RU2519282C1 - Temperature stabilisation device - Google Patents

Temperature stabilisation device Download PDF

Info

Publication number
RU2519282C1
RU2519282C1 RU2012147037/07A RU2012147037A RU2519282C1 RU 2519282 C1 RU2519282 C1 RU 2519282C1 RU 2012147037/07 A RU2012147037/07 A RU 2012147037/07A RU 2012147037 A RU2012147037 A RU 2012147037A RU 2519282 C1 RU2519282 C1 RU 2519282C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
temperature
substrate
heater
heating element
controlled object
Prior art date
Application number
RU2012147037/07A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2012147037A (en
Inventor
Сергей Алексеевич Архипов
Ирина Игоревна Зуева
Original Assignee
Открытое акционерное общество "Красногорский завод им. С.А. Зверева"
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 Открытое акционерное общество "Красногорский завод им. С.А. Зверева" filed Critical Открытое акционерное общество "Красногорский завод им. С.А. Зверева"
Priority to RU2012147037/07A priority Critical patent/RU2519282C1/en
Publication of RU2012147037A publication Critical patent/RU2012147037A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2519282C1 publication Critical patent/RU2519282C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Control Of Resistance Heating (AREA)

Abstract

FIELD: electricity.
SUBSTANCE: temperature stabilisation device of a temperature-controlled object contains a heater placed at the substrate with a temperature sensor and control system. The heater is equipped with a stand-by heating element with a temperature sensor. The control system is intended for regulation of temperature of a temperature-controlled object by means of switching on/off of heating element. The substrate can be represented by a body of a temperature-controlled object made of high heat-conductive material or by a high heat-conductive metal shell. The shell limits a temperature-controlled object. The main and stand-by heating elements have identical heat and geometric characteristics and they are placed at a dielectric base with s shift equal to a pitch of painted design. Auxiliary heaters with temperature sensors can be installed at the substrate.
EFFECT: expansion of functionality, improvement of operational reliability, quality of temperature stabilisation, in particular, for space distributed objects in a wide range of temperature changes.
6 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к средствам контроля и управления полем температуры пространственно распределенных объектов и может быть использовано в автоматизированных системах управления тепловыми режимами в ракетно-космической технике.The invention relates to means for monitoring and controlling the temperature field of spatially distributed objects and can be used in automated control systems for thermal conditions in space rocket technology.

Известен нагреватель (РФ, патент на полезную модель №86372, МПК H05B 3/56, опубликован 27.08.2009 г.) повышенной надежности, выполненный из двух греющих кабелей, которые дублируют друг друга. При этом каждый кабель сложен пополам и скручен в спираль таким образом, что идет чередование витков основного и резервного кабелей, но данный нагреватель не предназначен для нагрева протяженных поверхностей.A well-known heater (RF patent for utility model No. 86372, IPC H05B 3/56, published August 27, 2009) of increased reliability, made of two heating cables that duplicate each other. Moreover, each cable is folded in half and twisted into a spiral so that there is an alternation of turns of the main and backup cables, but this heater is not intended for heating extended surfaces.

Наиболее близким является устройство для стабилизации температуры элементов микросхем и микросборок (РФ, патент на изобретение №2348962, МПК G05D 23/19, опубликован 10.03.2009 г.). Устройство содержит подложку, схему регулирования температуры и электрически соединенные с ней датчик температуры и нагреватель, расположенные на рабочей поверхности подложки. Датчик температуры расположен у края подложки. В данном устройстве используется только один нагревательный элемент и при резервировании нагревателей для повышения надежности, невозможно получить идентичность процессов термостатирования, усложняется монтаж нагревателей. Кроме того, высокая точность термостатирования достигается лишь вблизи расположения датчика температуры, а участки подложки, удаленные от датчика температуры имеют низкую точность термостатирования из-за конечной величины нагревателя. При этом, использование в устройстве только одного нагревателя и одного датчика температуры не позволяет устранять возникающие на подложке перепады температуры.The closest is a device for stabilizing the temperature of elements of microcircuits and microassemblies (RF, patent for invention No. 2348962, IPC G05D 23/19, published on March 10, 2009). The device comprises a substrate, a temperature control circuit, and a temperature sensor and a heater electrically connected to it, located on the working surface of the substrate. The temperature sensor is located at the edge of the substrate. This device uses only one heating element, and when redundant heaters to increase reliability, it is impossible to obtain the identity of thermostating processes, installation of heaters is complicated. In addition, the high accuracy of temperature control is achieved only near the location of the temperature sensor, and sections of the substrate remote from the temperature sensor have a low accuracy of temperature control due to the finite size of the heater. At the same time, the use of only one heater and one temperature sensor in the device does not allow eliminating temperature differences that occur on the substrate.

