RU2161384C1 - Apparatus for temperature stabilization of electronic equipment - Google Patents

Apparatus for temperature stabilization of electronic equipment Download PDF

Info

Publication number
RU2161384C1
RU2161384C1 RU99109814A RU99109814A RU2161384C1 RU 2161384 C1 RU2161384 C1 RU 2161384C1 RU 99109814 A RU99109814 A RU 99109814A RU 99109814 A RU99109814 A RU 99109814A RU 2161384 C1 RU2161384 C1 RU 2161384C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
heat
modules
cooler
radiator
housing
Prior art date
Application number
RU99109814A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
В.Н. Бранец
В.В. Безрутченко
Ю.А. Бажанов
Л.Я. Калихман
Д.М. Калихман
С.М. Сакулин
Н.А. Калдымов
В.Г. Марчук
В.И. Улыбин
А.Я. Сновалев
В.С. Рыжков
Е.А. Сиулин
Д.В. Холомкин
Original Assignee
Фонд Сертификации "Энергия"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Фонд Сертификации "Энергия" filed Critical Фонд Сертификации "Энергия"
Priority to RU99109814A priority Critical patent/RU2161384C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2161384C1 publication Critical patent/RU2161384C1/en

Links

Images

Abstract

FIELD: instrument making, possibly systems for providing stable temperature operation modes of electronic equipment units. SUBSTANCE: apparatus includes housing, cooler, module arranged inside housing for temperature stabilization, heat sensitive member placed between module and cooler. On outer surface of housing there is radiator. Housing has heat conductive base; number of modules is no less than 2. Body of heat sensitive member has heat conductive connection with body of module. At least two electronic units with heat conductive casings are arranged between heat conductive faces of radiator. The last has heat conductive connection with body of heat sensitive member. Heat insulation member is placed between modules and their surface turned to radiator. Cooler is in the form of part of housing made of heat conductive material. Apparatus also includes heat insulation member arranged between heat conductive base and cooler outside heat sensitive member. The last provides possibility for removing heat from bodies of modules and electronic units to cooler when temperature of modules exceeds set value and for supplying heat to modules from electronic units when temperature of modules becomes less than set value. EFFECT: simplified design, lowered size, reduced power consumption, enlarged range of means for heat stabilization. 7 cl, 4 dwg, 1 tbl

Description

Изобретение относится к электронной технике и приборостроению, может быть использовано для обеспечения стабильных температурных режимов элементов электронной аппаратуры. The invention relates to electronic equipment and instrumentation, can be used to provide stable temperature conditions of elements of electronic equipment.

Известен термически объединенный электронный агрегат с тепловой шиной, содержащий электронные блоки, расположенные между пластинами радиатора, внешняя поверхность которого связана тепловой шиной с охладителем [1]. Known thermally combined electronic unit with a thermal bus, containing electronic units located between the radiator plates, the outer surface of which is connected by a thermal bus with a cooler [1].

Ограничениями этого технического решения являются: недостаточно высокая степень отвода тепла, поскольку тепловая шина соединена с наружной поверхностью радиатора; отсутствие возможности регулирования отвода тепла, поскольку в устройстве отсутствует элемент для автоматической регулировки теплового режима электронных блоков. The limitations of this technical solution are: insufficiently high degree of heat dissipation, since the heat bus is connected to the outer surface of the radiator; the inability to control heat dissipation, since the device lacks an element for automatically adjusting the thermal regime of electronic units.

Известен также полупроводниковый преобразователь, содержащий охладитель, модули - электронные приборы, установленные на охладителе, блоки питания, управления и выходную панель [2]. Also known is a semiconductor converter containing a cooler, modules are electronic devices mounted on a cooler, power supplies, control units and an output panel [2].

В этом устройстве охладитель выполнен в виде блока радиаторов и изоляторов, замкнутых по периметру и образующих корпус преобразователя, к торцам которого прикреплены крышки, а полупроводниковые приборы установлены на внутренней поверхности радиаторов и имеют тепловой, электрический или тепловой и электрический контакт с ними. In this device, the cooler is made in the form of a block of radiators and insulators, closed around the perimeter and forming a transducer housing, to the ends of which are attached covers, and semiconductor devices are installed on the inner surface of the radiators and have thermal, electrical or thermal and electrical contact with them.

Ограничением этого технического решения также является отсутствие элемента для автоматической регулировки теплового режима полупроводниковых приборов. A limitation of this technical solution is the lack of an element for automatic adjustment of the thermal regime of semiconductor devices.

Известны также различные технические решения, использующие различные термочувствительные элементы для температурной стабилизации работы электронных модулей. Various technical solutions are also known that use various heat-sensitive elements for temperature stabilization of the operation of electronic modules.

Так, известно устройство для термостабилизации электронного прибора, содержащее радиатор с ребрами, расположенными на одной стороне его основания, элемент термостабилизации и теплоотводящую пластину для размещения электронного прибора, установленную на основании радиатора с возможностью теплового контакта с элементом термостабилизации [3]. So, it is known a device for thermal stabilization of an electronic device containing a radiator with fins located on one side of its base, a thermal stabilization element and a heat sink plate for placing an electronic device mounted on the base of the radiator with the possibility of thermal contact with the thermal stabilization element [3].

Это устройство также снабжено гибкой оболочкой, одной торцовой поверхностью герметично соединенной с основанием радиатора, а другой - с пластиной для размещения электронного прибора, а элементы термостабилизации электронного прибора выполнены в виде герметичных резервуаров с мембраной и подпружиненным штоком и закреплены на основании радиатора со стороны его ребер, причем со стороны мембраны часть резервуара заполнена водой, а с другой стороны размещен подпружиненный шток, соединенный одним концом с мембраной, а другим через сквозное отверстие, выполненное в основании радиатора, - с теплоотводящей пластиной. This device is also equipped with a flexible shell, one end surface hermetically connected to the base of the radiator, and the other with a plate for placing the electronic device, and thermostabilization elements of the electronic device are made in the form of sealed tanks with a membrane and a spring-loaded rod and are mounted on the base of the radiator from the side of its ribs moreover, on the membrane side, part of the tank is filled with water, and on the other hand there is a spring-loaded rod connected at one end to the membrane and the other through the hole made in the base of the radiator is with a heat sink plate.

Ограничением этого технического решения является сложность конструкции, перемещение электронного прибора в пространстве вместе с теплоотводящей пластиной, обеспечение только охлаждения электронного прибора без возможности его термостабилизации при изменении окружающей среды в сторону низких температур. The limitation of this technical solution is the design complexity, moving the electronic device in space together with the heat sink plate, providing only cooling of the electronic device without the possibility of its thermal stabilization when the environment changes to low temperatures.

Известно термоэлектрическое полупроводниковое устройство для термостабилизации элементов радиоэлектронной аппаратуры, содержащее корпус с полостью, плату с радиоэлектронными элементами, терморегулятор, датчик температуры, установленный внутри полости корпуса, радиатор и термоэлектрический модуль [4]. Known thermoelectric semiconductor device for thermal stabilization of elements of electronic equipment, comprising a housing with a cavity, a board with electronic components, a temperature controller, a temperature sensor installed inside the cavity of the housing, a radiator and a thermoelectric module [4].

В этом устройстве датчик регистрирует температуру в полости и подает сигнал о ее значении на терморегулятор, который обеспечивает коррекцию напряжения на термоэлектрическом модуле. Ток, проходящий через термический модуль, нагревает или охлаждает его соответствующие спаи, изменяя температуру в полости, в которой размещены радиоэлектронные элементы. In this device, the sensor records the temperature in the cavity and sends a signal about its value to the temperature controller, which provides voltage correction on the thermoelectric module. The current passing through the thermal module heats or cools its corresponding junctions, changing the temperature in the cavity in which the electronic components are placed.

Преимуществом устройства является возможность корректировки температуры радиоэлектронных элементов в области отрицательных температур окружающей среды и увеличение интенсивности охлаждения при положительных температурах. The advantage of the device is the ability to adjust the temperature of electronic components in the region of negative ambient temperatures and increase the cooling intensity at positive temperatures.

Ограничениями этого устройства являются: его сложность и большие габариты, поскольку требуется отвод тепла или холода непосредственно от термоэлектрического модуля, что заставляет использовать большие теплоотводящие поверхности радиатора, при функционировании радиоэлектронных элементов при номинальных режимах использование термоэлектрического модуля нецелесообразно. Применение термоэлектрического модуля, отвод от теплопроводящих поверхностей радиатора тепла или холода приводит к большим затратам энергии на питание непосредственно термоэлектрического модуля, что приводит к низкому коэффициенту полезного действия устройства в целом. The limitations of this device are: its complexity and large dimensions, since heat or cold is required to be directly removed from the thermoelectric module, which makes it necessary to use large heat-dissipating surfaces of the radiator, when operating electronic components at nominal conditions, the use of a thermoelectric module is impractical. The use of a thermoelectric module, the removal of heat or cold from the heat-conducting surfaces of the radiator leads to high energy costs for directly supplying the thermoelectric module, which leads to a low efficiency of the device as a whole.

