Термостатирующее устройство

 

» .

ОП ИСАНИ

ИЗОБРЕТЕН И

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬС

Союэ Советских

Социалистимеских

Республик

555385 . (6!) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 26.12.74 (21) 2088911/2

М. Кл.в

G 05 О 23/19 с присоединением заявки №вЂ”

Госуйарстввнный комитат

Саввтв Министров СССР па данам нзоарвтвний н открьяий (23) Приоритет— (43) Опубликовано 25.04.77.,Бюллетеи (45) Дата опубликования описаиия28.

ДК 621555.6(088.8) (72) Авторы изобретения

Э. В. Осипов и И. И. Очковский (7!) Заявитель (54) ТЕРМОСТАТИРУЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО

Изобретение относится к холодильной технике в частности технике термоэлектрического охлаждения, и может быть использовано в термоэлектрических термостатирующих устройствах, применяемых для улучшения работы радиоэлектронных Ь устройств, технологических процессов, в метрологии, в биологии и медицине, в системах жизнеобеспечения подводных лодок и космических кораблей и т. п.

Известны способы и осуществяющие их 10 устройства термостатирования различных объектов на заданном температурном уровне, основанные на пропускании тока через термоэлектрйческий исполнительный элемент (термобатарею) термоэлектрического термостата и принудительном 15 изменении теплового сопротивления термоэлектрического термостата (1}.

Однако известные устройства обладают сравнительно низкой надежностью и точностью, а температурный диапазон эксплуатации устройства ог- Я раничен как по верхнему„так и по нижнему пределам. Так в устройствах, осуществляющих известные способы, при изменении теплового сопротивления термоэлектрического термостата (тепло-, вое сопротивление между холодным спаем тер- 25 моэлектрического исполнительного элемента термостата и окружающей средой с учетом теплс притоков как через корпус термостата. так и через устройство теплосъема, т. е. радиатор, тепловую трубку и т. д.,и с горячих спаев термоэлектрического исполнительного элемента) лропускаемый через его термоэлектрический исполнительный элемент ток не изменяют ни по величине, ки по направлению. Это приводит к неоптимальному рабочему режиму термоэлектрического исполнительного элемента и, соответственно, повышенным тепловыделениям на его горячем спае, которые, в свою очередь, обуславливают повышенную температуру горячего сная. Последнее уменьшает надежность н технический ресурс работы тер моэлектричсского исполнительного элемента.

Сравнительно низкаэт точность поддержа ния заданного температурного уровня обусловлена тем, что регулирование температуры нроиэволнтсн только за счет изменения теплового сопротивления термоэлектрического термостата при постоянном по величине и направлению токе термоэлектрического охладителя, а это обуславливает низкую чувствительность и, соответственно, точность, а

555385 также ограничивает температурный диапазон эксплуатации устройства.

Наиболее близким устройством является термостатирующее устройство, содержащее датчик и задатчик температуры объекта, подключенные через блок сравнения к усилителю, основной исполнительный элемент, цополнительньй исполнительньй weмент-термобатарею, подключенную через другой усилитель и блок сравнения к датчику и задатчику температуры окружающей среды (2!.

Ему также свойственна сравнительно невысокие точность, надежность и небольшой диапазон термостатирования, Цель изобретения — увеличение точности, надежности и расширение диапазона термостатирования, йостигмтся это тем, что устройство содержит доцолнительньй блок сравнения, входы которого подключены к выходам усилителей, а выход — к нхрду основного исполнительного элемента.

Точность поддержания заданного температурного уровня повышается эа счет того, что регулирование холодопроиэводительности дополннтель. ного исполнительного элемента — термобатареи и, аоотлетственно, температурного уровня термоататнрования производится не только за счет изменения основного исполнительного элемента, иапример, теплового сопротивления термостата, но, в основном, за счет автоматического изменения величины и направления пропускаемого через термобатарею тока при отклонении температуры окружающей среды от заданного температурного уровня термостатирования. При этом контур термостатирования по отклонению температуры окружающей среды от эаданого уровня термостатирования (возмущению) практически безинерционный, а за счет принудительного изменения теплового сопротивления термоэлектрического е рмостата компенсируются только незначительные отклонения температурного уровня от заданного.

Все это также расширяет температурный диапазон эксплуатации устройства как в сторону температур, превышающих заданньй уровень термостатирования, так и в обратную сторону.

Повышение надежности термостатировання и, соответстьснно, технического ресурса работы устройства обусловлено тем, что при изменении температуры окружающей среды изменяют величину и направление пропускаемого через термобатарею тока, а последнее обуславливает оптимальньй рабочий режим термобатареи и, соответственно, уменьшает по сравнению с прототипом тепловыделение на ее горячем спае, т.е. температуру горячего сная термобатареи.

На чертеже приведена функциональная схема термостатирующего устройства.

Устройство содержит два контура термостатирования. Первьй — по возмущению (отклэ нению окружающей температуры от заданного уровня термостатирования) и второй — no откло19

ЯО

И

ЗО

86

60 нению температуры термостатируемо о объекта от заданного уровня термостатиравания.

Первьй контур включает в себя задатчик температуры 1.и датчик 2 температуры окружающей среды, выходы которых додключены к блоку сравнения 3, а его выход — к входу усилителя 4.

