Pierwszenstwo: Opublikowano: 20.XII.1968 56741 KI. 42 q, 2/05 MKP G 05 d -23/2Z "czytelnia1 Twórca wynalazku: inz. Kazimierz Merski Wlasciciel patentu: Instytut Badan Jadrowych, Warszawa (Polska) Uklad stabilizacji niskich temperatur, zwlaszcza w zakresie temperatury cieklego helu i azotu i Przedmiotem zgloszenia jest uklad stabilizacji niskich temperatur w zakresie temperatury ciek¬ lego azotu i helu, przeznaczony zwlaszcza dla kriostatów.Do badan zjawisk fizycznych w zakresie niskich 5 temperatur przeprowadzanych w kriostatach wy¬ magane sa uklady stabilizacji niskich temperatur o wysokim wspólczynniku stabilizacji i o malej bezwladnosci z mozliwoscia plynnej regulacji sta¬ bilizowanej temperatury. 10 W znanych dotychczas rozwiazaniach ukladów niskich temperatur wykorzystywane sa czynniki termistorowe oraz germanowe odznaczajace sie znaczna masa wlasna oraz bezwladnoscia. To uniemozliwia ich zastosowanie do wspólpracy z 15 kriostatami, gdzie masa wlasna czujnika winna byc bardzo mala w porównaniu z masa obiektu bedacego przedmiotem badan (np. próbka pól¬ przewodnika i z tego wzgledu pomijalna. Waru¬ nek ten spelniaja czujniki termoparowe, wykozuja- 20 ce jednak w zakresie temperatur cieklego helu i azotu mala czulosc termoelementów.Celem niniejszego wynalazku jest rozwiazanie elektronicznego ukladu stabilizacji, pozwalajace na zastosowanie czujników termoparowych w zakre- 25 sie temperatur cieklego azotu i helu.Cel ten zostal osiagniety przez podanie na wej¬ scie ukladu kompensacyjnego napiecia termoelek¬ trycznego z wyjscia czujnika termoparowego oraz napiecia odpowiadajacego nastawionej tempera- 30 turze z wyjscia ukladu napiecia odniesienia. Przy czym wyjscie ukladu kompensacyjnego polaczone z wejsciem przetwornika wibracyjnego przetwarza¬ jacego róznice napiecia termoelektrycznego kon¬ trolowanego i napiecia odpowiadajacego nastawio¬ nej temperaturze na napiecie sygnalu nosnego o ksztalcie prostokatnym, które jest dalej wzmac¬ niane we wzmacniaczu oporowym oraz prosto¬ wane we wzmacniaczu fazoczulym sterujacym czlon regulacyjny wyposazony w element grzejny ustalajacy temperature kriostatu.Przedmiot wynalazku jest uwidoczniony w przy¬ kladzie wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia schemat blokowy urzadzenia, a fig. 2 — schemat ideowy. Uklad wedlug wynalazku sklada sie z czujnika termoparowego 1, ukladu kompensacyjnego 2, przetwornika wibracyjnego 3, wzmacniacza oporowego 4, wzmacniacza fazoczu- lego 5, czlonu regulacyjnego 6 wyposazonego w element grzejny G, zródla napiecia odniesienia 7, zasilacza 8 i silnika nawrotnego 9.Na wejscie ukladu kompensacyjnego 2 podawane jest napiecie termoelektryczne z czujnika termo¬ parowego 1 zawierajacego termoelement odnie¬ sienia Tml i termoelement pomiarowy Tm2, po¬ laczone ze soba w ukladzie róznicowym.Róznica napiec termoelementu odniesienia i ter- moelementu pomiarowego jest kompensowana w oporowym ukladzie mostkowym ukladu kompen¬ sacyjnego 2 z czescia napiecia ukladu odniesienia 5674156741 7 okreslona polozeniem suwaka potencjometru Ri i stykiem srodkowym W przetwornika wibracyj¬ nego 3.Toroidalna konstrukcja potencjometru Ri za¬ pewnia