Устройство для термостабилизации кварцевого резонатора

 

Изобретение относится к технике автоматического регулирования температуры и может использоваться для поддержания температуры кварцевого резонатора в различньк системах термостатирования. Устройство содержит термостат с расположенными в нем двумя термодатчиками и кварцевым резонатором, сигналы термодатчиков поступают на соответствующие дифференциальные усилители, к выходам которых подсоединены усилители мощности с нагревателями, и также два задатчика температуры и обеспечивает снижение градиента температуры кварцевого резонатора за счет наличия двух ПЗУ, двух ДАН, двух переключателей и таймера, которьм управляет их работой при смене режимов термостата , внутри которого находится теплопроводящий кожух, состоящий из двух частей, разделенных теплоизолирующей прокладкой, в каждой из которых расположен нагреватель, при этом один из термодатчиков расположен у корпуса кварцевого резонатора, а другой - у-его выводов. 1 з.п. ф-лы, 2 ил. SS (Л

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„„Я0„„1451666 А 1 51) 4 G 05 D 23/19

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н А ВТОРСЯОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4265744/24-24

1 (22) 22.06.87 (46) 15.01.89. Бюп. М 2 (71) Харьковский политехнический институт им. В.И. Ленина (72) А.В. Дюков, В.Г. Воронов, А.Я. Мазалов и В.И. Кадулин (53) 621.555.6(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

9 826297, кл. G 05 D 23/30, 1981.

Авторское свидетельство СССР

У 1273894, кл. G 05 D 23/30, 1985. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ТЕРМОСТАБИЛИЗАЦИИ КВАРЦЕВОГО РЕЗОНАТОРА (57) Изобретение относится к технике автоматического регулирования тем-пературы и может использоваться .для поддержания температуры кварцевого резонатора в различных системах термостатирования. Устройство содержит термостат с расположенными в нем двумя термодатчиками и кварцевым резонатором, сигналы термодатчиков поступают на соответствующие дифференциальные усилители, к выходам которых подсоединены усилители мощности с нагревателями, и также два задатчика температуры и обеспечивает снижение градиента температуры кварцевого резонатора за счет наличия двух ПЗУ, двух ЦАП, двух переключателей и таймера, который управляет их работой при смене режимов термостата, внутри которого находится теплопроводящий кожух, состоящий из двух частей, разделенных теплоизолирующей прокладкой, в каждой из которых расположен нагреватель, при этом один из термодатчиков расположен у корпуса кварцевого резонатора, а другой — у- его выводов. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

1451666

Изобретение относится к технике автоматического регулирования температуры и может быть использовано для поддержания температуры кварце5 вого резонатора с высокой точностью в различных системах термостатирования.

Цель изобретения — снижение градиента температуры кварцевого резонатора.

На фиг. 1 представлена функциональная схема устройства; на фиг.2диаграмма температурного поля в термостате по его длине. 15

Устройство содержит термостат

1, внутри которого находятся теплопроводящий кожух, состоящий из двух частей 2 „ и 2, первый 3 и второй 4 термодатчики, первый 5 и второй 6 20 задатчики температуры, таймер 7,первое 8 и второе 9 постоянные запоминающие устройства (ПЗУ), первый 10 и второй 11 цифроаналоговые преобразователи (ЦАП), первый 12 и второй

13 дифференциальные усилители, первый

14 и второй 15 усилители мощности, первый 16 и второй 17 переключатели, первый 18 и второй 19 нагреватели, внутри теплопроводящего кожуха 2 рас-30 положен кварцевый резонатор 20 с выводами 21, части 2 „и 2 кожуха сое- динены через теплоизоляционную прокладку 22. При этом нагреватель 18 запрессован в часть 2 „ кожуха, а на- 35 греватель 19 — в часть 2. кожуха. 2

Части 2, и 2„ кожуха в местах соприкосновения с теплоизоляционной прокладкой 22 заземлены.

Устройство работает следующим об- 40 разом.

Так как кристалл кварцевого резонатора 20 находится в.металлическом корпусе, можно считать, что для создания внутри корпуса резонатора 20 для 45 самого кристалла кварца равномерного температурного поля температура в районе выводов 21 должна быть меньше,чем в районе остальной части резонатора

20, так как наиболее интенсивный теплообмен кристалла самого кварца с окружающей средой осуществляется через выводы 21, при этом .температурное поле вокруг остальной части резонатора 20 должно быть максимально равномерным. С этой целью термостат содержит кожух, состоящий из двух частей 2, и 2 из одинакового материала с высокой теплопроводностью, разделенных теплоизоляционной прокладкой 22, поэтому температурное поле в пространстве вдоль оси термостата, т.е. вдоль рабочей камеры, имеет вид, показанный на фиг. 2.

Равномерность температурного поля достигается использованием в качестве материала кожуха материала с высокой теплопроводностью, который фактически осуществляет нагрев камеры, так как тепло, распространяющееся от нагревателей 18 и 19 по частям

2, и 2 кожуха соответственно, изза их высокой теплопроводности практически одинаково нагревает точки, находящиеся на расстоянии друг от друга. При необходимости создания равномерного температурного поля с прецизионными характеристиками количество нагревателей, запрессованных в частях 2 и 2 кожуха должно быть увеличено, при этом принцип работы устройства остается прежним.