Известна микросборка, содержащая полупроводниковый прибор и два охладителя-радиатора, установленные с двух противоположных сторон полупроводникового прибора [5]. Known microassembly containing a semiconductor device and two cooler-radiator mounted on two opposite sides of the semiconductor device [5].

Кроме того, микросборка снабжена полупроводниковыми термоэлементами разной полярности, которые обращены своими холодными спаями в сторону полупроводникового прибора. In addition, the microassembly is equipped with semiconductor thermocouples of different polarity, which are turned by their cold junctions towards the semiconductor device.

Ограничением этого технического решения являются: большие габариты, поскольку при использовании нескольких приборов для каждого из них необходимо вводить свои радиаторы и полупроводниковые термоэлементы; но, несмотря на введение нескольких полупроводниковых термоэлементов, не удается достичь большого диапазона регулирования температур полупроводникового прибора; устройство предназначено только для охлаждения полупроводникового прибора. A limitation of this technical solution is: large dimensions, since when using several devices for each of them it is necessary to introduce your own radiators and semiconductor thermocouples; but, despite the introduction of several semiconductor thermocouples, it is not possible to achieve a large temperature control range of the semiconductor device; the device is intended only for cooling a semiconductor device.

Наиболее близким техническим решением является устройство для температурной стабилизации электронного оборудования, содержащее корпус, охладитель, модуль, предназначенный для термостабилизации и установленный внутри корпуса, термочувствительный элемент, выполненный на базе биметаллических пластин с возможностью изменения своего теплового сопротивления, установленный между модулем и охладителем, теплоизоляционный элемент, расположенный между модулем и корпусом, радиатор, выполненный на наружной поверхности корпуса в форме теплопроводящих поверхностей и связанный с окружающей средой [6]. The closest technical solution is a device for temperature stabilization of electronic equipment, comprising a housing, a cooler, a module designed for thermal stabilization and installed inside the housing, a heat-sensitive element made on the basis of bimetallic plates with the possibility of changing its thermal resistance, installed between the module and the cooler, a heat-insulating element located between the module and the housing, a radiator made on the outer surface of the housing in the form of heat conductive surfaces and associated with the environment [6].

В этом устройстве охладитель также выполнен термоэлектрическим, концы биметаллических пластин контактируют с корпусом модуля и термоэлектрическим охладителем. За счет изменения теплового сопротивления между концами биметаллических пластин и поверхностью корпуса модуля происходит его охлаждение. In this device, the cooler is also thermoelectric, the ends of the bimetallic plates are in contact with the module body and the thermoelectric cooler. Due to changes in thermal resistance between the ends of the bimetallic plates and the surface of the module housing, it cools.

Ограничениями технического решения являются: небольшой диапазон регулирования температур, поскольку непосредственно используется поверхностное контактное температурное сопротивление биметаллических пластин, а его изменение является незначительным; функционирование только на охлаждение модуля и невозможность использования устройства для термостабильного регулирования модулей, выходной параметр которого имеет зависимость от температуры в виде кусочно-линейной зависимости с точкой перегиба; использование термоэлектрического охладителя приводит к дополнительным затратам электропитания; при использовании нескольких модулей необходимо устанавливать такое же количество термочувствительных элементов - для каждого корпуса модуля свои биметаллические пластины, что резко увеличивает габариты устройства и усложняет его конструкцию; так как модули на практике связаны с каким-либо иными электронными блоками, служащими для их питания или обработки выходных сигналов модулей, то отсутствует возможность термостабилизации электронных блоков питания или блоков обработки выходных сигналов модуля. The limitations of the technical solution are: a small temperature control range, since the surface contact temperature resistance of bimetallic plates is directly used, and its change is insignificant; functioning only for cooling the module and the inability to use the device for thermostable regulation of modules, the output parameter of which has a temperature dependence in the form of a piecewise linear dependence with an inflection point; the use of a thermoelectric cooler leads to additional power costs; when using several modules, it is necessary to install the same number of heat-sensitive elements - each module case has its own bimetal plates, which dramatically increases the dimensions of the device and complicates its design; since the modules are in practice associated with any other electronic units that serve to power them or process the output signals of the modules, there is no possibility of thermal stabilization of electronic power supplies or processing units of the output signals of the module.

Решаемая изобретением задача - повышение качества термостабилизации как модулей, так и других электронных блоков, входящих в состав оборудования. The problem solved by the invention is to improve the quality of thermal stabilization of both modules and other electronic units that make up the equipment.

Технический результат, который может быть получен при использовании заявленного устройства, - расширение арсенала средств для термостабилизации; увеличение диапазона температур окружающей среды, при которых достигается эффективная термостабилизация модулей; обеспечение возможности использования устройства для регулирования номинальной рабочей температуры модулей, выходной параметр которого имеет зависимость от температуры в виде кусочно-линейной зависимости с точкой перегиба; снижение потребляемой мощности; упрощение устройства при использовании нескольких модулей, выполняющих одну или несколько различных функций, и снижение габаритов устройства; дополнительное обеспечение термостабилизации электронных блоков, используемых для питания модулей и/или обработки выходных сигналов модулей. The technical result that can be obtained by using the claimed device is the expansion of the arsenal of means for thermal stabilization; an increase in the range of ambient temperatures at which effective thermal stabilization of the modules is achieved; providing the possibility of using the device to control the nominal operating temperature of the modules, the output parameter of which depends on temperature in the form of a piecewise linear dependence with an inflection point; reduction in power consumption; simplification of the device when using several modules that perform one or more different functions, and reducing the size of the device; additional provision of thermal stabilization of electronic units used to power the modules and / or process the output signals of the modules.

Поставленная задача с достижением указанного технического результата решается тем, что в устройстве для температурной стабилизации электронного оборудования, содержащем корпус, охладитель, модуль, предназначенный для термостабилизации и установленный внутри корпуса, термочувствительный элемент, установленный между модулем и охладителем и выполненный на базе биметаллических пластин, теплоизоляционный элемент, расположенный между модулем и корпусом, радиатор, выполненный на наружной поверхности корпуса в форме теплопроводящих поверхностей и связанный с окружающей средой, согласно изобретению введено теплопроводящее основание, количество модулей выбрано не меньше двух, и они установлены на теплопроводящем основании, корпус термочувствительного элемента теплопроводно связан с корпусом модуля через теплопроводящее основание, введены по меньшей мере два электронных блока, выполненные с теплопроводными корпусами, электрически подсоединенные к модулям и расположенные между теплопроводящими поверхностями радиатора, по крайней мере часть радиатора между электронными блоками теплопроводно связана с корпусом термочувствительного элемента, теплоизоляционный элемент расположен между модулями и их поверхностью, обращенной к радиатору, охладитель выполнен в виде части корпуса из теплопроводящего материала, изолированного от окружающей среды, введен теплоизолирующий элемент, расположенный между теплопроводящим основанием и охладителем снаружи термочувствительного элемента, термочувствительный элемент выполнен с возможностью отвода тепла от корпусов модулей и электронных блоков к охладителю при превышении заданной температуры модулей и подвода тепла к модулям от электронных блоков при понижении заданной температуры модулей. The problem is achieved with the achievement of the specified technical result is solved in that in a device for temperature stabilization of electronic equipment containing a housing, a cooler, a module designed for thermal stabilization and installed inside the housing, a heat-sensitive element installed between the module and the cooler and made on the basis of bimetallic plates, heat-insulating an element located between the module and the housing, a radiator made on the outer surface of the housing in the form of heat-conducting According to the invention, a heat-conducting base is introduced, the number of modules is selected to be at least two, and they are installed on the heat-conducting base, the case of the thermally sensitive element is heat-conductively connected to the module's case through the heat-conducting base, at least two electronic units made with heat-conducting are introduced housings, electrically connected to the modules and located between the heat-conducting surfaces of the radiator, at least part of the radiator between the electron of the heat-conducting element is connected with the case of the heat-sensitive element, the heat-insulating element is located between the modules and their surface facing the radiator, the cooler is made in the form of a part of the body of heat-conducting material isolated from the environment, a heat-insulating element is inserted, located between the heat-conducting base and the cooler outside of the heat-sensitive element , the heat-sensitive element is made with the possibility of heat removal from the housing of the modules and electronic units to the cooler and modules exceeds a predetermined temperature and supplying heat to the modules of the electronic components with decreasing temperature specified modules.