duza dokladnosc nastawiania wymaganej temperatury, przy czym w zaleznosci od znaku napiecia termoelektrycznego w odniesieniu do na¬ piecia nastawionego potencjometrem Ri ustala sie polaryzacja napiecia na wyjsciu ukladu kompen¬ sacyjnego 2. Niskooporowy mostkowy konfigu¬ racja uklad kompensacyjny zmniejsza szumy ter¬ miczne i szumy indukowane w obwodzie wejscio¬ wym wzmacniacza 4, przez co rozszerzony ^zostaje zakres dokladnosci regulacji niskich temperatur.Napiecie po wyjsciu z ukladu kompensacyjnego 2 Jest przetwarzane w przetworniku wibracyjnym 3 zasilanym napieciem o czestotliwosci 50 Hz, na na¬ piecie prostokatne o fazie zaleznej od polaryzacji napiecia skompensowanego.Napiecie to wzmocnione nastepnie we wzmacnia¬ czu oporowym 4 jako sygnal bledu steruje syn- fazowo siatki lamp triodowych L4 i L5 wzmacnia¬ cza fazoczulego 5. Jednoczesnie anody tych lamp sa zasilane z transformatora napieciem o czesto¬ tliwosci 50 Hz. W zaleznosci od fazy sygnalu po¬ dawanego na siatki lamp L4 i L5 wzrasta odpo¬ wiednio wyjsciowy prad wzmacniacza. Obwód ka¬ todowy wzmacniacza fazoczulego 5 jest zamkniety przez róznicowo polaczone wzgledem siebie dwój- niki oporowo-pojemnosciowe R17 Cn dla lampy L4 i R18 C12 dla lampy L5. Zastosowane pojemnosci Cu i CJ2 pozwala na odfiltrowanie skladowej sta¬ lej napiecia sterujacego baza tranzystora czlonu regulacyjnego 6. Do obwodu kolektora tranzystora T2 pracujacego w rezimie wzmacniacza dolaczony jest element grzejny G przez potencjometr P, ograniczajacy wartosc pradu tego elementu w pierwszym okresie nagrzewania. Jesli wiec, napie¬ cie termoelektryczne odpowiadajace danej tempe¬ raturze jest na przyklad wyzsze od napiecia usta¬ wionego potencjometrem Ri, to na siatce lampy Li wzmacniacza oporowego 4 pojawia sie napiecie dodatnie, a na siatce lamp L4 i L5 wzmacniacza fazoczulego 5 napiecie ujemne, co powoduje zmniejszenie pradu sredniego lampy L4 i zwiek¬ szenie pradu sredniego lampy L5. Prad bazy tran¬ zystora Ti czlonu regulacyjnego odtyka wtedy tranzystory T^ i T2, wzrasta wiec prad plynacy przez element grzejny G i sygnal bledu maleje do zera. Pomiar napiecia na wyjsciu wzmacniacza fazoczulego 5 pozwala okreslic odchylenie war¬ tosci chwilowej temperatury od wartosci nastawio- 5 nej potencjometrem R^ Uklad stabilizacji niskich temperatur w zakresie temperatury cieklego helu i azotu pozwala równiez na pomiar temperatury i bezposredni odczyt, co jest realizowane wedlug wynalazku przez odlaczenie czlonu regulacyjnego 10 6 i dolaczenie w obwód anody lamp L4 i L5 wzma¬ cniacza fazoczulego 5 silnika nawrotnego 9 sprze¬ zonego z suwakiem potencjometru R^ Jednoczes¬ nie nastepuje zmiana rezimu pracy wzmacniacza fazoczulego 5 przez zmiane charakteru obciazenia 15 anodowego lamp L4 i L5 z oporowego na induk¬ cyjny oraz polaczenie obwodów katodowych lamp L4 i L5 do masy.Urzadzenie stanowiace przedmiot wynalazku odznacza sie szeregiem zalet, jak: szeroki zakres 20 stabilizowanej temperatury w przedziale tempe¬ ratur cieklego azotu i helu, duza dokladnosc bez¬ wzgledna stabilizowanej temperatury ^0,01^/do¬ be oraz mozliwosc nastawiania stabilizowanej, temperatury z dokladnoscia 0,01°C. 25 PL