SU744504A1 - Термостатирующее устройство - Google Patents

Description

(54) ТЕРМОСТАТИРУЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО

1

Изобретение относитс  к устройствам термостатированл  и может быть применено там, где требуетс  высока  длительна  стабильность поддержани  температуры, например в метрологии, радиотехнике и др.

Известны устройства, которые содержат термокамеру теплораспредел ющую конструкцию , теплоноситель, датчики температуры , усилитель, согласующий блок, нагреватель (охладитель) flj.

Недостаток этИх устройств - невысока  долговременна  стабильность поддерживае- Q мой температуры, вызванна  нестабильностью характеристики датчика, а также дрейфом нул  усилител  и других элементов схемы .

Наиболее близким по технической сущ- ,5 иости  вл етс  тер моста тирующее устройство , содержащее нагреватель, охладитель и первичный преобразователь температуры, расположенные в термокамере, заполненной рабочим веществом, первый и второй триггеры управлени , к выходам второго го триггера управлени  подключены нагреватель и охладитель, а к установочным входам триггеров управлени  подключен за датчик режимаглЗ.

Недостаток данного устройства - низ ка  стабильность и точность поддержани  температуры, завис ща  от стабильности преобразовател  температуры, дрейфа нул  усилител  посто нного тока, посто нства порога схем сравнени , а также от стабильности напр жени  опорных источников.

Цель изобретени  - повышение точности устройства.

Поставленна  цель достигаетс  тем, что устройство содержит подключенные к выхо ду первичного преобразовател  температуры последовательно соединенные блок дифференцировани , блок вычислени  модул , одновибратор и элемент совпадени , выход которого св зан с управл ющнм входом вто рогр триггера управлени , второй вход -- с пр мым выходом первого триггера управле ни , а выход одиовибратора подключен н управл ющему входу первого триггера управлени .

