CS267166B1

CS267166B1 - A method of heating and sensing the temperature of a thermoelectric cell

Info

Publication number: CS267166B1
Application number: CS871425A
Authority: CS
Inventors: Daniel Ing Saling
Original assignee: Daniel Ing Saling
Priority date: 1987-03-04
Filing date: 1987-03-04
Publication date: 1990-02-12
Also published as: CS142587A1

Abstract

Očelem riešenia je regulácia a meranie teploty termoelektrického článku Pt- -PtRh do teploty 1 600 °C. Toho se dosahuje tým, že termoelektrický článok sa zahrievá prechodom jednosměrného elektrického prúdu po dobu prvého časového úseku tj, dalej sa ohřev v pravidelných intervaloch přerušuje po dobu druhého časového úseku t2r v ktorom sa meria teplota termoelektrického článku snímáním termoelektrického napatia, pričom poměr časových úsekov tj:t2 je váčší ako 20. Využitie spósobu je i v oblastiach, kde je potřeba presne reguloval teplotu malej plochyThe purpose of the solution is to regulate and measure the temperature of the Pt--PtRh thermoelectric cell up to a temperature of 1,600 °C. This is achieved by the fact that the thermoelectric cell is heated by the passage of a direct electric current during the first time period i.e., the heating is then interrupted at regular intervals during the second time period t2r in which the temperature of the thermoelectric cell is measured by sensing the thermoelectric napatium, while the ratio of time periods i.e.:t2 is greater than 20. The method is also used in areas where it is necessary to precisely regulate the temperature of a small area

Description

2 CS 267 166 B12 EN 267 166 B1

Vynález sa týká spĎsobu ohřevu a snímania teploty termoelektrického článku, ktorý sapoužívá súčasne na ohřev aj meranie teploty, čo je využitelné napr. pri sledovaní teplot-nýoh zmien létok a pozorovaní kryštalizačných procesov so súčasným meraním teploty pozorova-né] látky. Výhodou tejto metody je, že sa pracuje s velmi malým množstvom látky, ktorá sananesie na hrot meracieho termoelektrického článku. V súčasnosti nie je známy spĎsob ohřevu a snímania teploty termoelektrického článku,ktorý by z hladiska přesnosti umožňoval konštrukciu malých a rýchlych laboratórnych prístrojova zariadení pre sledovanie teplotných zmien látok, najmá v oblasti chémie silikátov, kdesa pracuje s teplotami do 1 600 °C. V minulosti sa už robili pokusy s využitím toho istéhotermoelektrického článku na ohřev aj snímanie teploty súčasne tak, že striedavý prúd frekvencie50 Hz bol jednocestne usměrněný a připojený na termoelektrický článok. Počas jednej polvlnypretekajúci prúd ohrieval termoelektrický článok, počas druhej polvlny sa snímalo termo-elektrické napStie na termoelektrickom článku. Tento spósob bol však nepřesný, pretože napStiena termoelektrickom článku je velmi malé a jednoduchým usměrněním sa nepodařilo zabránitrušivému vplyvu napájacieho prúdu na snímané termoelektrické napátie. Ďalšia chyba vznikalakolísáním teploty termoelektrického článku, ktoré bolo spSsobené nízkou frekvenciou a polvlnnýmpriebehom napájacieho prúdu. Vzhladom na odvod tepla do okolia a malé rozměry termoelektrické-ho článku a vzorky, teplota sledovala priebeh napájacieho napatia a prúdu. Táto chyba narastalaso zvyšujúcou sa teplotou vzorky.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for heating and sensing the temperature of a thermoelectric cell, which simultaneously uses both temperature and temperature measurements, which is useful, for example, in monitoring temperature changes of drugs and observing crystallization processes with simultaneous measurement of the temperature of the observed substance. The advantage of this method is that a very small amount of substance is placed on the tip of the measuring thermoelectric cell. There is currently no known method of heating and sensing the temperature of a thermoelectric cell, which, in terms of accuracy, would allow the construction of small and fast laboratory instrumentation to monitor temperature changes of substances, particularly in the field of silicate chemistry, where it operates at temperatures up to 1600 ° C. In the past, attempts have already been made to use the same electroelectric cell to heat and sense temperature simultaneously, so that the 50 Hz alternating current is rectified and connected to a thermoelectric cell. During one half-flowing current the thermoelectric cell was heated, during the second half-wave the thermo-electric voltage was sensed on the thermoelectric cell. However, this method was inaccurate because the thermoelectric cell is very small and a simple rectification has not prevented the suppressing effect of the power supply on the sensed thermoelectric voltage. Another error due to temperature fluctuations caused by low frequency and half-wave current. Due to the heat dissipation into the environment and the small size of the thermoelectric cell and the sample, the temperature monitored the course of the supply voltage and current. This error increased with increasing sample temperature.

Vyššie uvedené nedostatky sú odstránené novým sposobom ohřevu a snímania teploty termo-elektrického článku podlá vynálezu, ktolého podstatou je, že termoelektrický článok je ohrieva-ný jednosměrným prúdom bez zvlnenia. V pravidelných intervaloch sa snímá termoelektrickénapátie na termoelektrickom článku tak, že jednosměrný prúd tečúči termoelektrickým článkomsa na velmi krátký čas preruší, termoelektrický článok sa připojí na merací obvod, ktorýodoberie vzorku termoelektrického napátia a po odpojení termoelektrického článku od meracie-ho obvodu sa tento opáť zapojí do okruhu jednosměrného prúdu. Frekvencia vzorkovania, akoaj trvanie vzorkovacieho impulzu je navrhnuté tak, aby počas prerušenia jednosměrného prúdutermoelektrickým článkom, nedošlo k poklesu teploty termoelektrického článku.The aforementioned drawbacks are eliminated by the novel method of heating and sensing the temperature of the thermoelectric cell according to the invention, the essence of which is that the thermoelectric cell is heated by unidirectional current without undulation. At regular intervals, the thermoelectric voltage on the thermoelectric cell is sensed so that the unidirectional current flowing through the thermoelectric cell is interrupted for a very short time, the thermoelectric cell is connected to the measuring circuit, which removes the thermoelectric voltage sample and reconnects it to the thermoelectric cell. unidirectional circuit. The sampling frequency, such as the sampling pulse duration, is designed so that the temperature of the thermoelectric cell does not drop when the unidirectional current is interrupted by the current cell.

