SU1667031A1 - Thermoelectric system for regulating temperature - Google Patents
Thermoelectric system for regulating temperature Download PDFInfo
- Publication number
- SU1667031A1 SU1667031A1 SU894665015A SU4665015A SU1667031A1 SU 1667031 A1 SU1667031 A1 SU 1667031A1 SU 894665015 A SU894665015 A SU 894665015A SU 4665015 A SU4665015 A SU 4665015A SU 1667031 A1 SU1667031 A1 SU 1667031A1
- Authority
- SU
- USSR - Soviet Union
- Prior art keywords
- output
- thermopile
- input
- current
- temperature
- Prior art date
Links
Landscapes
- Control Of Temperature (AREA)
Abstract
Изобретение может быть использовано дл программного регулировани температуры с помощью термобатареи. Цель изобретени - повышение быстродействи системы регулировани температуры. Система содержит контур регулировани температуры объекта и контур регулировани тока термобатареи. Когда температура объекта приближаетс к заданной, ток термобатареи определ етс контуром регулировани температуры. Во врем переходного процесса нагрева объекта ток через термобатарею задаетс задатчиком тока на посто нном уровне, определ емом допустимой мощностью рассеивани в термобатарее. Во срем переходного процесса охлаждени ток через термобатарею измен етс в зависимости от изменени сигналов датчиков температуры, наход щихс в тепловом контакте с соответствующими гран ми термобатареи. Это позвол ет продуцировать на рабочей грани термобатареи, наход щейс в тепловом контакте с объектом, в каждый момент времени переходного процесса максимально возможную холодопроизводительность, что сокращает врем охлаждени и приводит к повышению производительности системы. 2 ил.The invention can be used to programmatically control the temperature with a thermopile. The purpose of the invention is to increase the speed of the temperature control system. The system contains an object temperature control loop and a thermopile current control loop. When the object temperature is close to the set point, the thermopile current is determined by the temperature control loop. During the transient process of heating an object, the current through the thermopile is set by the current setter at a constant level determined by the allowable power dissipation in the thermopile. During the transient cooling process, the current through the thermopile changes depending on the change in the signals of the temperature sensors in thermal contact with the corresponding thermopile faces. This makes it possible to produce on the working edge of the thermopile, which is in thermal contact with the object, at each time point of the transient process the maximum possible cooling capacity, which reduces the cooling time and leads to an increase in system performance. 2 Il.
Description
Изобретение относитс к системам автоматического управлени , термоэлектрическому приборостроению, может быть применено дл программного регулировани температуры.The invention relates to automatic control systems, thermoelectric instrument making, can be applied for software temperature control.
Цель изобретени - повышение быстродействи системы регулировани температуры объекта.The purpose of the invention is to increase the speed of the temperature control system of the object.
На фиг. 1 представлена схема термоэлектрической системы регулировани температуры; на фиг. 2 - конструкци однокаскадной термоэлектрической батареи.FIG. 1 shows a diagram of a thermoelectric temperature control system; in fig. 2 - single-stage thermoelectric battery design.
Термоэлектрическа система регулировани температуры содержит последовательно соединенные датчик температуры 1, наход щийс в тепловом контакте с объектом 2, температура которого регулируетс и вычислительное устройство 3.The thermoelectric temperature control system contains a series-connected temperature sensor 1, which is in thermal contact with the object 2, the temperature of which is regulated and the computing device 3.
