Термостатирующее устройство



Термостатирующее устройство

 


Владельцы патента RU 2556367:

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Рыбинский государственный авиационный технический университет имени П.А. Соловьева" (RU)

Изобретение относится к термостатам. Техническим результатом является повышение однородности температурного поля. Для этого в известное термостатирующее устройство введены дополнительные нагревательный элемент, электронный ключ, соединенные в последовательную цепь и подключенные к зажимам сети, дополнительные датчик температуры и усилитель, а также источник опорного напряжения, три компаратора напряжения и два логических элемента, первый из которых подключен своим выходом к управляющему входу электронного ключа, а входами - соответственно к выходам первого, второго и третьего компараторов напряжения, второй из которых подключен своим выходом к управляющему входу дополнительного электронного ключа, а входами - соответственно к выходам первого, второго и третьего компараторов напряжения, причем усилитель основного датчика температуры подключен к суммирующим входам первого и третьего компараторов напряжения, а дополнительный - к суммирующему входу второго и вычитающему входу третьего компараторов напряжения, источник опорного напряжения входом соединен с сетью, а выходом - с вычитающими входами первого и второго компараторов напряжения, при этом первое логическое устройство выполняет функцию конъюнкции инвертированного сигнала первого компаратора и дизъюнкции инвертированного сигнала второго компаратора с конъюнкцией сигнала второго компаратора и инвертированного сигнала третьего компаратора, а второе - конъюнкцию инвертированного сигнала второго компаратора и дизъюнкции инвертированного сигнала первого компаратора с конъюнкцией сигнала первого компаратора и инвертированного сигнала третьего компаратора. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

 

Изобретение относится к термостатирующим устройствам и предназначено для поддержания необходимой температуры нагревателя и может быть использовано в пищевой, химической и других отраслях промышленности.

Известно термостатирующее устройство, содержащее нагревательный элемент и электронный ключ, образующие последовательную цепь, соединенную с зажимами сети, и устройство управления, подключенное к задатчику температуры [Патент РФ №2225993, МПК 7 G05D 23/24, 20.03.2004].

Недостатком такого устройства является большой разброс температуры по периметру нагревательного элемента, что обусловлено различными условиями отвода тепла от его поверхности.

Из известных устройств наиболее близким по технической сущности является термостатирующее устройство, содержащее нагревательный элемент, и устройство для регулирования мощности, включающее датчик температуры, подключенный к усилителю, и электронный ключ, образующий совместно с нагревательным элементом последовательную цепь, соединенную с зажимами сети [Патент РФ №2343534, МПК 7 G05D 23/24, 20.01.2009].

Недостатком такого устройства также является большой разброс температуры по периметру нагревательного элемента, что обусловлено различными условиями отвода тепла от его поверхности.

Техническим результатом предлагаемого изобретения является повышение однородности температурного поля.

Технический результат достигается тем, что в известное термостатирующее устройство, содержащее нагревательный элемент и устройство для регулирования мощности, включающее основной датчик температуры, подключенный к усилителю, и электронный ключ, образующий совместно с нагревательным элементом последовательную цепь, соединенную с зажимами сети, введены дополнительные нагревательный элемент и электронный ключ, соединенные в последовательную цепь и подключенные к зажимам сети, дополнительные датчик температуры и усилитель, соединенные каскадно, а также источник опорного напряжения, три компаратора напряжения и два логических элемента, первый из которых подключен своим выходом к управляющему входу электронного ключа, а входами - соответственно к выходам первого, второго и третьего компараторов напряжения, второй из которых подключен своим выходом к управляющему входу дополнительного электронного ключа, а входами - соответственно к выходам первого, второго и третьего компараторов напряжения, причем усилитель основного датчика температуры подключен к суммирующим входам первого и третьего компараторов напряжения, а дополнительный - к суммирующему входу второго и вычитающему входу третьего компараторов напряжения, источник опорного напряжения входом соединен с сетью, а выходом - с вычитающими входами первого и второго компараторов напряжения, при этом первое логическое устройство выполняет функцию конъюнкции инвертированного сигнала первого компаратора и дизъюнкции инвертированного сигнала второго компаратора с конъюнкцией сигнала второго компаратора и инвертированного сигнала третьего компаратора, а второе - конъюнкцию инвертированного сигнала второго компаратора и дизъюнкции инвертированного сигнала первого компаратора с конъюнкцией сигнала первого компаратора и инвертированного сигнала третьего компаратора.

Для уменьшения разброса температуры по периметру нагревательного элемента нагревательный элемент термостатирующего устройства N выполнен в виде плоской спирали, при этом его дополнительная часть размещена по периметру плоскости. Схема предложенного устройства приведена на чертеже.

