Термоэлектрическое устройство

 

<»> 84994I

Союз Советских

Соииалистических, Реслублик

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 03.08.79 (21) 2803795/18-25 с присоединением заявки— (23) Прноритет— (43) Опубликовано 15.04.82..Бюллетень № 14 (45) Дата опубликования описания 15.04.82 (51) 14 Кл з Н 01 Ь35/02

Государственный комитет па делам изобретений и открытий (53) УДК 621.362. (088.8) «1 т

«» (l им. А. Ф. Иоффе АН СССР (54) Т ЕРМОЭЛ ЕКТР И Ч ЕСКОЕ УСТРОЙ СТВО

Изобретение относится к термоэлектрическим преобразователям и может быть использовано как элемент памяти в электронике и измерительной технике.

Известно термоэлектрическое устройство для преобразования действующего значения переменного тока в постоянный, содержащее источник преобразуемого сигнала, источник вспомогательного сигнала, резисторы и два полупроводниковых термопреобразователя, включенных встречно (Ц.

Недостатком известного устройства является отсутствие запоминания преобразуемого сигнала.

Известны также запоминающие устрой- 15 ства (запоминатели устройств памяти электронных вычислительных машин), состоящие, например, из ферритовых сердечников и обмоток записи и чтения электрического сигнала (21. Такое устройство наиболее 20 близко к изобретению по функциональному назначению.

Недостатком устройства-прототипа является то, что оно не может работать в условиях высоких (например )200 С) тем- 25 иератур и мощных внешних электрических и магнитных полях (например, тысячи эрстед).

Целью изобретения является расширение функциональных возможностей путем обеспечения возможности запоминания и последующего стирания электрического сигнала, расширения интервала рабочих температур и. возможности работы в постоянных и переменных электрических и магнитных полях.

Поставленная цель достигается тем, что в термоэлектрическом устройстве, содержащем термопреобразователь, размещенный внутри термостата и состоящий из терморезистора, выполненного из материала, обладающего фазовым переходом, и термо.элемента Пельтье, спай которого находится в тепловом контакте с терморезистором, резистор и источник питающего напряжения„ последовательно с терморезистором включен дополнительный резистор, находящийся в тепловом контакте с термоэлементом

Пельтье и терморезистором ц электрически изолированный от элемента Пельтье.

Установлено, что при включении последовательно с терморезистором дополнительного резистора, находящегося в тепловом контакте с термоэлементом Пельтье и терморезистором и электрически изолированного от них, устройство приобретает возможность запоминать сигнал, приходящий на термоэлемент, и стирать этот сигнал, при подаче на термоэлемент найряжения полярности, обратной запоминаемому сигналу.

849941

На чертеже представлена схема предлагаемого устройства.

Устройство состоит из последовательно соединенных термопреобразователя, резистора 1, источника питания 2 и дополнительного резистора 3.

Термопреобразователь состоит из полупроводникового термоэлемента 4 Пельтье, на рабочем спае которого, в тепловом контакте с ним расположен терморезистор 5, выполненный из материала, обладающего фазовым переходом. Дополнительный резистор 3 находится в тепловом контакте с термоэлементом 4 и терморезистором 5 и электрически изолирован от них изоляционным слоем 6.

Термопреобразователь и дополнительный резистор 3 размещены внутри термостата 7, причем термоэлемент 4 Пельтье через теплопереход 8 находится в тепловом контакте со стенками термостата 7.

К ветвям термоэлемента 4 Пельтье подключен источник 9 запоминаемого (или стирающего) сигнала.

Для работы предлагаемого устройства необходимо выполнение следующего состношения:

ИАТ4„(Wp., =ÿW.„,, = еУ,-,„.,„ где W... — мощность запоминаемого сигнала;

W„„... — мощность стирающего сигнала;

Wр,„- — мощность, выделяющаяся в дополнительном резисторе (в режиме памяти);

ЙЬТ„„— теплота фазового перехода терморезистора; и — интегральный коэффициент теплопередачи терморезистора;

AT — температурный интервал фазового перехода терморезистора; е — холодильный (илн отопительный коэффициент термоэлемента Пельтье (при перепадах температур в 1 или десятые доли градуса они одинаковы).