Первый выход вычислительного устройства 3 подключен к управл ющим входам первого 4 и второго 5 переключателей, а второй выход - к одному из входов устройства сравнени 6. Система содержит третий переключатель 7, первый вход которого соединен со вторым выходом вычитающего элемента 8 и другим входом устройства сравнени 6, управл ющий вход - с выходом устройства сравнени 6, а выход - со входом усилител мощности 9. Первый выход усилител мощности 9 подключен к первому входу первого 4 и второму входу второго 5 переключателей, а второй выход кThe first output of the computing device 3 is connected to the control inputs of the first 4 and second 5 switches, and the second output is connected to one of the inputs of the comparison device 6. The system contains a third switch 7, the first input of which is connected to the second output of the subtracting element 8 and the other input of the comparison device 6, the control input with the output of the comparator device 6, and the output with the input of the power amplifier 9. The first output of the power amplifier 9 is connected to the first input of the first 4 and the second input of the second 5 switches, and the second output to
ОABOUT
оabout
VJVj
ОABOUT
СОWITH
шине нулевого потенциала и первому выводу датчика тока, выполненного в виде резистора 10. второй вывод резистора 10 соединен со вторым входом первого 4 и первым входом второго 5 переключателей и с одним из входов вычитающего элемента 8. Система содержит также однокаскадную термобатарею 11, рабоча грань которой находитс в тепловом контакте с объектом 2, первый и второй выводы термобатареи 11 подключены к выходам соответственно первого 4 и второго 5 переключателей. Кроме этого система содержит четвертый переключатель 12. первый вход которого соединен с выходом зздатчика тока 13. второй вход - с выходом регулируемого за датчика тока 14, управл ющий вход - с первым выходом вычислительного устройства 3, а выход - с другим входом вычитающего элемента 8.bus zero potential and the first output current sensor, made in the form of a resistor 10. the second output of the resistor 10 is connected to the second input of the first 4 and the first input of the second 5 switches and one of the inputs of the subtractive element 8. The system also contains a single-stage thermopile 11, the working face of which is in thermal contact with the object 2, the first and second terminals of the thermopile 11 are connected to the outputs of the first 4 and second 5 switches, respectively. In addition, the system contains a fourth switch 12. The first input of which is connected to the output of current generator 13. The second input is connected to the output of current sensor 14, the control input is connected to the first output of computing device 3, and the output is connected to another input of the subtracting element 8.
Вход регулируемого задатчика тока 14 подключен к выводам датчика температуры , в качестве которого использован терморезистор 15, наход щийс в тепловом контакте с рабочей гранью термобатареи 11.The input of the adjustable current setting device 14 is connected to the terminals of the temperature sensor, which is used as a thermistor 15, which is in thermal contact with the working edge of the thermopile 11.
Регулируемый задатчик тока 14 выполнен на операционном усилителе 16, неинвертирующий вход которого подключен к клемме с потенциалом Е, инвертирующий вход через резистор 17 - к шине нулевого потенциала и вл етс входом задатчика тока 14, а выход усилител 16 вл етс выходом и входом задатчика тока 14.An adjustable current setting device 14 is provided at an operational amplifier 16, the non-inverting input of which is connected to a terminal with potential E, the inverting input through a resistor 17 is connected to a zero potential bus, and is an input of a current setting device 14, and the output of the amplifier 16 is an output and input current setting device 14 .
Регулируемый задатчик тока реализует следующее функциональное преобразованиеAdjustable current setter realizes the following functional conversion
Uyn(Ј)RoT,Uyn (Ј) RoT,
где а, R - величина термо-ЭДС и электросопротивление термобатареи;where a, R is the value of thermo-EMF and the thermopile electrical resistance;
Ro значение сопротивлени датчика тока;Ro is the resistance value of the current sensor;
Т - величина температуры датчика рабочей грани термобатареи.T is the temperature value of the sensor of the working edge of the thermopile.
При этом в системе использована одно- каскадна термобатаре 11, нерабоча грань которой находитс в тепловом контакте с теплообменником 18, обладающим бесконечно большой теплоемкостью (фиг. 2).In this case, a single-stage thermopile 11 is used in the system, the non-working face of which is in thermal contact with the heat exchanger 18, which has an infinitely large heat capacity (Fig. 2).
Работает система следующим образом.The system works as follows.