Термостатирующее устройство, изображенное на чертеже, содержит нагревательный элемент 1 и устройство для регулирования мощности, включающее датчик температуры 2, подключенный к усилителю 3, и электронный ключ 4, образующий совместно с нагревательным элементом 1 последовательную цепь, соединенную с зажимами сети, дополнительный нагревательный элемент 5 и электронный ключ 6, соединенные в последовательную цепь и подключенные к зажимам сети, дополнительный датчик температуры 7 и усилитель 8, соединенные каскадно, а также источник опорного напряжения 9, три компаратора напряжения 10, 11, 12 и два логических элемента 13 и 14, первый из которых подключен своим выходом к управляющему входу электронного ключа 4, а входами - соответственно к выходам первого 10, второго 11 и третьего 12 компараторов напряжения, второй из которых 14 подключен своим выходом к управляющему входу дополнительного электронного ключа 6, а входами - соответственно к выходам первого 10, второго 11 и третьего 12 компараторов напряжения, причем усилитель основного датчика температуры 3 подключен к суммирующим входам первого и третьего компараторов напряжения 10 и 11, а дополнительный - к суммирующему входу второго 11 и вычитающему входу третьего 12 компараторов напряжения. Источник опорного напряжения 9 входом соединен с сетью, а выходом - с вычитающими входами первого 10 и второго 11 компараторов напряжения, при этом первое логическое устройство выполняет функцию конъюнкции инвертированного сигнала первого компаратора и дизъюнкции инвертированного сигнала второго компаратора с конъюнкцией сигнала второго компаратора и инвертированного сигнала третьего компаратора, а второе - конъюнкцию инвертированного сигнала второго компаратора и дизъюнкции инвертированного сигнала первого компаратора с конъюнкцией сигнала первого компаратора и инвертированного сигнала третьего компаратора.

Датчики температуры могут быть реализованы на основе интегральных датчиков DS 56. Усилители 3 и 8 - на операционных усилителях К140УД8. Логические функции элементов 13 и 14 могут быть реализованы арифметико-логическим устройством, встроенным в микроконтроллер, например Atmega16A. Функции компаратора 10, 11 и 12 выполняет микросхема 554CA3. В качестве источника опорного напряжения может быть применена микросхема REF102AP. Электронные ключи могут быть реализованы на твердотельных реле MD0544ZD3.

Термостатирующее устройство работает следующим образом. Датчики температуры 2 и 7 формируют сигналы, несущие информацию о температурах нагревательных элементов T1 и T2. Эти сигналы после усиления усилителями 3 и 8 поступают на суммирующие входы компараторов напряжения 10 и 11. На вычитающие входы их с выхода источника опорного напряжения подается напряжение, пропорциональное номинальной температуре T0. В результате компараторами 10 и 11 формируются логические сигналы

и

Компаратором напряжения 12 формируется логический сигнал

Логические элементы 13 и 14 формируют сигналы, управляющие состоянием электронных ключей 4 и 6, включение которых приводит к подсоединению соответствующих им нагрузок 1 и 5 к сети.

Логика управления электронными ключами обеспечивает согласованное управлением мощностью нагревательных элементов путем использования функций преобразования

и

реализуемыми логическими элементами 13 и 14.

Такое управление уменьшает отклонений температур зон T1 и T2 от номинального значения T0, повышая однородность температурного поля.

1. Термостатирующее устройство, содержащее нагревательный элемент и устройство для регулирования мощности, включающее датчик температуры, подключенный к усилителю, и электронный ключ, образующий совместно с нагревательным элементом последовательную цепь, соединенную с зажимами сети, отличающееся тем, что в него введены дополнительные нагревательный элемент и электронный ключ, соединенные в последовательную цепь и подключенные к зажимам сети, дополнительные датчик температуры и усилитель, соединенные каскадно, а также источник опорного напряжения, три компаратора напряжения и два логических элемента, первый из которых подключен своим выходом к управляющему входу основного электронного ключа, а входами - соответственно к выходам первого, второго и третьего компараторов напряжения, второй из которых подключен своим выходом к управляющему входу дополнительного электронного ключа, а входами - соответственно к выходам первого, второго и третьего компараторов напряжения, причем усилитель основного датчика температуры подключен к суммирующим входам первого и третьего компараторов напряжения, а дополнительный - к суммирующему входу второго и вычитающему входу третьего компараторов напряжения, источник опорного напряжения входом соединен с сетью, а выходом - с вычитающими входами первого и второго компараторов напряжения, при этом первое логическое устройство выполняет функцию конъюнкции инвертированного сигнала первого компаратора и дизъюнкции инвертированного сигнала второго компаратора с конъюнкцией сигнала второго компаратора и инвертированного сигнала третьего компаратора, а второе - конъюнкцию инвертированного сигнала второго компаратора и дизъюнкции инвертированного сигнала первого компаратора с конъюнкцией сигнала первого компаратора и инвертированного сигнала третьего компаратора.