Возможны дополнительные варианты выполнения устройства, в которых:
- введена теплопроводящая шина, и часть радиатора между электронными блоками теплопроводно связана с корпусом термочувствительного элемента посредством теплопроводящей шины, подсоединенной к корпусу термочувствительного элемента;
- модули расположены симметрично относительно корпуса термочувствительного элемента;
- габаритные размеры модуля по высоте выбраны меньшими, чем его габаритные размеры по ширине основания корпуса модуля, теплопроводящее основание снабжено выступом, обращенным к радиатору, корпуса модулей расположены своим основанием на боковой поверхности выступа, а корпус термочувствительного элемента установлен внутри него с возможностью теплового контакта с выступом, а часть радиатора между электронными блоками теплопроводно связана с корпусом термочувствительного элемента через выступ;
- число модулей выбрано не меньше четырех, и в качестве модулей выбраны кварцевые маятниковые, акселерометры линейных ускорений, а выступ выполнен в форме усеченной пирамиды;
- в качестве электронных блоков выбраны блок питания, блоки преобразования сигналов и блок логической обработки сигналов;
- корпус термочувствительного элемента выполнен в виде стакана, на дне которого расположен пакет биметаллических пластин, термочувствительный элемент снабжен штоком, на котором выполнен фланец, ползуном, винтовой пружиной, перегородкой, слоем теплопроводящей жидкости, теплоизолирующим кольцом, пластиной, пластина подсоединена к горловине стакана через теплоизолирующее кольцо, и ее наружная поверхность предназначена для установки на охладителе, ползун закреплен на одном конце штока со стороны пластины, а другой конец штока механически подсоединен к наружной пластине пакета биметаллических пластин посредством его фланца, шток пропущен через перегородку, прикрепленную к стенкам стакана между ползуном и фланцем штока, на штоке между перегородкой и фланцем штока расположена винтовая пружина, слой теплопроводящей жидкости расположен на поверхности ползуна, обращенной к пластине.Possible additional embodiments of the device, in which:
- a heat-conducting bus is introduced, and a part of the radiator between the electronic units is heat-conducting connected to the case of the heat-sensitive element by means of a heat-conducting bus connected to the case of the heat-sensitive element;
- the modules are located symmetrically relative to the body of the heat-sensitive element;
- the overall dimensions of the module in height are chosen smaller than its overall dimensions along the width of the base of the module housing, the heat-conducting base is equipped with a protrusion facing the radiator, the module housings are located with their base on the side surface of the protrusion, and the heat-sensitive element housing is installed inside it with the possibility of thermal contact a protrusion, and a part of the radiator between the electronic units is thermally conductive connected to the body of the thermally sensitive element through the protrusion;
- the number of modules selected is not less than four, and quartz pendulum, linear acceleration accelerometers are selected as modules, and the protrusion is made in the form of a truncated pyramid;
- the power supply, signal conversion units and the logical signal processing unit are selected as electronic units;
- the case of the heat-sensitive element is made in the form of a glass, on the bottom of which there is a package of bimetallic plates, the heat-sensitive element is equipped with a rod, on which a flange, a slider, a coil spring, a baffle, a layer of heat-conducting liquid, a heat-insulating ring, a plate are made, the plate is connected to the neck of the glass through a heat-insulating the ring, and its outer surface is intended for installation on a cooler, the slider is fixed at one end of the stem from the side of the plate, and the other end of the stem is mechanically is connected to the outer plate package bimetallic plates via its flange, the rod is passed through a septum secured to the walls of glass between the slide rod and the flange on the rod between the partition and the flange of the rod is a helical spring, a layer of thermally conductive fluid is located on the slider surface facing the plate.

Указанные преимущества, а также особенности настоящего изобретения поясняются лучшим вариантом выполнения устройства со ссылками на прилагаемые чертежи. These advantages, as well as features of the present invention are illustrated by the best embodiment of the device with reference to the accompanying drawings.

Фиг. 1 схематично изображает продольное сечение устройства;
фиг. 2 - то же, что фиг. 1, другой вариант;
фиг. 3 - тепловую схему прибора, при использовании в качестве модулей акселерометров;
фиг. 4 - один из возможных вариантов конструкции термочувствительного элемента.FIG. 1 schematically depicts a longitudinal section of a device;
FIG. 2 is the same as FIG. 1, another option;
FIG. 3 - thermal diagram of the device, when used as modules of accelerometers;
FIG. 4 - one of the possible designs of the thermosensitive element.

Устройство для температурной стабилизации электронного оборудования (фиг. 1, 2) содержит корпус 1, охладитель 2, модуль 3, предназначенный для термостабилизации и установленный внутри корпуса 1. Термочувствительный элемент 4 выполнен на базе биметаллических пластин с возможностью изменения своего теплового сопротивления, установлен между модулем 3 и охладителем 2. Теплоизоляционный элемент 5 расположен между модулем 3 и корпусом 1. Радиатор 6 выполнен на наружной поверхности корпуса в форме теплопроводящих поверхностей и связан с окружающей средой. A device for temperature stabilization of electronic equipment (Fig. 1, 2) contains a housing 1, a cooler 2, a module 3, designed for thermal stabilization and installed inside the housing 1. The heat-sensitive element 4 is made on the basis of bimetallic plates with the possibility of changing its thermal resistance, installed between the module 3 and cooler 2. The heat-insulating element 5 is located between the module 3 and the housing 1. The radiator 6 is made on the outer surface of the housing in the form of heat-conducting surfaces and is connected with the surrounding Wednesday.

Введено теплопроводящее основание 7. Количество модулей выбрано не меньше двух, и они установлены на теплопроводящем основании 7. Корпус термочувствительного элемента 4 теплопроводно связан с корпусом модуля 3 через теплопроводящее основание 7. Введены по меньшей мере два электронных блока 8, выполненные с теплопроводными корпусами, электрически подсоединенные к модулю 3 (на фиг. 1 и 2 электрическое соединение не показано и выполнено стандартным образом) и расположенные между теплопроводящими поверхностями радиатора 6. По крайней мере часть радиатора 6 между электронными блоками 8 теплопроводно связана с корпусом термочувствительного элемента 4. Теплоизоляционный элемент 5 расположен между модулями 3 и их поверхностью, обращенной к радиатору 6. Охладитель 2 выполнен в виде части корпуса 1 из теплопроводящего материала, изолированного от окружающей среды, например, при помощи изолирующего материала 9 или установлен внутри иного изолированного от окружающей среды оборудования. Введен теплоизолирующий элемент 10, расположенный между теплопроводящим основанием 7 и охладителем 2 снаружи термочувствительного элемента 4. Термочувствительный элемент 4 выполнен с возможностью отвода тепла от корпусов модулей 3 и электронных блоков 8 к охладителю 2 при превышении заданной температуры модулей 3 и подвода тепла к модулям 3 от электронных блоков 8 при понижении заданной температуры модулей 3. A heat-conducting base is introduced 7. The number of modules selected is no less than two, and they are installed on a heat-conducting base 7. The case of the thermally sensitive element 4 is thermally conductive connected to the housing of the module 3 through the heat-conducting base 7. At least two electronic units 8, made with heat-conducting housings, are introduced electrically connected to module 3 (an electrical connection is not shown in FIGS. 1 and 2 and is made in a standard way) and located between the heat-conducting surfaces of the radiator 6. At least the radiator 6 between the electronic units 8 is thermally conductively connected to the body of the heat-sensitive element 4. The heat-insulating element 5 is located between the modules 3 and their surface facing the radiator 6. The cooler 2 is made in the form of a part of the housing 1 of a heat-conducting material isolated from the environment, for example, when using insulating material 9 or installed inside other environmentally isolated equipment. A heat-insulating element 10 is inserted, located between the heat-conducting base 7 and the cooler 2 outside the heat-sensitive element 4. The heat-sensitive element 4 is configured to remove heat from the cases of the modules 3 and electronic units 8 to the cooler 2 when the set temperature of the modules 3 is exceeded and heat is supplied to the modules 3 from electronic units 8 when lowering the set temperature of the modules 3.

В зависимости от различных конструктивных вариантов выполнения устройства в него может быть введена теплопроводящая шина 11 (фиг. 1). Часть радиатора между электронными блоками 8 теплопроводно связана с корпусом термочувствительного элемента 4 посредством теплопроводящей шины 11, подсоединенной к корпусу термочувствительного элемента 4. Depending on various structural embodiments of the device, a heat-conducting bus 11 can be introduced into it (Fig. 1). A portion of the radiator between the electronic units 8 is thermally conductively connected to the body of the heat-sensitive element 4 by means of a heat-conducting bus 11 connected to the body of the heat-sensitive element 4.

