Термоэлектрическое термостатирующее устройство

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советских

Социалистических

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

{6t) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 19.01. 81(21) 3239000/18-24 (Я) М. Кй.з

С 05 0 23/19 с присоединением заявки HP— (23) Приоритет—

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий

Опубликовано 30.1182. Бюллетень М9 44

Дата опубликования описания 30.11.82

ДЗ) УДК 621 ° 555 6 (088. 8) (72) Авторы изобретения

Н.В.Грязнов, В.В.Денисов, А.Н.Евстигнеев и,цильной .");-,-, Ленинградский технологический институт хо промышленности (71) Заявитель (54) ТЕРМОЭЛЕКТРИЧЕСКОЕ ТЕРМОСТАТИРУЮЩЕЕ

УСТРОЙСТВО

Изобретение относится к холодильной технике, в частности к технике термоэлектрического охлаждения и может быть использовано для прецизионного термостатирования, применяемого в биологии и медицине, метрологии и радиотехнике.

Известно устройство, состоящее из датчика и задатчика температуры, подключенных к блоку сравнения, последовательно соединенных с ШИМ модулятором, усилителем мощности, объектом управления, причем на второй вход ШИМ модулятора подключен выход

reнератора пилообразного напряжения.

Устройство осуществляет поддержание температуры.термостатируемого объема: по принципу пропорционального регулирования по отклонению. При этом регуликование происходит за счет изменения относительной длительности импульсов тока ОИ, протекающего через термоэлектрические элементы (1) .

Однако описанное устройство не обладает высокой точностью вследствие наличия статической ошибки.

Наиболее близким к предлагаемому является термостатирующее устройство, которое представляет собой широтноимпульсный регулятор температуры и содержит датчик и задатчик температуры, подключенные к входу схемы сравнения, выход которой соединен с последовательно соединенными усилителем сигнала отклонения, пороговым элементом, усилителем мощности, объектом регулирования, к выходу которого подключен датчик температуры, причем второй вход порогового. элемента соединен с генератором пилообразного напряжения, а к третьему входу порогового элемента подключен выход блока связи по возмущению, вход которого соединен с входом задатчика температуры.

Данное устройство обладает более высокой точностью по сравнению с предыдущим за счет наличия комбинированного управления по возмущению и по отклонению 1 21.

Однако регулирование температуры термоэлектрического термостата по предлагаемой схеме не будет эффектив25 ным, если на объем регулирования воздействуют несколько возмущающих факторов.

Цель изобретения — повышение точности и надежности термоэлектрического

ЗО термостатирующего устройства.

978110

Поставленная цель достигается тем, что в термоэлектрическое термостати, рующее устрдйство, содержащее элемент сравнения, к первому и второму входам которого подключены соответственно датчик и задатчик температуры, а к выходу через усилитель подключен первый вход порогового элемента, к выходу которого через усилитель мощности подключена термобатарея, а так же масштабирующий усилитель и генератор 10 пилообразного напряжения, подключен- ный первым выходом к второму входу порогового элемента, с третьим вхоДом которого соединен выход масштабирующего усилителя, введены последовательно включенные измерительный преобразователь термо-ЭДС термобатареи и блок памяти, причем управляющий вход измерительного преобразователя соединен с вторым выходом генератора 2О пилообразного напряжения,. а выход блока памяти соединен с входом масштабирующего усилителя.

На чертеже изображена схема пред.лагаемого устройства. 25

Устройство содержит датчик 1 и задатчик 2 температуры, элемент 3 сравнения, усилитель 4, пороговый элемент

5, усилитель б мощности, термобатарею

7, генератор 8 пилообразного напря- ЗО жения, масштабирующий усилитель 9, измерительный преобразователь 10 термо-ЭДС термобатареи, блок 11 памяти.

Устройство работает следующим образом.

В статическом режиме, когда температура термостатирующего объема не отличается от заданной, т-.е. Т=Т5С, и устройство работает при Е=Е „„, на выходе элемента 3 сравнения и на выходе масштабирующего усилителя 9 напряжение отсутствует. Т вЂ” текущее значение температуры, Š— текущее значение термо-ЭДС, Š— заданное значение термо-ЭДС. При этом сигнал, формируемый .генератором 8 пилообразного напряжения, сравнивается на пороговом элементе 5 с постоянным напряжением и относительная длительность сигнала на выходе порогового SQ элемента 5 выбирается равной Q g =0,5.

Усилитель б мощности формирует импульсный .ток, протекающий через объект регулирования.