Задачей изобретения является создание устройства с повышенными эксплуатационными характеристиками.The objective of the invention is to provide a device with enhanced performance characteristics.

Технический результат заключается в расширении функциональных возможностей, повышении надежности и качества стабилизации температуры, в частности пространственно распределенных объектов в широком диапазоне изменения температуры.The technical result consists in expanding the functionality, increasing the reliability and quality of temperature stabilization, in particular spatially distributed objects in a wide range of temperature changes.

Это достигается тем, что устройство стабилизации температуры термостатируемого объекта, содержит, по крайней мере, один нагреватель, расположенный на подложке, с датчиком температуры и систему управления. В отличие от известного нагреватель дополнен резервным нагревательным элементом, который вместе с основным нагревательным элементом, расположены на тонком диэлектрическом основании, в гибкой печатной плате, под защитным изоляционным покрытием. Резервный нагревательный элемент так же снабжен датчиком температуры, нагреватель жестко закреплен на наружной поверхности подложки, а датчики температуры для основного и резервного нагревательных элементов расположены на внутренней поверхности подложки в области геометрического центра нагревателя. Причем система управления предназначена для регулирования температуры термостатируемого объекта посредством включения/отключения питания нагревательных элементов.This is achieved by the fact that the device for stabilizing the temperature of a thermostatically controlled object contains at least one heater located on a substrate with a temperature sensor and a control system. Unlike the known heater, it is supplemented by a backup heating element, which, together with the main heating element, are located on a thin dielectric base, in a flexible printed circuit board, under a protective insulating coating. The backup heating element is also equipped with a temperature sensor, the heater is rigidly fixed to the outer surface of the substrate, and temperature sensors for the main and backup heating elements are located on the inner surface of the substrate in the region of the geometric center of the heater. Moreover, the control system is designed to control the temperature of the thermostatically controlled object by turning on / off the power of the heating elements.

Подложка может представлять собой корпус термостатируемого объекта, выполненный из высокотеплопроводного материала, или тонкостенную высокотеплопроводную металлическую оболочку. Оболочка ограничивает объект термостатирования. Основной и резервный нагревательные элементы имеют идентичные тепловые и геометрические характеристики и расположены на диэлектрическом основании со сдвигом равным шагу печатного рисунка. На подложке могут быть расположены дополнительные нагреватели, с датчиками температуры.The substrate may be a body of a thermostatic object made of a highly conductive material, or a thin-walled highly conductive metal shell. The shell limits the temperature control object. The main and backup heating elements have identical thermal and geometric characteristics and are located on a dielectric base with a shift equal to the pitch of the printed pattern. Additional heaters with temperature sensors can be located on the substrate.

Изобретение поясняется чертежами, где на фиг.1 изображен нагреватель, а на фиг.2 система управления.The invention is illustrated by drawings, where figure 1 shows a heater, and figure 2 control system.