Модули 3 (фиг. 1, 2) могут быть расположены симметрично относительно корпуса термочувствительного элемента 4, если требуется одинаковое теплораспределение между ними. Modules 3 (Fig. 1, 2) can be located symmetrically with respect to the body of the heat-sensitive element 4, if the same heat distribution between them is required.

Габаритные размеры модуля 3 могут быть по высоте выбраны меньшими, чем его габаритные размеры по ширине основания корпуса модуля 3 (фиг. 2). Теплопроводящее основание 7 для уменьшения габаритов устройства в этом случае снабжено выступом 12, обращенным к радиатору 6. Корпуса модулей расположены своим основанием на боковой поверхности выступа 12. Корпус термочувствительного элемента 4 установлен внутри выступа 12 с возможностью теплового контакта с выступом 12. Часть радиатора между электронными блоками 8 теплопроводно связана с корпусом термочувствительного элемента 4 через выступ 12. В этом случае удается улучшить тепловое воздействие поверхности радиатора 6 на модули 3 через термочувствительный элемент 4 и уменьшить продольные габариты устройства. The overall dimensions of the module 3 can be selected in height smaller than its overall dimensions along the width of the base of the housing of the module 3 (Fig. 2). In this case, the heat-conducting base 7 for reducing the dimensions of the device is provided with a protrusion 12 facing the radiator 6. The module housings are located with their base on the side surface of the protrusion 12. The case of the heat-sensitive element 4 is installed inside the protrusion 12 with the possibility of thermal contact with the protrusion 12. Part of the radiator between the electronic blocks 8 are thermally conductively connected to the case of the thermosensitive element 4 through the protrusion 12. In this case, it is possible to improve the thermal effect of the surface of the radiator 6 on the modules 3 through ter sensitive element 4 and reduce the longitudinal dimensions of the device.

Число модулей 3 может быть выбрано не меньше четырех, например, если в качестве модулей 3 выбраны кварцевые маятниковые акселерометры линейных ускорений, при этом выступ может быть выполнен в форме усеченной пирамиды (фиг. 3). В этом случае в качестве электронных блоков 8 могут быть выбраны, например, блок питания, блоки преобразования сигналов и блок логической обработки сигналов. The number of modules 3 can be selected not less than four, for example, if quartz pendulum accelerometers of linear accelerations are selected as modules 3, while the protrusion can be made in the form of a truncated pyramid (Fig. 3). In this case, for example, a power supply unit, signal conversion units, and a signal processing logic unit can be selected as electronic units 8.

Возможны различные варианты выполнения термочувствительного элемента 4 в зависимости от назначения электронного оборудования. There are various options for performing the thermally sensitive element 4 depending on the purpose of the electronic equipment.

В частности, корпус термочувствительного элемента 4 может быть выполнен в виде стакана 13, на дне которого расположен пакет 14 биметаллических пластин (фиг. 4). Термочувствительный элемент 4 снабжен штоком 15, на котором выполнен фланец 16, а также - ползуном 17, винтовой пружиной 18, перегородкой 19, слоем теплопроводящей жидкости (на фиг. 4 не показана), теплоизолирующим кольцом 20, пластиной 21. Пластина 21 подсоединена к горловине стакана 13 через теплоизолирующее кольцо 20, и ее наружная поверхность предназначена для установки на охладителе 2 (фиг. 1, 2). Ползун 17 (фиг. 4) закреплен на одном конце штока 15 со стороны пластины 21, а другой конец штока 15 механически подсоединен к наружной пластине пакета 14 биметаллических пластин посредством его фланца 16. Шток 15 пропущен через перегородку 19, прикрепленную к стенкам стакана 13 между ползуном 17 и фланцем 16 штока 15. На штоке 15 между перегородкой 19 и фланцем 16 штока 15 расположена винтовая пружина 18. Слой теплопроводящей жидкости расположен на поверхности ползуна 17, обращенной к пластине 21. In particular, the case of the thermosensitive element 4 can be made in the form of a glass 13, at the bottom of which there is a package of 14 bimetallic plates (Fig. 4). The heat-sensitive element 4 is equipped with a rod 15, on which a flange 16 is made, and also with a slider 17, a coil spring 18, a baffle 19, a layer of heat-conducting liquid (not shown in Fig. 4), a heat-insulating ring 20, a plate 21. The plate 21 is connected to the neck glass 13 through a heat-insulating ring 20, and its outer surface is intended for installation on a cooler 2 (Fig. 1, 2). The slider 17 (Fig. 4) is fixed on one end of the rod 15 from the side of the plate 21, and the other end of the rod 15 is mechanically connected to the outer plate of the package 14 of bimetal plates by means of its flange 16. The rod 15 is passed through a partition 19 attached to the walls of the glass 13 between a slider 17 and a flange 16 of the rod 15. On the rod 15 between the baffle 19 and the flange 16 of the rod 15 is a coil spring 18. A layer of heat-conducting fluid is located on the surface of the slider 17 facing the plate 21.

Контактная поверхность ползуна 17 с пластиной 21 может быть увеличена относительно контактной поверхности только одной биметаллической пластины, а использование в то же время слоя теплопроводящей жидкости позволяет значительно повысить диапазон регулировки термосопротивлений элементов по сравнению с известным техническим решением. Пакет 14 биметаллических пластин служит в конструкции только в качестве своеобразного приводного механизма ползуна 17, величина перемещения которого зависит от температуры пакета 14. The contact surface of the slider 17 with the plate 21 can be increased relative to the contact surface of only one bimetallic plate, and the use of a layer of heat-conducting liquid at the same time can significantly increase the adjustment range of the thermoresistance of the elements compared to the known technical solution. The package 14 of bimetallic plates serves in the design only as a kind of drive mechanism for the slider 17, the amount of movement of which depends on the temperature of the package 14.

Работу устройства (фиг. 1, 2, 3) рассмотрим, например, при использовании в качестве модулей 3 кварцевых маятниковых акселерометров линейных ускорений, т.к. сущность работы устройства не изменится и при использовании любых иных электронных приборов, применяемых в качестве модулей 3. Тем не менее точностные характеристики любого измерительного устройства в целом определяются прежде всего точностью первичных измерителей - модулей 3. The operation of the device (Figs. 1, 2, 3) will be considered, for example, when using 3 quartz pendulum accelerometers as linear modules, since the essence of the operation of the device will not change when using any other electronic devices used as modules 3. Nevertheless, the accuracy characteristics of any measuring device as a whole are determined primarily by the accuracy of the primary meters - modules 3.

Кварцевые маятниковые акселерометры в силу природных свойств кварца как базового материала для изготовления чувствительного элемента - кварцевой пластины - имеют существенную зависимость основных технических характеристик от температуры окружающей среды. Quartz pendulum accelerometers due to the natural properties of quartz as a base material for the manufacture of a sensitive element - a quartz plate - have a significant dependence of the main technical characteristics on the ambient temperature.

Так для существующих кварцевых приборов изменение масштабного коэффициента характеризуется величиной 250 • 10-6 1/oC, а изменение нулевого сигнала - величиной 45 • 10-6 g/oC.So for existing quartz instruments, a change in the scale factor is characterized by a value of 250 • 10 -6 1 / o C, and a change in the zero signal is characterized by a value of 45 • 10 -6 g / o C.

Если учесть, что диапазон рабочих температур для приборов, работающих в современных системах управления, может составлять 0 - 40oC, то несложно оценить, что при изменении температуры на 40oC нулевой сигнал изменяется на 0,18 • 10-2 g при уровне (для современных прецизионных измерителей) систематической составляющей 5 • 10-3 g и случайной составляющей 0,5 • 10-6 g. Аналогично изменяется и масштабный коэффициент. Для прецизионных измерителей подобные температурные зависимости недопустимы. Поэтому использование кварцевых маятниковых акселерометров в качестве первичных измерителей - модулей 3 в системах управления в настоящее время осуществляется только при условии алгоритмической компенсации температурных погрешностей кварцевых маятниковых акселерометров.Given that the operating temperature range for devices operating in modern control systems can be 0 - 40 o C, it is easy to estimate that when the temperature changes by 40 o C, the zero signal changes by 0.18 • 10 -2 g at (for modern precision meters) a systematic component of 5 • 10 -3 g and a random component of 0.5 • 10 -6 g. The scale factor also changes. For precision meters, such temperature dependencies are unacceptable. Therefore, the use of quartz pendulum accelerometers as primary meters - modules 3 in control systems is currently carried out only under the condition of algorithmic compensation for temperature errors of quartz pendulum accelerometers.