Работа предлагаемого устройства состоит в следующем.

В термостате 7 устанавливают температуру примерно на 1 или десятые доли градуса ниже температуры фазового перехода материала терморезистора 5.

Запоминаемый сигнал подают на термоэлемент 4 так, чтобы на его рабочих спаях выделялось тепло. Это тепло повышает температуру терморезистора выше температуры фазового перехода. При этом терморезистор переходит из полупроводникового в металлическое состояние, ток в цепи терморезистора возрастает.

З0

Величину этого тока с помощью резистора 1 устанавливают такой, что мощности

Юр,, выделяющейся на дополнительном резисторе 3, достаточно для поддержания температуры терморезистора 5, соответствующей его металлическому состоянию после выключения запоминаемого сигнала.

Так происходит запоминание сигнала.

Для перехода устройства в исходное состояние (стирание запоминаемого сигнала) на термоэлемент 4 подают напряжение полярности, обратной полярности запоминаемого сигнала, при этом терморезистор 5 охлаждается термоэлементом, температура терморезистора понижается ниже точки фазового перехода; терморезистор переходит в полупроводниковое состояние, ток в его цепи падает, уменьшается тепло, выделяемое в дополнительном резисторе 3, благодаря чему сохраняется высокоомное состояние терморезистора после отключения стирающего сигнала.

Пример. Полупроводниковый термоэлемент 4 был. выполнен на основе..сплавов

Bi — Те — Sb (р-ветвь) и В1 — Те — Se (и-ветвь) и через теплопереходы 8 припаян к дну термостата 7. К рабочим спаям термоэлемента 4 приклеены терморезистор 5, изготовленный из окисла ванадия, имеющего фазовый переход при Т = 343 К, и находящийся с ним в тепловом контакте дополнительный резистор 3. Последний изготовлен из пленки висмута и электрически изолирован от термоэлемента 4 и терморезистора 5.

Начальное сопротивление терморезистора при 342 К составляло 500 Ом, а после фазового перехода при 343 К вЂ” 0,1 Ом.

При этом ток через терморезистор составлял 30 мА, сопротивление дополнительного резистора — 5 Ом, мощность термоэлемента в режиме запоминания — 0,6 мВт, а в режиме стирания — 0,5 мВт (при токах через термоэлемент, соответственно, 155 мА и 143 мА). Сигнал в режиме памяти снимался с дополнительного резистора и составлял 150 мВ.

Миниатюризация устройства позволит значительно уменьшить затраты энергии на запись и стирание сигнала.

Таким образом, предлагаемое устройство дает возможность запоминания сигнала и последующего его стирания.

Преимуществом предлагаемого устройства по сравнению с устройством-прототипом является то, что оно имеет более широкие функциональные возможности.

Формула изобретения

Термоэлектрическое устройство, содержащее термопреобразователь, размещенный внутри термостата и состоящий из терморезистора, выполненного из материала, обладающего фазовым переходом и термоэле849941

Составитель В. Кирсанов

Техред И. Пенчко

Редактор И. Гохфельд

Корректор С. Файн

Заказ 361 272 Изд. № 130 Тираж 758 Подписное

НПО «Поиск» Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Тип. Харьк. фил. пред. «Патент».мента Пельтье, спай которого находится в тепловом контакте с терморезистором, резистор и источник питания напряжения, отл и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей путем обеспечения возможности запоминания и последующего стирания электрического сигнала, расширения интервала рабочих температур и возможности работы в постоянных и переменных электрических и магнитных полях, последовательно с терморезистором включен дополнительный резистор, находящийся в тепловом контакте с термоэлементом Пельтье и терморезистором и электрически изолированный от элемента

Пельтье.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

1. Авторское свидетельство СССР № 607159, кл. (л 01 R 19/24, 1978.

10 2. Зимин В. А. Электронные вычислительные машины. М., Машгиз, 1962, с. 501—

503 (прототип).