Изменение температуры объекта 2 регулировани преобразуетс датчиком температуры 1 в электрический сигнал, поступающий на вход вычислительного устройства 3. Вычислительное устройство 3 производит обработку поступившей информации и формирует на своих выходах управ- л ющие сигналы, соответствующие определенному закону регулировани . Причем сигнал на первом его выходе, коммутиру первый 4и второй 5 переключатели, управл ет направлением тока через термобатарею 11 таким образом, чтобы температура объекта 2 стремилась к заданному значению. Сигнал на втором выходе вычислительного устройства 3 управл ет величиной тока через термобатарею 11 в зависимости от температурных параметровThe change in the temperature of the control object 2 is converted by the temperature sensor 1 into an electrical signal at the input of the computing device 3. The computing device 3 processes the received information and generates control signals at its outputs that correspond to a certain control law. Moreover, the signal at its first output, switching the first 4 and second 5 switches, controls the direction of current through the thermopile 11 so that the temperature of the object 2 tends to the specified value. The signal at the second output of the computing device 3 controls the amount of current through the thermopile 11, depending on the temperature parameters
0 регулируемого процесса. При значительном рассогласовании регулируемой и заданной температуры этот управл ющий сигнал достигает большой величины. Когда его величина превышает значение сигнала на0 regulated process. With a significant discrepancy between the controlled and the set temperature, this control signal reaches a large value. When its value exceeds the signal value by
5 выходе вычитающего элемента 8, на выходе устройства сравнени 6 формируетс сигнал , отключающий от входа усилител мощности 9 выходной сигнал вычислительного устройства 3 и подключающий к нему выход5 the output of the subtracting element 8, at the output of the comparator 6, a signal is generated, disconnecting the output signal of the computing device 3 from the input of the power amplifier 9 and connecting the output to it
0 вычитающего элемента 8.0 subtractive element 8.
При этом в регул торе обрываетс отрицательна обратна св зь по температуре и устанавливаетс отрицательна обратна св зь по току термобатареи 11.In this case, the negative feedback on temperature is interrupted in the controller and negative feedback on the thermopile current 11 is established.
5 Когда на первом выходе вычислительного устройства 3 присутствует сигнал, коммутирующий ток в термобатарее таким образом, что она работает в режиме нагрева , этот сигнал, поступа на управл ющий5 When at the first output of the computing device 3 there is a signal that commutes the current in the thermopile so that it operates in the heating mode, this signal is fed to the control
0 вход четвертого переключател 12, подключает к другому входу вычитающего элемента 8 выход задатчика тока 13. За счет отрицательной обратной св зи со второго вывода резистора 10 на один из входов вычитающе5 го элемента 8 величина тока через термоба тарею 11 автоматически устанавливаетс на0 the input of the fourth switch 12 connects to the other input of the subtracting element 8 the output of the current setting unit 13. Due to the negative feedback from the second output of the resistor 10 to one of the inputs of the subtractive element 8, the current through the thermostat 11 is automatically set to
уровне, заданном задатчиком тока 13. Дл the level set by the setpoint current 13. For
повышени быстродействи эта величинаspeed increase this value
устанавливаетс максимально возможной сis set to the maximum possible with
0 учетом ограничени по максимально допустимой температуре рабочей грани термобатареи .0 taking into account the limitation on the maximum allowable temperature of the thermopile working edge.
При отключении тока термобатареи от заданного, например при изменени х на5 пр жени питани усилител мощности 9 или термо-ЭДС на выводах термобатареи 11, изменитс и напр жение на резисторе 10. Это приведет к такому изменению сигнала на выходе вычитающего элемента 8,When the thermopile current is disconnected from a predetermined, for example, when the supply voltage of the power amplifier 9 or thermo-emf at the terminals of the thermopile 11 is changed, the voltage across the resistor 10 will also change. This will cause such a change in the signal at the output of the subtracting element 8,
0 при котором выходной ток усилител мощности 9 примет первоначальное значение, определ емое величиной сигнала на другом входе вычитающего элемента 8.0 at which the output current of the power amplifier 9 will take the initial value determined by the magnitude of the signal at the other input of the subtracting element 8.