Алгоритмическая компенсация предполагает введение заранее определенных температурных зависимостей параметров акселерометров в память вычислительной машины либо другого специализированного вычислителя, работающего совместно с акселерометрами. Algorithmic compensation involves the introduction of predetermined temperature dependences of the parameters of accelerometers into the memory of a computer or other specialized computer that works in conjunction with accelerometers.

Это создает значительные неудобства для использования приборов, т.к. бортовые вычислительные машины обычно перегружены решением навигационных и других задач управления, а специализированные вычислители усложняют систему. Заявленное же устройство позволяет повысить точность электронного оборудования, построенного на кварцевых маятниковых акселерометрах, путем обеспечения инвариантности их основных технических характеристик к изменению рабочей температуры без использования алгоритмической компенсации, т.е. обеспечение точностных характеристик автономно в самом устройстве в целом. This creates significant inconvenience for the use of devices, as on-board computers are usually overloaded with the solution of navigation and other control tasks, and specialized calculators complicate the system. The claimed device allows to increase the accuracy of electronic equipment built on quartz pendulum accelerometers by ensuring the invariance of their main technical characteristics to changes in operating temperature without using algorithmic compensation, i.e. providing accuracy characteristics autonomously in the device as a whole.

Конструктивно (фиг. 3) расположение осей чувствительности акселерометров по образующим конуса с углом полураствора 54,7356o обеспечено за счет крепления шести модулей 3 к базовым площадкам, выполненным на выступе 12 теплопроводящего основания 7 и образующим шестигранную усеченную пирамиду, каждая грань пирамиды наклонена к опорной плоскости выступа 12 на угол, дополнительный к углу 54,7356o, оси чувствительности акселерометров перпендикулярны базовым площадкам. Электронные блоки 8: блок питания, блоки преобразования сигналов и блок логической обработки сигналов - расположены пакетом над верхним торцом усеченной пирамиды, корпуса электронных блоков 8 и стянуты шпильками (на фиг. 3 не показаны). Между электронными блоками 8 уложены теплоотводящие поверхности радиатора 6 из листа алюминиевого сплава Д16 толщиной 0,5 мм с отогнутыми бортами, которыми скреплены с теплоотводящей шиной 11, выполненной из листа такого же материала толщиной 2 мм. Теплоотводящая шина 11 своим отогнутым бортом установлена на верхнем основании выступа 12 - усеченной базовой пирамиды.Structurally (Fig. 3), the location of the axes of the sensitivity of the accelerometers along the generatrices of the cone with a half-angle of 54.7356 ° is ensured by attaching six modules 3 to the base pads made on the protrusion 12 of the heat-conducting base 7 and forming a hexagonal truncated pyramid, each face of the pyramid is inclined to the reference the protrusion plane 12 at an angle additional to the angle of 54.7356 o , the sensitivity axes of the accelerometers are perpendicular to the base areas. Electronic units 8: a power supply unit, signal conversion units and a logical signal processing unit — are located in a packet above the upper end of the truncated pyramid, the body of the electronic units 8 and are pulled together with pins (not shown in FIG. 3). Between the electronic units 8, heat sink surfaces of the radiator 6 from a sheet of aluminum alloy D16 0.5 mm thick with bent sides are fastened, which are fastened to a heat sink bus 11 made of a sheet of the same material with a thickness of 2 mm. The heat-releasing tire 11 with its bent edge is mounted on the upper base of the protrusion 12 - a truncated base pyramid.

Таким образом, объектом термостабилизации является часть прибора, а именно гексада модулей 3, поэтому она отделена от остальных элементов конструкции системой пористых теплоизоляторов: теплоизоляционным элементом 5 и теплоизолирующим элементом 10, расположенными вокруг выступа 12 с закрепленными на его гранях модулями 3 и вокруг выступающей из него части корпуса термочувствительного элемента 4. Thus, the object of thermal stabilization is a part of the device, namely, the hexad of modules 3, therefore it is separated from the rest of the structural elements by a system of porous heat insulators: a heat-insulating element 5 and a heat-insulating element 10 located around the protrusion 12 with the modules 3 fixed on its faces and around the protruding from it parts of the body of the heat-sensitive element 4.

В термочувствительном элементе (фиг. 4) в нерабочем состоянии при нормальной температуре 293 К (+20oC) между ползуном 17 и пластиной 21 выставлен зазор, величиной около 1 мм. Для передачи теплового потока от модулей 3 на охладитель 2 приборную плату изделия в рабочем режиме при температуре акселерометров более 323 К (+50oC) торцы ползуна 17 и пластины 21 соприкасаются. Соприкасающиеся поверхности ползуна 17 и/или пластины 21 покрыты специальной теплопроводящей жидкостью ПМС-500 (ГОСТ 13032-77). Пружина 18 служит для отрыва ползуна 17 от пластины 21 при температуре ниже 323 К (+50oC). Большинство деталей термочувствительного элемента 8 выполнены из высокотеплопроводящего материала - алюминиевого сплава Д16. Теплоизолирующее кольцо 20 из текстолита служит для ограничения нерегулируемого теплового потока от корпуса термочувствительного элемента 8 на охладитель 2, к которому тот крепится.In the temperature-sensitive element (Fig. 4), in an idle state at a normal temperature of 293 K (+20 o C), a gap of about 1 mm is set between the slider 17 and the plate 21. To transfer the heat flux from the modules 3 to the cooler 2, the instrument panel of the product in operating mode at an accelerometer temperature of more than 323 K (+50 o C), the ends of the slide 17 and the plate 21 are in contact. The contacting surfaces of the slider 17 and / or the plate 21 are covered with a special heat-conducting liquid ПМС-500 (GOST 13032-77). The spring 18 serves to tear off the slider 17 from the plate 21 at a temperature below 323 K (+50 o C). Most parts of the heat-sensitive element 8 are made of highly heat-conducting material - aluminum alloy D16. The heat-insulating ring 20 made of PCB serves to limit the unregulated heat flow from the body of the heat-sensitive element 8 to the cooler 2, to which it is attached.

Для кварцевых маятниковых акселерометров характерна зависимость их основных технических характеристик (масштабного коэффициента, нулевого сигнала) от температуры, при этом зависимости носят кусочно-линейный характер с точкой перегиба, в которой ниспадающая ветвь характеристики переходит в восходящую, при вполне определенной для каждого типа конструкции температуре Т'' (заданная температура). Quartz pendulum accelerometers are characterized by a dependence of their main technical characteristics (scale factor, zero signal) on temperature, while the dependences are piecewise linear with an inflection point at which the descending branch of the characteristic goes into the ascending one, at a temperature T quite defined for each type of structure '' (set temperature).

Для таких устройств необходимо обеспечить термоинвариантность основных технических характеристик кварцевых маятниковых акселерометров без использования традиционных схем введения управляемых усилителей термостабилизации, требующих значительных затрат мощности, и обеспечить компенсацию температурных изменений характеристик, имеющих кусочно-линейную зависимость, т.е. имеющих при изменении температуры окружающей среды от 0oC до ToC (например, 30oC) ниспадающую ветвь кусочно-линейной зависимости, а при изменении температуры окружающей среды от ToC до 40oC (верхней границы температур, принятой для космических объектов) - восходящую ветвь кусочно-линейной зависимости. Из диапазона температур устройства должны быть исключены температуры ниже Т''C - точки перегиба кусочно-линейных зависимостей характеристик акселерометров от температуры. Эту задачу решают термочувствительный элемент 4 и система теплоотводов радиатора 6 с теплопроводящей шиной 11 за счет обеспечения тепловой связи с корпусом термочувствительного элемента 4. Кроме того, удается решить задачу перегрева электронных блоков 8, что также обеспечивается работой термочувствительного элемента 4 и системы теплоотводов радиатора 6.For such devices, it is necessary to ensure thermal invariance of the main technical characteristics of quartz pendulum accelerometers without the use of traditional schemes for introducing controlled thermal stabilization amplifiers that require significant power consumption, and to compensate for temperature changes in characteristics that have a piecewise linear dependence, i.e. having a falling branch of a piecewise linear dependence when the ambient temperature changes from 0 o C to T o C (for example, 30 o C), and when the ambient temperature changes from T o C to 40 o C (the upper temperature limit accepted for space objects) - an ascending branch of piecewise linear dependence. Temperatures below T``C, the inflection points of the piecewise-linear dependences of accelerometer characteristics on temperature, should be excluded from the device’s temperature range. This problem is solved by the heat-sensitive element 4 and the heat sink system of the radiator 6 with the heat-conducting bus 11 by providing thermal communication with the case of the heat-sensitive element 4. In addition, it is possible to solve the problem of overheating of the electronic units 8, which is also ensured by the operation of the heat-sensitive element 4 and the heat sink system of the radiator 6.