Устройство стабилизации температуры содержит нагреватель 1 (фиг.1), представляющий собой гибкую печатную плату на тонком диэлектрическом основании 2, на котором расположены основной 3 и резервный 4 независимые нагревательные элементы в виде проводящего печатного рисунка из манганиновой фольги толщиной 0,3 мм, закрытые защитным изоляционным покрытием 5. Проводящий печатный рисунок в виде линий шириной 1,1 мм и расстоянием между ними не менее 0,1 мм заканчивается контактными площадками 6, которые не закрыты изоляционным покрытием. При пропускании электрического тока по печатным проводникам выделяется тепло. Нагреватель 1 жестко крепится на наружной поверхности подложки 7 диэлектрическим основанием 2 при помощи клея К-300-61. Подложка 7 выполнена в виде корпуса из высокотеплопроводного материала или тонкостенной высокотеплопроводной металлической оболочки, которая ограничивает объект термостатирования. Размеры, мощность и количество нагревателей 1 выбирают исходя из весогабаритных характеристик и конструктивных особенностей объекта термостатирования. С внутренней стороны подложки 7 в области геометрического центра нагревателя 1 установлены датчики температуры 8 и 9 соответственно для основного нагревательного элемента 3 и резервного нагревательного элемента 4. Такое расположение датчиков температуры позволяет получать точную информацию о температуре внутри термостатируемого объекта. Площадь контакта датчика температуры не превышает 0,5 см2, что обеспечивает идентичность показаний основного и резервного датчика температуры. Идентичность основного нагревательного элемента 3 и резервного нагревательного элемента 4 и их близкое расположение позволяют при выходе из строя основного нагревательного элемента 3 или датчика температуры 8 без перенастройки подключить резервный нагревательный элемент 4 и датчик температуры 9, что повышает надежность устройства. В качестве датчиков температуры используются цифровые термодатчики, производства компании «DALLAS SEMICONDUCTOR» серии DS1820 или DS1624.The temperature stabilization device comprises a heater 1 (Fig. 1), which is a flexible printed circuit board on a thin dielectric base 2, on which the main 3 and backup 4 independent heating elements are located in the form of a conductive printed pattern of manganin foil 0.3 mm thick, closed with a protective insulating coating 5. A conductive printed pattern in the form of lines with a width of 1.1 mm and a distance between them of at least 0.1 mm ends with pads 6 that are not covered by an insulating coating. When electric current is passed through the printed conductors, heat is generated. The heater 1 is rigidly mounted on the outer surface of the substrate 7 with a dielectric base 2 using glue K-300-61. The substrate 7 is made in the form of a housing of a highly heat-conducting material or a thin-walled highly heat-conducting metal shell, which limits the temperature control object. The sizes, power and number of heaters 1 are selected based on weight and size characteristics and design features of the thermostating object. Temperature sensors 8 and 9 are installed on the inner side of the substrate 7 in the region of the geometric center of the heater 1, respectively, for the main heating element 3 and the backup heating element 4. Such an arrangement of temperature sensors makes it possible to obtain accurate temperature information inside a thermostatically controlled object. The contact area of the temperature sensor does not exceed 0.5 cm 2 , which ensures the identity of the main and backup temperature sensors. The identity of the main heating element 3 and the backup heating element 4 and their close location allow the failure of the main heating element 3 or the temperature sensor 8 to connect the backup heating element 4 and the temperature sensor 9 without reconfiguration, which increases the reliability of the device. As temperature sensors, digital temperature sensors are used, manufactured by the DALLAS SEMICONDUCTOR company of the DS1820 or DS1624 series.

Система управления (фиг.2) содержит блок питания 10, подающий напряжение на блок управления 11 и устройство обработки информации 12. В системе управления выводы питания нагревательных элементов 3 и 4 нагревателя 1 и датчиков температуры 8 и 9 подключены к выходам блока управления 11, двунаправленная шина данных датчиков температуры 8 и 9 подключена через блок управления 11 к входам устройства обработки информации 12, а выход устройства обработки информации 12 к входу блока управления 11.The control system (figure 2) contains a power supply 10, supplying voltage to the control unit 11 and the information processing device 12. In the control system, the power leads of the heating elements 3 and 4 of the heater 1 and temperature sensors 8 and 9 are connected to the outputs of the control unit 11, bidirectional the data bus of temperature sensors 8 and 9 is connected through the control unit 11 to the inputs of the information processing device 12, and the output of the information processing device 12 to the input of the control unit 11.

Устройство стабилизации температуры работает в двух режимах.The temperature stabilization device operates in two modes.

В режиме измерения после подачи напряжения с блока питания 10 блок управления 11 проводит периодический (с периодом П≈1 мин) опрос датчиков температуры 8 (при использовании основных нагревательных элементов 3) или датчиков температуры 9 (при использовании резервных нагревательных элементов 4). Результаты измерений по двунаправленной шине данных поступают в блок управления и далее в устройство обработки информации 12, где происходит накопление, обработка и хранение результатов измерения в запоминающем устройстве.In the measurement mode, after applying voltage from the power supply unit 10, the control unit 11 conducts periodic (with a period of P≈1 min) interrogation of temperature sensors 8 (when using the main heating elements 3) or temperature sensors 9 (when using backup heating elements 4). The measurement results via a bi-directional data bus are sent to the control unit and then to the information processing device 12, where the accumulation, processing and storage of the measurement results in the storage device takes place.