Napájaním termoelektrického článku jednosměrným prúdom bez zvlnenia, je zabezpečenýjeho rovnoměrný ohřev bez oscilácií teploty. Snímanie termoelektrického napátia z termo-elektrického článku sa uskutočňuje v takom krátkom čase, že pokles teploty termoelektrické-ho článku je nemeratelný. Na uvedenom principe je možné skonštruovať malé, rýchle a přesnézariadenia pre sledovanie teplotných zmien látok, ktorých činnost v mnohých prípadoch plnénahradí doteraz používané komplikované, zdlhavé a energeticky náročné metody. Vynález savyužívá v odbore chémie silikátov, kde umožňuje rýchlo určit teplotně vlastnosti skúmanýchlátok, napr. bod topenia a tuhnutia, modifikačné premeny a umožňuje rýchlu konštrukciu fázo-vých diagramov. iBy supplying the thermoelectric cell with unidirectional current, it is provided for uniform heating without temperature oscillations. Thermoelectric sensing of the thermoelectric cell takes place in such a short time that the temperature drop of the thermocouple is immeasurable. On the above principle, it is possible to construct small, fast and precise devices for monitoring temperature changes of substances, whose operation in many cases is fully compensated by the complicated, lengthy and energy intensive methods used so far. The invention utilizes silicate chemistry in the art, where it is possible to quickly determine the temperature properties of the investigations, e.g., melting and solidification points, modifying transformations, and allows the rapid construction of phase diagrams. and

Vynález bol vytvořený na základe požiadavky vyvinút přístroj, ktorý by reguloval asnímal teplotu termoelektrického článku Pt-PtRh do 1 600 °C. Tento přístroj v spojení s mikro-skopom umožňuje sledovat teplotně změny velmi malého množstva skúmanej látky, umiestnenejna hrote termoelektrického článku. Využitím vynálezu boli vysoko překročené pčvodné požiadavkyna přesnost prístroja.The invention has been developed upon request to develop an apparatus that regulates the temperature of the thermoelectric cell Pt-PtRh up to 1600 ° C. This device, in conjunction with the micro-scoop, allows the temperature changes of a very small amount of the substance to be studied to be monitored, placed at the tip of the thermoelectric cell. By using the invention, the original requirements of instrument accuracy have been greatly exceeded.

Na pripojenom výkrese je na obr. 1 nakreslená bloková schéma zariadenia realizujúcehopredmet vynálezu a na obr. 2 sú znázorněné časové priebehy ohřevu termoelektrického článkua snímania termoelektrického napátia. Merací termoelektrický článok _1 (obr. 1) je blokomJ2 spínačov pripájaný bud na výkonovú část 4, ktorou sa riadi velkost prúdu, ohrievajúcehotermoelektrický článok 1_, alebo na blok snímania a spracovania termoelektrického napatia,ktorý zabezpečuje kompenzáciu okolitej teploty, zosnímanie termoelektrického napatia a jehozosilnenie na potřebná úroveň s požadovanou presnostou tak, aby na výstup zariadenia bolomožné připojit analogové číslicové meracie přístroje resp. zapisovač.1 shows a block diagram of an apparatus implementing the invention, and FIG. 2 shows the time courses of heating a thermoelectric cell for sensing the thermoelectric voltage. The thermoelectric cell 1 (FIG. 1) is a switch block 12 coupled to either the power section 4 which controls the current size, the heating cell 1, or the thermoelectric voltage sensing and processing block that provides ambient temperature compensation, thermoelectric sensing, and amplification. the required level with the required accuracy so that analog digital meters can be connected to the device output. recorder.

Claims

CS 267 166 B1 3 In the time period (fig.

2) the thermoelectric cell is heated by the flowing single-directional current In the time period t2, the temperature of the thermoelectric cell is measured so that the direct current is interrupted via the switch block 2 and the thermoelectric cell 1 is connected to the thermoelectric voltage sensing and processing block 3. Upon completion of the time period t2a, the thermoelectric element 11 is disconnected from the measuring circuits and the abutment is connected to the power section 4. It has been shown that if the time interval t2 is less than 1 ms and the ratio of the time slots t ^: t2 is greater than 20, the effect of the short-time current interruption is not observable on the output data, with the accuracy of the device being better than 1%. In addition to the specific application of the present invention, it is also possible to use it in other areas where it is necessary to precisely control the temperature of a small area (point), respectively. small-sized bodies (eg, special microsolders, laboratory and medical devices, etc.). OBJECT OF THE INVENTION A method of heating and sensing the temperature of a thermoelectric cell used simultaneously to heat a temperature measurement, characterized in that the thermoelectric cell (1) is heated by passing an unidirectional electrical current for a first period of time (t 1), further heating at regular intervals interrupts for the second time period (t2), in ktprom the temperature of the thermoelectric cell is measured by sensing the thermoelectric voltage, the ratio of the time intervals ^: t2 being greater than 20. 1 drawing