На фиг. 1 изображена структурна  схема предлагаемого устройства; на фиг. 2а приведен график мощности, подводимой к термокамере; на фиг. 26 график количест ва тепла рабочего вещества; на фиг. 2в зависимость температуры рабочего веще ства от количества тепла; иа фиг. 2г - - температура рабочего вещества во времени; на фиг. 2д - сигнал на выходе блока дифференцировани  в точке I; на фиг. 2е - сиг нал на выходе блока вычислени  модул  в точке И; на фиг. 2ж - сигнал на выходе одновибратора в точке 1П; на фиг. 2з - сигнал на выходе I триггера управлени  в точке IV; на фиг. 2и - сигнал на выходе элемента совпадени  в точке V; на фиг. 2к-сигнал на выходе 2 триггера управлени  в точке VI. Устройство состоит из первичного преобразовател  1 температуры, помещенного в рабочее вещество 2, темпе ратура плавлени  которого равна поддерживаемой, наход щеес  в термокамере 3. Термокамера 3 оснащена теплораспредел ющей конструк .цией и управл емыми нагревателем 4 и охладителем 5. Первичный преобразователь 1 температуры св зан через блок 6 дифферен- цировани , блок 7 вычислени  модул  и одновибратор 8 с входом элемента 9 совпадени  и с одним из установочных входов первого триггера 10 управлени , а выход элемента 9 совпадени  подключен к управл ющему йходу второго триггера I управлени . Установочные входы S и R второго триггера 11 управлени  соединены соответственно с кнопками «нагрев и «охлаждение задатчика 12 режима. Термостатирующее устройство работает следующим образом. В зависимости от знака разности термостатируемой и начальной температуры в задатчика режима нажатием кнопки подаетс  команда «нагрев или «охлаждение, например «нагрев. При этой команде в момент to триггер 10 управлени  устанавливаетс  в состо ние «О (точка IV, фиг. 2д), на входе элемента 9 совпадени  по вл етс  сигнал запрета. Одновременно триггер 11 управлени  устанавливаетс  в состо ние «1 (точка VI, фиг. 2к), что включает управл емый нагреватель 4 и рабочее вещество 2 начинает нагреватьс , так как количество тепла в нем увеличиваетс  (см. фиг. 2а , фиг. 26 и фиг.2в). Как только температура - начинает расти, на выходе блока 6 дифференцировани  (точка 1, фиг. 2д) по вл етс  положительное напр жение. Оно поступает на блок 7 вычислени  модул  (точка 11, фиг. 2е) и запустит одновибратор 8, который вырабатывает импульс (точка III, фиг. 2ж). Вследствие того, что на входе элемента 9 совпадени  присутствует сигнал ) запрета, импульс не проходит через него. Фронтом этого импульса триггер 10 управлени  переводитс  в состо ние «1, тем самым снимаетс  сигнал запрета с элемента 9 совпадени . Так как триггер 11 управлени  не измен ет своего состо ни , рост температуры продолжаетс  до тех пор, пока рабочее вещество 2 термостата не достигнет температуры плавлени  Тц. (см. фиг. 2в и фиг. 26). Это происходит в момент tj далее, до момента, когда рабочее вещество полностью расплавитс , температура будет посто нной и равной Тдл- В момент tj, когда расплавл етс  последн   порци  рабочего вещества, температура снова начинает подниматьс  (фиг. 2г). Это вызывает по вление сигнала положительной пол рности .на выходе блока 6 дифференцировани  (точка. I, фиг. 2д), который проходит через блок 7 вычислени  модул  на вход одновибратора 8. Последний запускаетс  и вырабатывает импульс (фиг. 2ж), передний фронт которого в свою очередь через открытый элемент 9 совпадени  поступает на управл ющий вход триггера 11 управлени . Этим сигналом триггер устанавливаетс  в состо ние «О (фиг. 2к), управл емый нагреватель 4 отключаетс  и включаетс  управл емый охладитель 5. Температура рабочего вещества понижаетс  до Тг,л., при этом на выходе блока 6 дифференцировани  по вл етс  отрицательный сигнал (фиг. 2д). Этот сигнал, пройд  блок вычислени  модул , измен ет свой знак на плюс (фиг. 2е), однако запустить одновибратор он не может , так как последний еще не успел придти в первоначальное положение. После достижени  рабочим веществом температуры Тп.оно (согласно фиг. 26, 2в) отдает тепло охладителю, сохран   при этом температуру до момента перехода в другое фазовое состо ние (твердое), которое происходит в момент времени t з. Начавшеес  после этого паденНе температуры вызывает по вление на выходе блока 6 дифференцировани  отрицательного скачка напр жени , который преобразуетс  блоком вычислени  модул  в положительный и запускает одновибратор . Этот сигнал устанавливает триггер 11 управлени  в состо ние.«I. При этом от клк)чаетс  управл емый охладитель 5 и включаетс  управл емый нагреватель 4, Включение нагревател  прекращает уменьшение -температуры и последн   увеличиваетс  до Tnft. Дальнейша  работа устройства заключаетс  в переключении триггера I I управлени  в последующее состр ние. Таким образом, температура рабочего вещества будет равна Тп., кратковременно отклон  сь от нее то в одну сторону, то в другую сторону. Колебани  же температуры в термокамере обусловлено ее тепловыравнивающими свойствами и могут быть сделаны сколь угодно малыми. Наличие в термокамере рабочего вещества , обладающего фазовым переходом, и последовательно включенных блока дифференцировани , блока вычислени  модул  и элемента совпадени , позвол ет повысить долговременную стабильность поддержани  температуры . В этом устройстве долговременна  стабильность определ етс  посто нством температуры плавлени  рабочего вещества и не зависит от стабильности характеристик узлов, вход щих в него. Наличие в устройстве блока дифференцировани  полностью исключает зависимость температуры от дрейфов , спектр которых гораздо более низкочастотный , чем спектр полезного сигнала в

этом устройстве. В св зи с этим значительно повышаетс  точность регулировани  температуры .

Claims (2)

1.Авторское свидетельство СССР № 178176. КЛ. G 06 К 9/12, 1960.

2.Авторское свидетельство СССР

5

№ 506833, КЛ. G 03 D 23/24, 1973 (прототип).

а

5

а

Й/г2

6

Л