2. Термостатирующее устройство по п. 1, отличающееся тем, что нагревательный элемент выполнен в виде плоской спирали, причем его дополнительная часть размещена по периметру плоскости.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к средствам контроля и управления полем температуры пространственно распределенных объектов и может быть использовано в автоматизированных системах управления тепловыми режимами в ракетно-космической технике.

Изобретение относится к термостату для калибровки и поверки океанографических приборов. Технический результат заключается в повышении точности термостатирования до 0,001°C и в сокращении времени выхода термостата в заданную точку температуры в 3 раза за счет оптимизации алгоритма регулирования.

Изобретение относится к области арматуростроения, в частости к регулирующей насадке для управления радиаторным клапаном, и предназначено для регулирования потока жидкости.

Изобретение относится к силовой преобразовательной технике и может использоваться в регуляторах температуры. .

Изобретение относится к силовой преобразовательной технике и может использоваться в регуляторах температуры с автоматическим резервированием каналов управления.

Изобретение относится к терморегулятору, осуществляющему функции фазового регулирования и контроля перехода фазы через ноль. .

Изобретение относится к испытательной технике, преимущественно к технике проведения тепловых испытаний керамических обтекателей ракет при радиационном нагреве. .

Изобретение относится к машиностроению, в частности к устройствам систем безопасности. .

Изобретение относится к способу и устройству регулировки температуры в группе комнат здания. Технический результат - возможность точной и/или быстрой регулировки температуры во всех комнатах жилой единицы. Способ регулировки температуры в группе комнат (3) здания содержит следующие этапы: измеряют значение (Ta1) первой температуры окружающей среды в первой комнате (3a), используя термостат (5), предназначенный для управления функционированием первого теплорегулятора (8a), установленного на первом радиаторе (4a), размещенном в первой комнате (3a), в зависимости от измеренного значения (Ta1) первой температуры окружающей среды и первого заданного значения (Tset1) требуемой температуры в первой комнате (3a); измеряют первую околорадиаторную температуру (Tpr1) в первой комнате (3a) посредством первого датчика (9a), установленного вблизи первого радиатора (4a); измеряют значение (Tpr2) второй околорадиаторной температуры окружающей среды во второй комнате (3b) посредством второго датчика (9b), установленного вблизи второго радиатора (4b); сопоставляют измеренное значение второй околорадиаторной температуры (Tpr2) со вторым заданным значением (Ofs2) для второго теплорегулятора (8b) и по меньшей мере с измеренным значением (Tpr1) первой околорадиаторной температуры с целью получения второго управляющего значения для второго радиатора (4b); управляют функционированием второго теплорегулятора (8b), установленного на втором радиаторе (4b), в зависимости от полученного второго управляющего значения. 3 н. и 7 з.п. ф-лы, 7 ил.

Изобретение относится к способу регулирования температуры посредством вентиляторов и терморегулирующему устройству вентиляторного типа. Технический результат - более эффективная регулировка температуры посредством вентиляторов и терморегулирующего устройства. Устройство содержит вентиляторный блок, источники питания и блок управления вентиляторами. Вентиляторный блок содержит несколько вентиляторов и охлаждает охлаждаемое устройство. Источники питания запитывают электроэнергией вентиляторы вентиляторного блока. Блок управления вентиляторами управляет вентиляторами следующим образом: при температуре t охлаждаемого устройства ниже критической температуры t1 первого термочувствительного ключа все вентиляторы остановлены, при t выше температуры t1, но ниже критической температуры t2 второго термочувствительного ключа все вентиляторы вращаются со средней скоростью; при t выше t2, но ниже критической температуры t3 третьего термочувствительного ключа, вентиляторы первой вентиляторной секции вращаются с максимальной скоростью, а вентиляторы второй вентиляторной секции остановлены; при t большей, чем t3, все вентиляторы вращаются с максимальной скоростью. 2 н. и 6 з.п. ф-лы, 8 ил.