При формировании вычислительным ус5 тройством 3 на его первом выходе сигнала охлаждени последний переключает переключатель 12 таким образом, что к другому входу вычислительного элемента 8 подключаетс выход регулируемого задатчика тока 14. За счет отрицательной обратной св зиWhen forming computing device 3 at its first output of the cooling signal, the latter switches the switch 12 in such a way that the output of adjustable current setter 14 is connected to another input of computing element 8. Due to negative feedback
по току система начинает работать в режиме слежени тока термобатареи 11 в соответствии с изменением сигнала на выходе регулируемого за датчика тока 14.over current, the system starts to operate in the thermopile current tracking mode 11 in accordance with the change in the signal at the output of the current sensor 14 being regulated.
Ток. протекающий в термобатарее, ох- лаждает ее рабочую грань. Изменение ее температуры преобразуетс терморезистором 15 в сопротивление по законуCurrent. flowing in a thermopile, it cools its working face. The change in its temperature is converted by the thermistor 15 into resistance according to the law
RT - Ro + a 0RT - Ro + a 0
где RO - сопротивление терморезистора при нулевой температуре, °С;where RO is the resistance of the thermistor at zero temperature, ° С;
0- температура рабочей грани термобатареи 11.°С;150- temperature of the working edge of the thermopile 11. ° C; 15
а - посто нный коэффициент.a is a constant coefficient.
При этом выходное напр жение операционного усилител 16 определ етс выражениемIn this case, the output voltage of the operational amplifier 16 is determined by the expression
Un-Eo(1 +-{Ј-).Un-Eo (1 + - {Ј-).
и„ Ео ( 1 +and „Ео (1 +
RO +а0RO + a0
R17R17
),),
где Ео - напр жение на неинвертирующем входе усилител 16;where Eo is the voltage at the non-inverting input of amplifier 16;
Ri сопротивление резистора RIT, или с учетом (1)25Ri is the resistor of the RIT resistor, or with (1) 25
Величина тока I термобатареи, определ ема из уравнени след щей системыThe magnitude of the current I of the thermopile, determined from the equation of the following system
Un IRio,Un IRio,
где IRio - напр жение на образцовом резисторе Ю.составитwhere IRio is the voltage across the reference resistor Y.
I §о.а 1 RioRnI §о.а 1 RioRn
При RiT-aTo-Ro и With RiT-aTo-Ro and
где RTB - сопротивление термобатареи;where RTB is the thermopile resistance;
а- коэффициенттермоЭДС материала термобатареи;a - coefficient of thermoelectric material EMF;
Т0 - нулева температура, в °С переведенна в К.T0 - zero temperature, in ° C translated to K.
i gTii gTi
где TI-TD+ 0- температура рабочей грани термобатареи. К.where TI-TD + 0 is the temperature of the working edge of the thermopile. TO.
При окончании переходного процесса установлени температуры когда ее значение приближаетс к заданному, величина управл ющего сигнала на втором выходе вычислительного устройства 3 начинает уменьшатьс в соответствии с выбранным законом регулировани . В момент когда величина сигнала на втором выходе вычислительного устройства 3 станет меньше величины сигнала на выходе вычитающего элемента 8, на выходе устройства сравнени 6 сформируетс сигнал, отключающийAt the end of the transient temperature setting process, when its value approaches the preset value, the value of the control signal at the second output of the computing device 3 begins to decrease in accordance with the selected control law. At the moment when the magnitude of the signal at the second output of the computing device 3 becomes less than the magnitude of the signal at the output of the subtractive element 8, at the output of the comparison device 6 a signal is generated that turns off
5 Ю5 Yu
1515
2020
2525
30thirty
3535
4040
4545
5050
5555
от входа усилител мощности 9 выход вычитающего элемента 8 и подключающий к нему второй выход вычислительного устройства 3, т.е. обрываетс отрицательна обратна св зь по току и устанавливаетс отрицательна обратна св зь по температурным параметрам объекта 2 регулировани . Величина тока регулируетс управл ющим сигналом со второго выхода вычислительного устройства 3, завис щим от параметров процесса изменени температуры объекта 2. Это позвол ет реализовать в вычислительном устройстве 3 различные алгоритмы регулировани температуры .from the input of the power amplifier 9, the output of the subtracting element 8 and the second output of the computing device 3 connected to it, i.e. Negative current feedback is terminated and negative feedback is established according to the temperature parameters of the control object 2. The current value is controlled by the control signal from the second output of the computing device 3, depending on the parameters of the process of changing the temperature of the object 2. This allows the various temperature control algorithms to be implemented in the computing device 3.