Совместная работа системы (радиатора 6, термочувствительного элемента 4) позволяет направить тепловую мощность, выделяемую электронными блоками 8 для разогрева объема прибора, занимаемого модулями 3, что исключает перегрев электронных блоков 8, разогревает акселерометры - модули 3, исключая температуры ниже Т''C, и создает условия по обеспечению термоинвариантности характеристик акселерометров. The joint operation of the system (radiator 6, heat-sensitive element 4) allows you to direct the heat power released by the electronic units 8 to heat the volume of the device occupied by the modules 3, which eliminates the overheating of the electronic units 8, heats the accelerometers - modules 3, excluding temperatures below T``C, and creates the conditions for ensuring thermal invariance of accelerometer characteristics.

Термочувствительный элемент 4 и радиатор 6 с теплопроводящей шиной 11, подсоединенные к теплопроводящему основанию 7 через корпус термочувствительного элемента 4 и/или через выступ 12 выполняют роль ограничителей верхнего предела температур корпуса 1 и электронных блоков 8, что исключает перегрев модулей 3 при повышении температуры окружающей среды и в вакууме. Термочувствительный элемент 4 (фиг. 3) представляет собой (функционально) переменное тепловое сопротивление, зависимое от температуры, - чем выше температура, тем меньше сопротивление. Высокая чувствительность и большой диапазон термочувствительного элемента 4 достигается за счет использования в нем пакета 14 биметаллических пластин 16 (фиг. 4). Тепло (фиг. 1, 2, 3) передается от электронных блоков 8 через радиатор 6 на теплопроводящую шину 11 или на выступ 12, затем на корпус термочувствительного элемента 4, к которому прикреплен охладитель 2, и на пакет 14 биметаллических пластин. При повышении температуры пакета 14 (фиг. 4) за счет аккумулирования тепловой мощности, выделяемой электронными блоками 8 (фиг. 1, 2, 3), в термочувствительном элементе 4 происходит изгиб биметаллических пластин (фиг. 4), вследствие чего шток 15 перемещается, сжимая пружину 18 и перемещая ползун 17 до упора в пластину 21. При нагревании замыкается тепловая цепь и тепловая мощность передается на охладитель 2 (фиг. 1, 2, 3). При остывании устройства в целом и модулей 3 вследствие сброса тепла пакет 14 (фиг. 4) возвращается в исходное положение, пружина 18 способствует перемещениям ползуна 17 и штока 15 также в исходное положение. The heat-sensitive element 4 and the radiator 6 with a heat-conducting bus 11 connected to the heat-conducting base 7 through the housing of the heat-sensitive element 4 and / or through the protrusion 12 act as limiters of the upper temperature limit of the housing 1 and electronic units 8, which eliminates the overheating of modules 3 with increasing ambient temperature and in a vacuum. The temperature-sensitive element 4 (Fig. 3) is a (functionally) variable thermal resistance, temperature-dependent - the higher the temperature, the lower the resistance. High sensitivity and a wide range of thermosensitive element 4 is achieved through the use of a package of 14 bimetallic plates 16 in it (Fig. 4). Heat (Figs. 1, 2, 3) is transferred from the electronic units 8 through the radiator 6 to the heat-conducting bus 11 or to the protrusion 12, then to the case of the heat-sensitive element 4, to which the cooler 2 is attached, and to the package of 14 bimetal plates. With increasing temperature of the package 14 (Fig. 4) due to the accumulation of heat generated by the electronic units 8 (Fig. 1, 2, 3), the bimetallic plates bend in the heat-sensitive element 4 (Fig. 4), as a result of which the rod 15 moves, compressing the spring 18 and moving the slider 17 all the way into the plate 21. When heated, the heat circuit closes and the heat power is transferred to the cooler 2 (Fig. 1, 2, 3). When the device as a whole and the modules 3 cool down due to heat loss, the packet 14 (Fig. 4) returns to its original position, the spring 18 facilitates the movement of the slide 17 and the rod 15 also to the initial position.

Тепловая схема устройства (фиг. 3) показана в виде цепи сопротивлений главным тепловым потокам, протекающим в устройстве и передающимся наружу. Более детальное рассмотрение работы устройства можно пояснить конкретным примером. The thermal circuit of the device (Fig. 3) is shown in the form of a chain of resistances to the main heat fluxes flowing in the device and transmitted to the outside. A more detailed discussion of the operation of the device can be explained with a specific example.

Пусть устройство имеет массу 3 кг, мощность, потребляемую шестью каналами, 18 Вт, массу одного модуля 3 кварцевого маятникового акселерометра 50 г, мощность, потребляемая модулем 3, 1 Вт. Let the device have a mass of 3 kg, the power consumed by six channels, 18 W, the mass of one module 3 of a quartz pendulum accelerometer 50 g, the power consumed by the module 3, 1 W.

Точка перегиба температурных зависимостей технических характеристик акселерометров - Т = 30oC. Для работы электронных наблюдающих устройств в приборе должна быть обеспечена температура 35-50oC при изменении температуры окружающей среды от 0o до 40oC. Характеристика и величина этих (тепловых) сопротивлений даны в таблице.The inflection point of the temperature dependences of the technical characteristics of the accelerometers is T = 30 o C. For the operation of electronic observing devices, the device must be provided with a temperature of 35-50 o C when the ambient temperature changes from 0 o to 40 o C. Characteristic and magnitude of these (thermal) resistances are given in the table.

Тепловые потоки Pэс, Pэк, Pкп являются вторичными, их величина может изменяться в зависимости от величины тепловых сопротивлений. Первичными в приборе являются тепловые потоки Pэ и Pк, равные мощности тепловыделения электронных блоков 8 (Pэ = 8 Вт) и электроэлементов, установленных на корпусе, главным образом - акселерометров Pк = 4 Вт в нормальных условиях и при повышенной температуре. Эти потоки не изменяются, они равны величине энергопотребления устройства (в сумме не более 18 Вт).The heat fluxes P es , P ek , P kp are secondary, their value can vary depending on the value of thermal resistances. The primary ones in the device are heat fluxes P e and P k , equal to the heat dissipation power of electronic units 8 (P e = 8 W) and electric elements mounted on the body, mainly accelerometers P k = 4 W under normal conditions and at elevated temperatures. These streams do not change, they are equal to the power consumption of the device (in total no more than 18 watts).

Тепловое сопротивление Rэс - между электронными блоками 8 и окружающей средой (с учетом разделяющего их колпака прибора) минимально, так как этот электронный отсек не теплоизолирован от колпака и колпак не теплоизолирован от окружающей среды. В вакууме оно возрастает, так как исключается теплопередача через газовую среду.The thermal resistance R es between the electronic units 8 and the environment (taking into account the cap separating them) is minimal, since this electronic compartment is not thermally insulated from the cap and the cap is not thermally insulated from the environment. In vacuum, it increases, since heat transfer through the gas medium is excluded.

Тепловое сопротивление Rэк - между электронными блоками 8 (их отсеком) и корпусом 1 прибора также зависит от наличия газовой среды. Оно тоже возрастает в вакууме, поскольку теплопередача электронных блоков 8 к радиатору 6 обусловлена в вакууме только теплоизлучением.Thermal resistance R ek - between the electronic units 8 (their compartment) and the housing 1 of the device also depends on the presence of a gas medium. It also increases in vacuum, since the heat transfer of the electronic units 8 to the radiator 6 is due in vacuum only to heat radiation.

Тепловое сопротивление Rкп - между корпусом модуля 3 и охладителем 2 является результатом сложения тепловых сопротивлений, включенных параллельно, всех элементов и частей конструкции, связывающих корпус 1 с теплопроводящим основанием 7, на практике: опорных втулок и винтов крепления прибора к плате (20 К/Вт), ориентирующих штифтов (15 К/Вт), теплоизоляции днища корпуса 1 (15 К/Вт), тепловой цепи термочувствительного элемента 4 (1 - 10 К/Вт - соответственно в замкнутом или разомкнутом состояниях). При разогреве устройства до температуры 303 К (30oC) в результате включения при температурах окружающей среды и теплопроводящего основания 7 (платы), равных соответственно tс = 273 К (0oC) и tп = 283 К (10oC), тепловая цепь термочувствительного элемента 4 разомкнута и тепловое сопротивление охладитель 2 - теплопроводящее основание 7 "корпус-плата" максимально (Rкп = 2,6 К/Вт). При повышенной температуре вне устройства tс = tп = 313 К (40oC) и в вакууме эта тепловая цепь замкнута и указанное сопротивление минимально (Rкп = 0,8 К/Вт).Thermal resistance R kp - between the module 3 case and cooler 2 is the result of adding thermal resistances, connected in parallel, of all elements and structural parts connecting the body 1 to the heat-conducting base 7, in practice: support bushings and screws securing the device to the board (20 K / W), orienting pins (15 K / W), thermal insulation of the bottom of the housing 1 (15 K / W), thermal circuit of the heat-sensitive element 4 (1 - 10 K / W - respectively in closed or open states). When the device is heated to a temperature of 303 K (30 o C) as a result of switching on at ambient temperatures and of a heat-conducting base 7 (circuit board), equal t c = 273 K (0 o C) and t p = 283 K (10 o C), respectively , the thermal circuit of the thermosensitive element 4 is open and the thermal resistance of the cooler 2 is a heat-conducting base 7 "case-board" as much as possible (R KP = 2.6 K / W). At an elevated temperature outside the device t c = t p = 313 K (40 ° C) and in vacuum, this thermal circuit is closed and the indicated resistance is minimal (R kp = 0.8 K / W).