В режиме регулирования после опроса датчиков температуры 8 или 9 результаты измерений по двунаправленной шине данных поступают в блок управления 11 и далее в устройство обработки информации 12, которое проводит анализ измеренных температур и выработку по специальному алгоритму обработки температурных измерений управляющих воздействий на нагреватели 1, которые передаются в блок управления 11, где формируются команды на включение/отключение нагревателей. Принцип регулирования основан на подогреве более холодных участков аппаратуры. Критериями температурного режима является допустимый рабочий диапазон температур от Tmin до Tmax, при допустимом перепаде температур между заданными точками измерения ΔТдоп.In the control mode, after polling the temperature sensors 8 or 9, the measurement results via the bi-directional data bus are sent to the control unit 11 and then to the information processing device 12, which analyzes the measured temperatures and generates control actions for the heaters 1 that are transmitted using a special algorithm for processing temperature measurements to the control unit 11, where commands for turning on / off the heaters are generated. The regulation principle is based on the heating of colder sections of the equipment. The criteria of the temperature regime is the permissible operating temperature range from T min to T max , with an allowable temperature difference between the given measurement points ΔT add .

Таким образом, создано надежное устройство стабилизации температуры пространственно распределенных объектов с высокой точностью термостатирования и качеством стабилизации температуры в широком диапазоне изменения температуры.Thus, a reliable device for stabilizing the temperature of spatially distributed objects with high accuracy of temperature control and the quality of temperature stabilization in a wide range of temperature changes has been created.

Claims (6)

1. Устройство стабилизации температуры термостатируемого объекта, содержащее, по крайней мере, один нагреватель, расположенный на подложке, с датчиком температуры и систему управления, отличающееся тем, что нагреватель дополнен резервным нагревательным элементом, который вместе с основным нагревательным элементом расположен на тонком диэлектрическом основании, в гибкой печатной плате, под защитным изоляционным покрытием, кроме того, резервный нагревательный элемент также снабжен датчиком температуры, нагреватель жестко закреплен на наружной поверхности подложки, а датчики температуры для основного и резервного нагревательных элементов расположены на внутренней поверхности подложки в области геометрического центра нагревателя, причем система управления предназначена для регулирования температуры термостатируемого объекта посредством включения/отключения питания нагревательных элементов.1. The device for stabilizing the temperature of a thermostatically controlled object, containing at least one heater located on the substrate, with a temperature sensor and a control system, characterized in that the heater is supplemented by a backup heating element, which together with the main heating element is located on a thin dielectric base, in a flexible circuit board, under a protective insulating coating, in addition, the backup heating element is also equipped with a temperature sensor, the heater is rigidly fixed to the outer surface of the substrate, and temperature sensors for the main and backup heating elements are located on the inner surface of the substrate in the region of the geometric center of the heater, and the control system is designed to control the temperature of the thermostated object by turning on / off the power of the heating elements. 2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что подложка выполнена в виде корпуса термостатируемого объекта из высокотеплопроводного материала.2. The device according to claim 1, characterized in that the substrate is made in the form of a body of a thermostatically controlled object from a highly heat-conducting material. 3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что подложка выполнена в виде тонкостенной высокотеплопроводной металлической оболочки.3. The device according to claim 1, characterized in that the substrate is made in the form of a thin-walled highly conductive metal shell. 4. Устройство по п.3, отличающееся тем, что высокотеплопроводная металлическая оболочка ограничивает объект термостатирования.4. The device according to claim 3, characterized in that the highly conductive metal shell limits the temperature control object. 5. Устройство по п.1, отличающееся тем, что основной и резервный нагревательные элементы выполнены с идентичными тепловыми и геометрическими характеристиками и расположены на одном диэлектрическом основании со сдвигом равным шагу печатного рисунка5. The device according to claim 1, characterized in that the main and backup heating elements are made with identical thermal and geometric characteristics and are located on the same dielectric base with a shift equal to the pitch of the printed pattern 6. Устройство по п.1, отличающееся тем, что на подложке расположены дополнительные нагреватели с датчиками температуры. 6. The device according to claim 1, characterized in that additional heaters with temperature sensors are located on the substrate.
RU2012147037/07A 2012-11-07 2012-11-07 Temperature stabilisation device RU2519282C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2012147037/07A RU2519282C1 (en) 2012-11-07 2012-11-07 Temperature stabilisation device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2012147037/07A RU2519282C1 (en) 2012-11-07 2012-11-07 Temperature stabilisation device