Рассмотрим работу устройства в

SS мЬмент, когда температура термоста- тируемого объема Т отличается от заданной Т рд. Сигнал с датчика 1 температуры отличается от сигнала с задатчика 2 температуры,и,следовательно,на ® выходе элемента 3 сравнения имеется сигнал, отличный от нуля. Этот сигнал усиливается усилителем 4 и подается на первый вход порогового элемента 5.

На второй вход порогового элемента 5 65 подается сигнал с первого выхода генератора 8 пилообразного напряжения.

Одновременно в моменты, когда выходное напряжение генератора 8 пилообразного напряжения равно нулю, с второго выхода генератора пилообразного напряжения на управляющий вход измерительного преобразователя 10 термо-ЭДС подается сигнал на подключение измерительного преобразователя термо-ЭДС параллельно термобатарее 7.

В эти моменты времени токовая цепь термобатареи 7 разорвана, и величина термо-ЭДС, возникающей на термоэлементах, определяется по формуле

Тг

E = й(т, -т„). т, тх где с(— коэффициент дифференциальной "термо-ЭДС, В/К;

Т - температура горячего спая термобатареи, К;

Т . — температура холодного спая

X термобатареи, К.

Любые возмущения,.например изменение температуры окружающей среды, изменение условий теплосброса и т.д. приводят к изменению Т или Т>, что в свою очередь вызывает отклонение термо-ЭДС

Е от расчетного значения Е . Сигнал C выхода измерительного преобразователя 10 термо-ЭДС запоминается в блоке 11 памяти. Выходной сигнал блока 11 памяти соответствует текущим значениям термо-ЭДС, генерируемой на термобатарее 7 в моменты, когда сигнал генератора пилообразного напряжения равен нулю. Выходной сигнал блока t1 памяти подается на вход масштабирующего усилителя 9, на выходе которого формируется сигнал, пропорциональный разности Е-Е и подается на третий вход порогового элемента 5. Пороговый элемент 5 предназначен для формирования широтно-модулированного сигнала, относительная длительность которого определяется величиной двух сигналов, один из которых поступает на первый вход порогового элемента и соответСтвует отклонению температуры термостатируемого объема от заданного уровня, а второй подается на третий вход порогового элемента и соответствует отклонению термо-ЭДС от заданного уровня.

Выходной сигнал с порогового элемента имеет относительную длитель.ность

Оц= 4 l n где и — длительность импульса тока", +п — длительность периода.

При Т=Т О Е=Е 9 =0 5. Выходной сигнал с порогового элемента 5 подается на усилитель б мощности, формирующий импульсный ток, протекающий через термобатарею, причем относи 978110

Формула изобретения

Составитель А.Гулеев

Редактор Ю.Середа Техред A.Áàáèíåö Корректор М.Коста

Заказ 9217/б 3 Тираж 914 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент", г.ужгород, ул.Проектная, 4 тельная длительность импульсов, и, следовательно, среднее значение тока через батареи 1 р зависит и от величины сигнала отклонения температуры термостатируемого объема, и от величины термо-ЭДС, возникающей между горячим и холодным спаями.

Таким образом, канал регулирования по возмущению чувствителен к возмущению любой физической природы, что обеспечивает высокую точность термостатирования. Кроме того, надежность устройства повышается, так как в случае выхода из строя датчика температуры процесс термостатирования не нарушается. Регулирование температуры 15 происходит за счет канала по возмущению.

Термоэлектрическое термостатирующее устройство, содержащее элемент сравнения, к первому и второму входам которого подключены соответственно д5 датчик и задатчик температуры, а к выходу через усилитель подключен пер,вый вход порогового элемента,.к выходу которого через усилитель мощности подключена термобатарея, а так же масштабирующий усилитель и гейератор пилообразного напряжения, подключенный первым выходом к второму входу порогового элемента, с третьим вхо- дом которого соединен выхОд масштабйрующего усилителя, о т л и ч а ю щ ее с я тем, что, с целью увеличения точности и надежности устройства,оно содержит последовательно включенные измерительный преобразователь термоЭДС термобатареи и блок памяти, при-. чем управляющий вход измерительного преобразователя соединен с вторым выходом генератора пилообразного на1 пряжения, а выход блока памяти соедйнен с входом масштабирующего усилителя.

Источники информации, 1ринятые во внимание при экспертизе

1. Цветков И.Н., Аксенов С.С., Думман В.М. Судовые термоэлектрические охлаждающие устройства. Л., "Cy>,устроение", 1972, с.154-157.

2. Авторское свидетельство СССР -394 763, кл. G 05 О 23/19, 1973 прототип).