В результате температура в модуле 3 повышается на значительную величину только при пониженной температуре вне прибора [273 К (0oC в окружающей среде)] , при этом температура корпуса модуля 3 не превышает 308 К (35oC), а тепловой режим электронных блоков 8 не является напряженным, они имеют примерно такую же температуру, как корпус 1. Во внештатной ситуации - при повышении температуры окружающей среды и теплопроводящего основания 7, на которой установлен прибор, до 40oC, а также в вакууме, вследствие замыкания тепловой цепи в термочувствительном элементе 4 корпус модуля 3 фактически коротко замкнут с охладителем 2, воспринимающим его тепло, при этом температура корпуса модуля - около 318 К (45oC), а электронные блоки 8 максимально охлаждаются: во-первых, свободно (без использования теплоизоляции) передают тепло наружу (Rэс ≈ 5 Вт), во-вторых - через радиатор 6 к корпусу 1 и в теплопроводящее основание 7 (Rэс ≈ 3 Вт). Таким образом, во всех режимах работы устройства для модулей 3 - акселерометров обеспечивается температура выше 30oC, т.е. выше точки перегиба их температурных характеристик.As a result, the temperature in module 3 rises by a significant amount only at a reduced temperature outside the device [273 K (0 o C in the environment)], while the temperature of the case of module 3 does not exceed 308 K (35 o C), and the thermal regime of the electronic units 8 is not stressed, they have approximately the same temperature as case 1. In an emergency, when the temperature of the environment and the heat-conducting base 7 on which the device is installed increases to 40 o C, as well as in vacuum, due to the closure of the thermal circuit in heat sensitive element those four housing unit 3 is actually short-circuited with a cooler 2, perceiving its heat, the temperature of the module housing - about 318 K (45 o C), and the electronic components 8 maximally cooled: firstly freely (without insulation) transfer heat out (R es ≈ 5 W), and secondly, through the radiator 6 to the housing 1 and into the heat-conducting base 7 (R es ≈ 3 W). Thus, in all operating modes of the device for modules 3 - accelerometers, a temperature above 30 o C is provided, i.e. above the inflection point of their temperature characteristics.

Таким образом, устройство устойчиво функционирует при изменении температуры окружающей среды от 273 К до 313 К (от 0oC до 40oC) в различных условиях теплообмена, а именно при наличии естественной или усиленной конвекции соответственно измеряемым ускорениям или при отсутствии конвекции в невесомости, а также в условиях вакуума.Thus, the device operates stably when the ambient temperature changes from 273 K to 313 K (from 0 o C to 40 o C) under various heat transfer conditions, namely in the presence of natural or enhanced convection according to measured accelerations or in the absence of convection in zero gravity, as well as in a vacuum.

Наиболее успешно заявленное устройство для температурной стабилизации электронного оборудования может быть использовано в приборостроении для обеспечения высокостабильных температурных режимов элементов электронной аппаратуры, преимущественно в системах навигации и ориентации для управления космическими объектами. The most successfully claimed device for temperature stabilization of electronic equipment can be used in instrumentation to provide highly stable temperature conditions of electronic equipment elements, mainly in navigation and orientation systems for controlling space objects.

Источники информации
1. Патент США N 3774078, H 05 K 7/20, опубл. 20.11.73 г.Sources of information
1. US patent N 3774078, H 05 K 7/20, publ. November 20, 73

2. Патент Российской Федерации N 2030023, H 01 L 25/00, H 05 K 7/20, опубл. 27.02.95 г. 2. Patent of the Russian Federation N 2030023, H 01 L 25/00, H 05 K 7/20, publ. 02/27/95

3. Авторское свидетельство СССР N 1148143, H 05 K 7/20, опубл. 30.03.85 г. 3. Copyright certificate of the USSR N 1148143, H 05 K 7/20, publ. 03/30/85

4. Авторское свидетельство СССР N 1725424, H 05 K 7/20, опубл. 07.04.92 г. 4. Copyright certificate of the USSR N 1725424, H 05 K 7/20, publ. 04/07/92

5. Патент Российской Федерации N 2026612, H 05 K 7/20, опубл. 10.01.95 г. 5. Patent of the Russian Federation N 2026612, H 05 K 7/20, publ. 01/10/95

6. Патент Российской Федерации N 1795435, G 05 D 23/02, опубл.15.02.93 г. 6. Patent of the Russian Federation N 1795435, G 05 D 23/02, publ. 02.15.93.

Claims (7)