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2012147037A RU2012147037A (en) 2014-05-20
RU2519282C1 true RU2519282C1 (en) 2014-06-10

Family

ID=50695310

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2012147037/07A RU2519282C1 (en) 2012-11-07 2012-11-07 Temperature stabilisation device

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2519282C1 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2690018C1 (en) * 2017-12-08 2019-05-30 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Московский авиационный институт (национальный исследовательский университет)" Method for prevention of electrochemical migration phenomenon and device for its implementation
RU2803323C1 (en) * 2023-01-11 2023-09-12 Акционерное общество "Ижевский радиозавод" Heater board (variants)

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1288657A1 (en) * 1985-09-30 1987-02-07 Ignateva Lidiya P Constant-temperature cabinet
JPS6361312A (en) * 1986-09-02 1988-03-17 Koki:Kk Pre-heater automatic control method
RU2348962C1 (en) * 2007-05-22 2009-03-10 ГОУ ВПО "Томский государственный университет систем управления и радиоэлектроники" Device for stabilisation of temperature of devices of microcircuits and microassemblies

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1288657A1 (en) * 1985-09-30 1987-02-07 Ignateva Lidiya P Constant-temperature cabinet
JPS6361312A (en) * 1986-09-02 1988-03-17 Koki:Kk Pre-heater automatic control method
RU2348962C1 (en) * 2007-05-22 2009-03-10 ГОУ ВПО "Томский государственный университет систем управления и радиоэлектроники" Device for stabilisation of temperature of devices of microcircuits and microassemblies

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2690018C1 (en) * 2017-12-08 2019-05-30 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Московский авиационный институт (национальный исследовательский университет)" Method for prevention of electrochemical migration phenomenon and device for its implementation
RU2803323C1 (en) * 2023-01-11 2023-09-12 Акционерное общество "Ижевский радиозавод" Heater board (variants)

Also Published As

Publication number Publication date
RU2012147037A (en) 2014-05-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP3737206B1 (en) Heater bundle for adaptive control
US10608294B2 (en) Power storage device, cell, balance operation method, and program
US20210044129A1 (en) Power storage device
RU2532417C2 (en) Temperature control for distribution bus system
CN108490775B (en) Temperature stability control device and control method for spacecraft
US8500034B2 (en) Temperature controller for direct mounting to the object to be controlled
KR100706260B1 (en) Apparatus and Method for Automatically Adjusting Temperature
KR20190025002A (en) Heater Bundle and Current Leakage Reduction Method for Adaptive Control
CN108432341B (en) Integrated heater and sensor system
CN105094172A (en) Method for realizing low temperature starting of equipment in circuit board
JP2011155752A (en) Power storage device
RU2519282C1 (en) Temperature stabilisation device
CN110764555A (en) Low-temperature environment control device, control method thereof and airborne photoelectric equipment
CN110825582A (en) CPU temperature sensor testing device, method and system
US20150338283A1 (en) Device and method for temperature monitoring in multiple areas using one sensor
CN111052856B (en) Anti-icing system and heating system
ES2932840T3 (en) Apparatus and system for measuring temperature for a dry-type transformer
US20170163065A1 (en) Constant power supply for thermo-electric cells
US20140239078A1 (en) Thermostat Control System with IR Sensor
US11950328B2 (en) System and method for a closed-loop bake-out control
CN110719084B (en) Implementation method and device for expanding low-temperature range of temperature compensation crystal oscillator
AU2017202731B2 (en) Improvements in Water Heating Elements
Chen et al. Design of passive wireless temperature measurement system for high voltage power equipment
RU2645391C2 (en) Source of heat for heating liquid
JP2021116060A (en) Ice detection system for aircraft surface, and method of operating ice detection system