другим— к выходу операционного усилителя, и двух нагревателей, установленных на торцах термостата, о т л и ч а ю щ .е5 1273894 Ь е с я тем, что, с целью улучшения рой транзисторный усилитель мощности, эксплуатационных характеристик уст- выполненный на транзисторе той же ройства за счет обеспечения симмет- проводимости, что и первый, один из ричного температурного поля относи-- электродов которого соединен со средтельно центра термостата, термодат5 ней точкой источника питающего напрячик второго контура стабилизации тем- жения, а другой электрод подключен пературы выполнен из двух последова- к выходу операционного усилителя четельно соединенных терморезисторов, рез инвертор, при этом нагреватели общая точка которых подсоединена к включены в цепи третьих электродов входу операционного усилителяв уста 1 транзисторных усилителей мощности, новленных на торцах термостата вбли подключенных к соответствующему вызи соответствующих нагревателей, а воду источника питающего напряисполнительный блок содержит вто- жения.

Составитель Л.Птенцова .

Редактор М.Дылын Техред A,Êðàâ÷óê Корректор Г.Решетник

Заказ 6476/45 Тираж 836 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Производственно-полиграфическое предприятие, г.ужгород, ул.Проектная, 4