Выход усилителя 4 подключен к входу термоэлектрического исполнительного элемента (термобатареи) 5, который термически соединен с термостатируемым объектом б.

Второй контур также включает в себя задатчик температуры 7 и датчик 8 температуры термостатируемого объекта б, выходы которых подключены к блоку сравнения 9. Выход последнего подключен к входу усилителя 10, а его выход через дополнительньй блок сравнения (схему несовпадения по знаку входных сигналов) — к входу основного исполнительного элемента 12, Этот элемент принудительно изменяет (a данном случае уменьшает) тепловое сопротивление Ят термоэлектрического термостата соответственно величине отклонения температурного уровня (температ; ры термостатируемого объекте) от заданного, Управляюшие входы дополнительного блока сравнения 11 подключены соответственно к входу усилителя 4 первого контура и выходу усилителя

10 второго контура, а последний. подключает сигнал с выхода усилителя 10 на вход основного исполнительного элемента 12, если полярность сигналов

И 1 и И 2, соответственно усилителей 4 и 10, ие совпадает, т. е. если сигнал И 1 положительный (температура окружающей среды Вн больше заданного температурного уровня Взад,), а сигнал И

2 отрицательный (температура термостатируемого объекта eâí меньше Оэад ), и наоборот(вн- Озад1а

Овн>&зад) . Если же полярность сигналов И 1 и И 2 одинакова (оба положительны или оба отрицательны), то основной исполнительньй элемент 12 не включен и тепловое сопротивление термоэлектри-. ческого термостатз ие изменяется;

Вывод на режим и автоматическое поддержание режима термостатирования объекта на заданном температурном уровне в широком диапазоне изменения наружной температуры и, соответственно, условий теплосъема со спаев термобатареи производят при помощи предлагаемого термоетатирующего устройства следующим образом.

Измеряют при помощи датчика 2 температуру окружающей среды 8н, сравнивают ее с заданным

УРовнем теРмостатиРованиЯ О д, 1Установленным

t 1 .в эадатчике 1, при наличии отклонения (ЬЦ1 на выходе блока сравнения 3, усиленного и преобразованного до величины О, на выходе усилителя 4),, пропускают ток через термобатарею 5, причем принудительно изменяют величину и направление пропускаемого через термобатарею 5 тока соответственно вели чине и знаку отклонения температуры окружающеи среды 6н от заданного уровня термостатирования

Взад таким образом, чтобы при максимальном значении теплового сопротивления термоэлектри555385 ческого термостата RT уровень термостатирования, (температуры термостатируемого объекта) 9вн был равен или меньше заданного 6эад, если температура окружающей среды Он больше заДанного уровня 9зад»и равен нли больше запаниого 9эад, Ь если температура окружающей среды 9н меньше заданного уровня 9зад, При этом, до момента выхода на заданнь»й уровень термостатирования, тепловое сопротивление Йт термоэлектрического термостата не изменяют (сохравяет максимальную 16 величину),. так как при 6н>9за значение Юн =

9н — 9эа,ц>9, а при 9н<Ьзад значение он<.0 и значение Ь9вн<9 т.е. основной исполнительный элемент 12 не включен

При незначительном переохлаждении термоста- 15 тируемого объекта айви< 0 при ЬОн> 8 или перегреве 69вн09 при он<О принудительно изменяют (уменьшвют) тепловое сопротивление Ят (основной исполнительный элемент 12 включен) термостата соответственно величине этого откло.

»»ения (увеличнвают тепло / холод притоки на холодный спай термобатареи), Таким образом, в широком диапазоне изменения температуры окружающей среды 9н надежно поддерживается задан»»ь»й температурный уровень 25 термостатировання с высокой точностью.

Благодаря сочетанию контура термостатирования по отклонению температуры объекта от заданного уровня термостатирования с контуром термостатнрования по возмущению (отклонеиию температуры окружающей среды от заданного уровня термостатирования) создано, по сравнению с известными, качественно новое устройство, позволяющее повысить, точность и надежность

:термостааирования на заданном уровне, а также значительно расширить температурный диапазон эксплуатации устройства.

Формула изобретения

Те рмостатируницее устройство, содержащее датчик и эадатчик температуры объекта, подключенные через блок сравнения к уснл-.лелю, основной исполнительный элемент, дополнительный исполнительный элемент — термобатарею, подключенную через друтой усилитель и блок сравнения к датчику и задатчику температуры окружающей среды,,отличающееся» тем, что, с целью увеличения точности, надежности и расширения диапазона термостатировання, устройство содержит дополнительный блок сравнения, входы которого подключены к выходам усилителей, а выход — к входу ос»»овного исполнительного элемента.

Источники информации, принятые во внимание . при экспертизе:

1. Зорин И. В., Зорина 3. Я. Термоэлектрические холодильники и генераторы, Л., "Энергия", 1973, стр. 80.

2. Заявка Р 2064192/24,М.Кл G 05 0 23/19, приоритет 01.10.74 r (принято положительное решение) .

555385

Составитель Л Пшенцова

Техред Н. Бабчрка Корректор И. Гоксич

Редактор Е. Гончар

Заказ 458/23

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

Тираж 1095 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий! 13035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5