Термостат с дискретными полупроводниковыми термоэлектрическими преобразователями

Изобретение относится к устройствам статирования температуры. Цель достигается за счет применения полупроводниковых термоэлектрических устройств, позволяющих реализовать функцию регулирования температуры в широком диапазоне, причем устройства выступают как источниками выделения или поглощения тепла, так и в качестве датчиков теплового потока. В термостат дополнительно введены еще несколько полупроводниковых термоэлектрических преобразователей, причем в качестве полупроводниковых термоэлектрических преобразователей выбраны дискретные полупроводниковые термомодули, представляющие собой набор цифровых разрядов, на основе троичной логики. Технический результат - создание устройства термостатирования повышенной точности. 1 ил.

 

Изобретение относится к устройствам статирования температуры. Изучение теплофизических характеристик биологических и электронных объектов подразумевает формирование необходимых тепловых режимов. При этом для уменьшения дестабилизирующего влияния окружающей среды и тепловых источников внутри самих исследуемых объектов требуется принудительная термокомпенсация внутри исследуемого объема. В настоящее время существует множество различных способов формирования заданного теплового воздействия как в сторону повышения (понижения), так и его регулирования [1, 2].

При исследовании объектов возникает проблема контроля точности теплового воздействия. Изучение динамических систем, а также объектов, содержащих источники выделения тепловой энергии (или поглощения), показывает, что традиционно применяемые схемы регулирования не позволяют с достаточной степенью точности дозировать величину теплового воздействия, так как внутренние источники в исследуемом объекте вносят погрешность в интегральную оценку тепловой энергии системы в целом [1, 2]. Также в системах регулирования с обратной связью с получением информации от термодатчиков величина тепловой энергии будет оцениваться с погрешностью, так как размещение датчиков вблизи исследуемого объекта оценивает суммарное количество теплоты от исследуемого объекта и источника теплового регулирования термостатирующего устройства, а при аналоговом методе регулирования требуется отрицательная обратная связь от датчика до регулирующего устройства, что приводит к суммированию погрешности термодатчика, линии связи, устройства регулирования, активного источника (поглотителя) тепла. Кроме того, дополнительные искажения вносят нелинейные характеристики всех этих устройств.

Целью изобретения является создание устройства термостатирования повышенной точности, в котором использованы дискретные полупроводниковые термоэлектрические преобразователи.

Цель достигается за счет применения полупроводниковых термоэлектрических устройств, позволяющих реализовать функцию регулирования температуры в широком диапазоне, причем устройства выступают как источниками выделения или поглощения тепла, так и в качестве датчиков теплового потока. Для повышения точности термостатирования можно использовать источники выделения (поглощения) тепла с дискретными значениями. При таком подходе требуется выбрать n весовых разрядов термомодулей, причем общее количество термомодулей ограничивается максимальным диапазоном формируемых температур, а погрешность дискретизации определяется величиной весового разряда термомодуля минимальной мощности.

На чертеже изображена конструкция устройства.

Конструкция устройства содержит блок управления 1, полупроводниковые термомодули 2, 3, 4, корпус 5, в рабочем объеме 6 которого находится объект исследования 7.

Устройство работает следующим образом.

Блок управления 1 подает в прямом или обратном направлении ток на полупроводниковые термомодули 2, 3, 4, меняя температуру Тх внутри корпуса 5 в рабочем объеме 6 для оказания теплового воздействия на объект исследования 7.

Разработанный термостат позволяет осуществить дозированное тепловое воздействие с точно заданным переносом тепловой энергии, причем система регулирования при этом представляет собой простое коммутирующее устройство, которое целенаправленно подает прямой или обратный ток на конкретные полупроводниковые термомодули или отключает его. Количество используемых термомодулей определяется по формуле:

Pmax=2(3nPmin+3n-1Pmin+…+32Pmin+31Pmin+30Pmin),

где Pmax - максимальный диапазон формируемых мощностей от минимальной охлаждения до максимальной нагревания;

Pmin - минимальная мощность, определяющая погрешность теплового воздействия и равная мощности минимального весового разряда полупроводникового термомодуля;

n - количество полупроводниковых термомодулей в термостатирующем устройстве.