Изобретение относится к автоматической системе обеспечения теплового режима космического аппарата (КА). Технический результат - высокая точность и стабильность поддерживаемых температур, высокая надежность работы. Устройство управления нагревателями включает в себя связанные через внутреннюю магистраль: микропроцессор, оперативное запоминающее устройство (ОЗУ) с портами вывода цифровой информации, постоянное запоминающее устройство (ПЗУ), порт приема дискретных данных. В ПЗУ прошивается программное обеспечение температурных уставок по каждому нагревателю и работы всего устройства Благодаря введению новых признаков - аналого-цифрового преобразователя, цифрового компаратора, информационного интерфейсного модуля - обеспечивается поддержание заданной температуры каждого электронагревателя, базирующейся на постоянном отслеживании реальной температуры каждого элемента КА и формировании импульсного сигнала, управляющего нагревом этого элемента с заданной периодичностью измерительного цикла, записанной в ПЗУ. Это определяет стабильность работы устройства управления с n-м количеством электрических нагревателей для объектов, требующих поддержания разных значений рабочих температур, обеспечить всесторонне с высокой достоверностью телеметрию и управление режимами работы устройства. 1 ил.

Изобретение относится к наноэлектронике и наноэлектромеханике. Для нагрева пленочного образца и измерения его электрического сопротивления помещают образец в корпус кварцевого реактора. Внутри корпуса образец размещают в С-образных зажимах с плоскими губками, выполненными из вольфрамовой проволоки. Образец устанавливают в плоских губках с натягом, величина которого достаточна для удержания образца в заданном положении при нагреве С-образных зажимов. С-образные зажимы раскрепляют на растяжках, выполненных в виде пружин из вольфрамовой проволоки меньшего диаметра. При помощи резистивного подогревателя, размещенного на поверхности корпуса, производят нагрев образца до заданной температуры. Через С-образные зажимы и растяжки на образец подают измерительный ток и определяют напряжение. Измерение температуры образца осуществляют при помощи термопары, которую предварительно устанавливают в центральной части корпуса. Необходимое расстояние от поверхности образца до измерительного элемента термопары и его центрирование по отношению к термопаре осуществляют при помощи упомянутых растяжек. Обеспечивается стабильность электрического контакта и равномерный прогрев образцов. 1 ил.

Изобретение относится к области обогревающих установок, в частности к теплообменникам. Способ регулирования объемного потока обогревающей и/или охлаждающей среды, протекающей через теплообменники в обогревающей или охлаждающей установке, заключается в изменении целевой разницы температур среды в подающем и обратном трубопроводах отдельных теплообменников. Теплообменникам назначаются различные приоритеты исходя из специфической для данной установки разницы температур среды в подающем и обратном трубопроводах. Для теплообменников с более низким приоритетом обеспечивается большая целевая разница температур среды в подающем и обратном трубопроводах. Для теплообменников с более высоким приоритетом допускается меньшая целевая разница температур среды в подающем и обратном трубопроводах. При применении теплообменника с более высоким приоритетом при меньшей разнице температур среды в подающем и обратном трубопроводах объемный поток меняется посредством, по меньшей мере, одного теплообменника с более низким приоритетом. При большей разнице температур среды в подающем и обратном трубопроводах объемный поток меняется посредством смешивания среды, которая поступает в обратный трубопровод из всех теплообменников обогревающей установки, регулировка температуры среды в обратном трубопроводе выполняется до оптимального для нагревательного прибора обогревающей установки значения. Достигается возможность поддерживать температуру среды в обратном трубопроводе всей установки на благоприятном уровне при неблагоприятных энергетических параметрах. 7 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к устройству термоциклера для использования при проведении реакций термоциклирования в молекулярной биологии. Термоциклер содержит: термоблок (34) для приема образца; термоэлектрический элемент (36) типа Пельтье; нагревательное устройство (38), отличное от элемента Пельтье; радиатор (28); тепловую трубу (40), соединяющую радиатор с элементом типа Пельтье. Элемент типа Пельтье расположен рядом с термоблоком и выполнен с возможностью его охлаждения для реакции термоциклирования. Нагревательное устройство расположено рядом с термоблоком и выполнено с возможностью его нагрева для реакции термоциклирования. Термоблок расположен между элементом типа Пельтье и нагревательным устройством. Радиатор отделен от термоблока и элемента типа Пельтье. Тепловая труба соединяет радиатор с элементом типа Пельтье и позволяет передавать тепловую энергию от элемента типа Пельтье к радиатору. Термоблок имеет первую сторону для приема образца и дополнительно содержит пару противоположных сторон. Элемент типа Пельтье находится в тепловом контакте с первой противоположной стороной термоблока, а нагревательное устройство находится в тепловом контакте со второй противоположной стороной термоблока. Обеспечивается более быстрый период циклирования и работа устройства в более широком диапазоне температур окружающей среды. 23 з.п. ф-лы, 10 ил.
Наверх