1. Устройство для температурной стабилизации электронного оборудования, содержащее корпус, охладитель, модуль, предназначенный для термостабилизации и установленный внутри корпуса, термочувствительный элемент, установленный между модулем и охладителем и выполненный с возможностью изменения теплового сопротивления на базе биметаллических пластин, теплоизоляционный элемент, расположенный между модулем и корпусом, радиатор, выполненный на наружной поверхности корпуса в форме теплопроводящих поверхностей и связанный с окружающей средой, отличающееся тем, что введено теплопроводящее основание, количество модулей выбрано не меньше двух, и они установлены на теплопроводящем основании, корпус термочувствительного элемента теплопроводно связан с корпусом модуля через теплопроводящее основание, введены по меньшей мере два электронных блока, выполненные с теплопроводными корпусами, электрически подсоединенные к модулям и расположенные между теплопроводящими поверхностями радиатора, по крайней мере часть радиатора между электронными блоками теплопроводно связана с корпусом термочувствительного элемента, теплоизоляционный элемент расположен между модулями и их поверхностью, обращенной к радиатору, охладитель выполнен в виде части корпуса из теплопроводящего материала, изолированного от окружающей среды, введен теплоизолирующий элемент, расположенный между теплопроводящим основанием и охладителем снаружи термочувствительного элемента, термочувствительный элемент выполнен с возможностью отвода тепла от корпусов модулей и электронных блоков к охладителю при превышении заданной температуры модулей и подвода тепла к модулям от электронных блоков при понижении заданной температуры модулей. 1. Device for temperature stabilization of electronic equipment, comprising a housing, a cooler, a module designed for thermal stabilization and installed inside the housing, a heat-sensitive element installed between the module and the cooler and configured to change the thermal resistance on the basis of bimetallic plates, a heat-insulating element located between the module and a casing, a radiator made on the outer surface of the casing in the form of heat-conducting surfaces and connected with the environment oh, characterized in that the heat-conducting base is introduced, the number of modules is selected at least two, and they are installed on the heat-conducting base, the case of the heat-sensitive element is heat-conductively connected to the module case through the heat-conducting base, at least two electronic units are introduced, made with heat-conducting cases, electrically connected to the modules and located between the heat-conducting surfaces of the radiator, at least part of the radiator between the electronic units is thermally conductively connected to the housing of the heat-sensitive element, the heat-insulating element is located between the modules and their surface facing the radiator, the cooler is made in the form of a part of the housing made of heat-conducting material isolated from the environment, a heat-insulating element is inserted, located between the heat-conducting base and the cooler outside the heat-sensitive element, the heat-sensitive element is made with the ability to remove heat from the module housings and electronic components to the cooler when the set temperature is exceeded Hive and supplying heat to the modules of the electronic components with decreasing temperature specified modules. 2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что введена теплопроводящая шина, и часть радиатора между электронными блоками теплопроводно связана с корпусом термочувствительного элемента посредством теплопроводящей шины, подсоединенной к корпусу термочувствительного элемента. 2. The device according to claim 1, characterized in that a heat-conducting bus is introduced, and a part of the radiator between the electronic units is thermally conductive connected to the housing of the thermally sensitive element by means of a thermally conducting bus connected to the housing of the thermally sensitive element. 3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что модули расположены симметрично относительно термочувствительного элемента. 3. The device according to claim 1, characterized in that the modules are located symmetrically relative to the heat-sensitive element. 4. Устройство по п.3, отличающееся тем, что габаритные размеры модуля по высоте выбраны меньшими, чем его габаритные размеры по ширине основания корпуса модуля, теплопроводящее основание снабжено выступом, обращенным к радиатору, корпуса модулей расположены своим основанием на боковой поверхности выступа, корпус термочувствительного элемента установлен внутри него с возможностью теплового контакта с выступом, а часть радиатора между электронными блоками теплопроводно связана с корпусом термочувствительного элемента через выступ. 4. The device according to claim 3, characterized in that the overall dimensions of the module in height are selected smaller than its overall dimensions in width of the base of the module body, the heat-conducting base is provided with a protrusion facing the radiator, the module housings are located with their base on the side surface of the protrusion, the body a thermosensitive element is installed inside it with the possibility of thermal contact with the protrusion, and a part of the radiator between the electronic units is thermally conductive connected to the body of the thermosensitive element through the protrusion. 5. Устройство по п.4, отличающееся тем, что число модулей выбрано не меньше четырех, и в качестве модулей выбраны кварцевые маятниковые акселерометры линейных ускорений, а выступ выполнен в форме усеченной пирамиды. 5. The device according to claim 4, characterized in that the number of modules selected is not less than four, and quartz pendulum accelerometers of linear accelerations are selected as modules, and the protrusion is made in the form of a truncated pyramid. 6. Устройство по п.5, отличающееся тем, что в качестве электронных блоков выбраны блок питания, блоки преобразования сигналов и блок логической обработки сигналов. 6. The device according to claim 5, characterized in that the power supply, signal conversion units and the signal processing logic unit are selected as electronic units. 7. Устройство по п.1, отличающееся тем, что корпус термочувствительного элемента выполнен в виде стакана, на дне которого расположен пакет биметаллических пластин, термочувствительный элемент снабжен штоком, на котором выполнен фланец, ползуном, винтовой пружиной, перегородкой, слоем теплопроводящей жидкости, теплоизолирующим кольцом, пластиной, пластина подсоединена к горловине стакана через теплоизолирующее кольцо, и ее наружная поверхность предназначена для установки на охладителе, ползун закреплен на одном конце штока со стороны пластины, а другой конец штока механически подсоединен к наружной пластине пакета биметаллических пластин посредством его фланца, шток пропущен через перегородку, прикрепленную к стенкам стакана между ползуном и фланцем штока, на штоке между перегородкой и фланцем штока расположена винтовая пружина, слой теплопроводящей жидкости расположен на поверхности ползуна, обращенной к пластине. 7. The device according to claim 1, characterized in that the housing of the heat-sensitive element is made in the form of a glass, at the bottom of which is a package of bimetallic plates, the heat-sensitive element is equipped with a rod, on which is made a flange, a slider, a coil spring, a partition, a layer of heat-conducting liquid, heat insulating ring, plate, the plate is connected to the neck of the glass through a heat-insulating ring, and its outer surface is designed for installation on a cooler, the slider is fixed at one end of the rod from the side of the pl astin, and the other end of the rod is mechanically connected to the outer plate of the package of bimetallic plates by means of its flange, the rod is passed through a partition attached to the walls of the glass between the slide and the stem flange, a coil spring is located on the rod between the partition and the stem flange, a layer of heat-conducting fluid is located on the surface slider facing the plate.
RU99109814A 1999-05-13 1999-05-13 Apparatus for temperature stabilization of electronic equipment RU2161384C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU99109814A RU2161384C1 (en) 1999-05-13 1999-05-13 Apparatus for temperature stabilization of electronic equipment

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU99109814A RU2161384C1 (en) 1999-05-13 1999-05-13 Apparatus for temperature stabilization of electronic equipment

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2161384C1 true RU2161384C1 (en) 2000-12-27

Family

ID=20219663

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU99109814A RU2161384C1 (en) 1999-05-13 1999-05-13 Apparatus for temperature stabilization of electronic equipment

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2161384C1 (en)

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2460955C2 (en) * 2006-07-18 2012-09-10 Эрбюс Операсьон (Сас) Heat energy overflow device
RU2465531C2 (en) * 2006-07-18 2012-10-27 Эрбюс Операсьон (Сас) Heat removal device
RU2469374C2 (en) * 2010-08-25 2012-12-10 Гига-Байт Текнолоджи Ко., Лтд. Dust-cleaning heat-dissipating device with two cooling fans
US9214274B2 (en) 2010-10-04 2015-12-15 Dr. Hahn Gmbh & Co. Kg Method and apparatus for transmitting signals between a wall and a leaf fastened to this wall using hinges around a hinge axis
RU2584006C1 (en) * 2015-02-17 2016-05-20 Публичное акционерное общество "Радиофизика" Amplifier unit
RU2603014C2 (en) * 2014-12-16 2016-11-20 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Нижегородский государственный технический университет им. Р.Е. Алексеева" Method of assembling an electronic module, which provides improved thermal and overall dimensions
RU2630948C1 (en) * 2016-06-03 2017-09-14 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Воронежский государственный технический университет" (ФГБОУ ВО "ВГТУ") Method of thermo-stabilisation of electronic equipment
RU175654U1 (en) * 2017-05-02 2017-12-13 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Воронежский государственный технический университет" (ФГБОУ ВО "ВГТУ") DEVICE FOR THERMAL STABILIZATION OF ELECTRONIC EQUIPMENT

Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2460955C2 (en) * 2006-07-18 2012-09-10 Эрбюс Операсьон (Сас) Heat energy overflow device
RU2465531C2 (en) * 2006-07-18 2012-10-27 Эрбюс Операсьон (Сас) Heat removal device
US9310145B2 (en) 2006-07-18 2016-04-12 Airbus Operations S.A.S. Heat flow device
RU2469374C2 (en) * 2010-08-25 2012-12-10 Гига-Байт Текнолоджи Ко., Лтд. Dust-cleaning heat-dissipating device with two cooling fans
US9214274B2 (en) 2010-10-04 2015-12-15 Dr. Hahn Gmbh & Co. Kg Method and apparatus for transmitting signals between a wall and a leaf fastened to this wall using hinges around a hinge axis
RU2603014C2 (en) * 2014-12-16 2016-11-20 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Нижегородский государственный технический университет им. Р.Е. Алексеева" Method of assembling an electronic module, which provides improved thermal and overall dimensions
RU2584006C1 (en) * 2015-02-17 2016-05-20 Публичное акционерное общество "Радиофизика" Amplifier unit
RU2630948C1 (en) * 2016-06-03 2017-09-14 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Воронежский государственный технический университет" (ФГБОУ ВО "ВГТУ") Method of thermo-stabilisation of electronic equipment
RU175654U1 (en) * 2017-05-02 2017-12-13 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Воронежский государственный технический университет" (ФГБОУ ВО "ВГТУ") DEVICE FOR THERMAL STABILIZATION OF ELECTRONIC EQUIPMENT

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US5305184A (en) Method and apparatus for immersion cooling or an electronic board
US10674641B2 (en) Immersion cooling systems and methods
EP0605664B1 (en) Thermoelectric refrigeration system with flexible heat-conducting element
US20110300420A1 (en) Temperature controlled battery pack assembly and methods for using the same
RU2161384C1 (en) Apparatus for temperature stabilization of electronic equipment
KR20080012329A (en) Heated pressure transducer
CN209541771U (en) Temperature control box for three-axle table calibration inertia device
KR100775518B1 (en) Cup-holder for vehicles capable of automatic cooling/heat-retaining and method capable of automatic cooling/heat-retaining of a drink-vessel
WO2021012304A1 (en) Phase-change temperature control device applicable to battery pack
JP2003102186A (en) Electric charging system for instrument having thermal power generating system
JPH10135381A (en) Latent-heat utilizing type heat sink
CN111554851B (en) Battery pack and heat dissipation method thereof
AU2018276134B2 (en) Active crystallisation control in phase change material thermal storage systems
JP2021190442A (en) Housing for electrical equipment
CA1115559A (en) Heated instrument-mounting plate
SU1289544A1 (en) Thermostat
EP1144933A1 (en) A device for temperature control
JP2010020029A (en) Cooling device for microscopic observation
RU2236096C2 (en) Device for temperature control of high-power radio equipment components
CN117826957A (en) Automatically controlled constant temperature's heat dissipation anchor clamps
SU1667278A1 (en) Cooling device for electric and radio components
SU1621190A1 (en) Device for evaporative cooling of electronic devices
SU1001036A1 (en) Thermostating device
US7015424B2 (en) Heat generator
JP2021022694A (en) Thermal storage electronic device