В момент включения на выходе таймера 7 формируется "1", которая

Разрешает работу ПЗУ 7 и 8 и с выи с выходов последних снимаются коды, пропорциональные необходимому изменению температуры термодатчиков 3 и 4 в процессе выхода на режим, при этом термодатчик 3 измеряет температуру корпуса резонатора 20, а термодатчик

4 " температуру в районе выводов 21.

Кривые разгона термостата и время выхода на- режим рассчитываются для данной модели термостата на 3ВМ с учетом внутренней структуры кварцевого резонатора 20 (т.е. теплообмена самого кристалла с корпусом и выводами 21). Переключатели 16 и 17 подключают выходные клеммы к первым входным клеммам, поэтому напряжения, снимаемые с выходов ЦАП 10 и-. 11 и характеризующие процесс роста температу" ры точек, в которых расположены термодатчики 4 и 3 соответственно, поступают на первые входы дифференциальных усилителей 12 и 13, которые вырабатывают сигнал управления в зависимости от их разности с истинными значениями напряжений, снимаемых с термодатчиков 4 и 3.

Так как нагреватели 18 и 19 расположены в частях 2, и 2 кожуха, а точки соприкосновения последних с теплоизоляционной прокладкой 22 заземлены, то токи усилителей 14 и 15 мощности протекают через соответст1451666

1 вующие нагреватели и электропроводное тело 2, или 2 кожуха на землю", Таким образом, в процессе выхода на режим обеспечивается равномерность .5 температурного поля в пространстве, окружающем корпус кварцевого резонатора 20, и необходимый градиент температур между пространством, окружающим корпус кварцевого резонатора 20, 10 и пространством в районе выводов 21 резонатора 20.

По истечении заданного времени выхода на режим на выходе таймера 7 формируется "0" и к первым входам дифференциальных усилителей 12 и 13 подключаются выходы задатчиков 5 и 6, которые задают необходимую температуру статирования в районе выводов 21 20 и корпуса кварцевого резонатора 20, при этом температура в районе выводов 21 должна быть несколько меньше температуры в районе остальной части кварцевого резонатора 20. Таким об25 разом, в процессе выхода на режим осуществляется равномерный прогрев корпуса кварцевого резонатора 20, так как кожух изготовлен из материала с высокой теплопроводностью, а определенный градиент температур между пространством района выводов

21 и района расположения корпуса резонатора 20 обеспечивает равномерный прогрев самого кристалла кварца, что ускоряет выход кварцевого резонатора на режим. После выхода термостата на режим регулирование осуществляется по пропорциональному закону.

Преимуществом предлагаемого устройства по сравнению с известными является простота и технологичность конструкции термостата, в котором ча45 сти 2 1 и 2 кожуха ° фактически являются нагревателями и прогревают пространство камеры равномерно. Наличие теплоизоляционной прокладки и выполнение кожуха из материала с высокой теплопроводностью обеспечивает возможность оптимального прогрева кристалла кварца как в процессе выхода термостата на режим, так и в процессе термостатирования, что уменьшает время выхода кварца на рабочую частоту.

Формула изобретения

1. Устройство для термостабилизации кварцевого резонатора, содержащее термостат с расположенными внутри него первым и вторым термодатчиками и кварцевым резонатором, последовательно соединенные первый дифференциальный усилитель, первый усилитель мощности и первый нагреватель, а также последовательно соединенные второй дифференциальный усилитель, второй усилитель мощности и второй нагреватель, а также первый и второй эадатчики температуры, причем первый термодатчик соединен с одним из входов первого дифференциального усилителя, а второй термодатчик подключен к одному иэ входов второго дифференциального усилителя, о т л и— ч а ю щ е е с я тем, что, с целью снижения градиента температуры кварцевого резонатора, устройство содержит таймер, последовательно соединенные первое постоянное запоминающее устройство и первый цифроаналоговый преобразователь, последовательно соединенные второе постоянное запоминающее устройство и второй цифроаналоговый преобразователь, а также первый и второй переключатели, причем выходы каждого переключателя подключены к другим входам соответствующих дифференциальных усилителей, выходы первого задатчика температуры и первого цифроаналогового преобразователя подключены к соответствующим входам первого переключателя, а выходы второго задатчика температурЫ и второго цифроаналогового преобразователя соединены с соответствующими входами второго переключателя, выход таймера подключен к управляющим входам постоянных запоминающих устройств и переключателей, первый термодатчик установлен у корпуса кварцевого резонатора, а второй термодатчик установлен у выводов кварцевого резонатора.

2. Устройство по и. 1, о т л и— ч а ю щ е е с я тем, что термодатчики и кварцевый резонатор помещены в теплопроводный кожух, состоящий иэ двух частей, разделенных теплоизолирующей прокладкой, а первый и второй нагреватели установлены в соответствующих частях теплопроводного кожуха.

1451666

Составитель Г. Крейман

Техред А.Кравчук

Корректор Н.Король

Редактор А. Огар

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

Заказ 7079/46 Тираж 788 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР.

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

1С