Система регулирования работает в соответствии с функцией подачи весовых разрядов по формуле:

Px=Xn3nPmin+Xn-13n-1Pmin+…+Xi3iPmin+…+X131Pmin+X030Pmin,

где Px является задаваемой мощностью теплового воздействия на объект исследования;

Xi - разряды троичной логики, принимающие значения +1, 0, -1.

Полупроводниковые термомодули позволяют как подводить тепло, так и отводить путем реверсирования источника подаваемой энергии, поэтому используется троичная логика, при которой значения в разрядах принимают как положительные, так и отрицательные величины. Полупроводниковые термомодули, реализующие троичную логику, позволяют получить при том же количестве дискретных устройств диапазон значений, больший, чем при использовании двоичной логики в 3n/2n раза. Преимуществом также является получение как отрицательных, так и положительных температур. При этом температура окружающей среды совместно с температурой объекта исследований расположена в середине диапазона регулирования.

Применение дискретных устройств позволяет упростить систему регулирования.

Литература

1. А.с. 1628049 СССР. Термостатирующее устройство. // Б.И. 15.02.91, №6.

2. А.с. 1793432 СССР. Термоэлектрический термостат. // Б.И. 07.02.93, №5.

Термостат, содержащий корпус, в рабочем объеме которого находится объект исследования, блок управления, дискретный полупроводниковый термоэлектрический преобразователь, отличающийся тем, что дополнительно введены еще несколько полупроводниковых термоэлектрических преобразователей, причем в качестве полупроводниковых термоэлектрических преобразователей выбраны дискретные полупроводниковые термомодули, представляющие собой набор цифровых разрядов, на основе троичной логики.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к медицинской технике, в частности к методам измерения температуры, и направлено на повышение быстродействия измерения температуры. .

Изобретение относится к медицинской технике, в частности - к методам измерения температуры, и направлено на повышение быстродействия измерения температуры. .

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к измерению температуры различных объектов и сред. .

Изобретение относится к медицинской технике и может быть использовано для измерения температуры тела человека. .

Изобретение относится к электрическим схемам включения с терморезистором, имеющим отрицательный температурный коэффициент. .

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к измерению температур. .

Изобретение относится к методам электрических измерений температуры. .

Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано при разработке малогабаритных полупроводниковых высокочувствительных преобразователей деформации и температур.

Изобретение относится к устройствам для измерения температуры, а именно температуры поверхности, и может использоваться в качестве датчика температуры для измерения нагрева поверхности двигателя внутреннего сгорания.

Изобретение относится к основным элементам электрического оборудования - соединительным устройствам, а именно, к средствам контроля состояния электрических контактных соединений, и может быть использовано при эксплуатационной диагностике электрооборудования. Устройство регистрации ослабления затяжки гайки резьбового контактного соединения содержит термобиметаллическую пластину с активным и пассивным слоями, взаимодействующую с компонентами указанного контактного соединения через тепловой контакт. Конец пластины упруго введен в зацепление, расцепляемое при ее деформации от перегрева током, проходящим через контактное соединение при ослабленной затяжке резьбы, переводящее устройство регистрации из рабочего состояния в аварийное. Технический результат - повышение устойчивости устройства к вибрационным и ударным нагрузкам и пожаробезопасности электрооборудования при малых габаритах устройства, обладающего простотой изготовления и удобством в эксплуатации.4 з.п.ф-лы, 8 ил.

Изобретение относится к способу измерения температуры намотанного компонента, содержащему подачу известного постоянного тока в калибровочный провод (1) из резистивного материала; причем сопротивление калибровочного провода меняется вместе с температурой согласно известному закону; измерение разности потенциалов между зажимами (7a, 7b) упомянутого калибровочного провода; и этап вычисления, в ходе которого разность потенциалов преобразуется в среднюю температуру калибровочного провода; причем упомянутый калибровочный провод (1) намотан внутри катушки и уложен в ряд витков «Вперед» (5) и в ряд витков «Обратно» (6), объединенных попарно по существу с одинаковыми геометрической формой и местом расположения. Оно также относится к компоненту, выполненному для обеспечения возможности осуществления данного способа и совокупности измерительного устройства. Технический результат - повышение точности определения температуры для снижения рисков превышения критической температуры или образования ложных сигналов опасности. 4 н. и 9 з.п. ф-лы, 3 ил., 1 табл.
Наверх