Отключение отрицательной обратной св зи по току после выхода температуры на режим предотвращает возможность возникновени автоколебаний в системе.Disabling negative current feedback after the temperature has reached the mode prevents the possibility of auto-oscillations in the system.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU894665015A SU1667031A1 (en) | 1989-03-22 | 1989-03-22 | Thermoelectric system for regulating temperature |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU894665015A SU1667031A1 (en) | 1989-03-22 | 1989-03-22 | Thermoelectric system for regulating temperature |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
SU1667031A1 true SU1667031A1 (en) | 1991-07-30 |
Family
ID=21435365
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
SU894665015A SU1667031A1 (en) | 1989-03-22 | 1989-03-22 | Thermoelectric system for regulating temperature |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
SU (1) | SU1667031A1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2472258C1 (en) * | 2011-08-05 | 2013-01-10 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Сибирский государственный аэрокосмический университет имени академика М.Ф. Решетнева" (СибГАУ) | Device for control of thermal conditions of accumulator and measurement of its heat release power |
-
1989
- 1989-03-22 SU SU894665015A patent/SU1667031A1/en active
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
Коленко Е.А. Термоохлаждающие приборы.. - Л.: Наука, с. 166-169. Авторское свидетельство СССР М; 1403023, кл. G 05 D 23/19, 1984 * |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2472258C1 (en) * | 2011-08-05 | 2013-01-10 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Сибирский государственный аэрокосмический университет имени академика М.Ф. Решетнева" (СибГАУ) | Device for control of thermal conditions of accumulator and measurement of its heat release power |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US3868554A (en) | Current limit system for DC motor control | |
KR870000630A (en) | Temperature control means for controlling excess or under space temperature | |
US4338511A (en) | Electronic thermostat equipped with an energy-saving device | |
JPS5478850A (en) | Temperature control circuit for air conditioner | |
US3594546A (en) | Air temperature control apparatus | |
SU1667031A1 (en) | Thermoelectric system for regulating temperature | |
US3878446A (en) | Current regulator for D.C. motors | |
US4489882A (en) | Variable time constant anticipation thermostat | |
US5360962A (en) | Heating appliance with transformerless power supply using low-loss passive divider to reduce AC line voltages | |
US3560824A (en) | Speed control of an electric motor employing thermally sensitive resistance | |
SU547743A1 (en) | DC Voltage Stabilizer | |
SU1383317A1 (en) | Temperature controller | |
RU2115155C1 (en) | Control unit of temperature controller | |
SU798758A1 (en) | Temperature regulator | |
SU632997A1 (en) | Temperature regulator | |
SU830352A2 (en) | Temperature control device | |
JPS61199106A (en) | Temperature regulator | |
JPH0733564Y2 (en) | Charging circuit | |
SU1076880A1 (en) | Temperature controller | |
SU1562887A1 (en) | Servo electric drive | |
SU1462447A1 (en) | Arrangement for thermal protection and control units | |
SU1403024A1 (en) | Temperature control device | |
JPS6146841B2 (en) | ||
JPS60142582A (en) | Method of predicting service life of semiconductor laser | |
JPS62682B2 (en) |