Термостатирующее устройство

 

Изобретение относится к электротехническим системам и может быть использовано в радиоэлектронной аппаратуре для прецизионного термостатирования радиоэлементов. Цель изобретения - повышение точности термостатирования в разборных термостатах путем настройки температурного поля и сокращение времени настройки. Термостатирующее устройство, содержащее регулирующий блок, исполнительный блок и неразборный термостат с датчиком температуры, для обеспечения указанного результата исполнительный блок выполнен в виде одинаковых секций нагревателей или охладителей, размещенных вдоль рабочей камеры и распределительного узла на транзисторах по числу секций нагревателей или охладителей и группах переменных резисторов, обеспечивающих распределение мощностей в секциях нагревателей и охладителей с целью совмещения стабильной температурной зоны с местом расположения термостатируемого объекта. 3 ил.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СООИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

„„Я0„„1661731 (5))5 С 05 0 23/30

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А BTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

l1O ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГННТ СССР (21) 4663185/24 (22) 17,03.89 (46) 07.07.91. Бюл. N - 25 (72) Н.А.Ярьппев, А.Л.Мясников, Л.Б.Андреева и А.Ф.Светлов (53) 621.555.6(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

У 608134, кл. G 05 D 23/19, 1977.

Авторское свидетельство СССР

N- 583412, кл. G 05 D 23/30, 1974.

1 (54) ТЕРМОСТАТИРУКМЦЕЕ УСТРОЙСТВО (57) Изобретение относится к электротехническим системам и может быть использовано в радиоэлектронной аппаратуре для прецизионного термостатирования радиоэлементов. Цель изобретения — повьппение точности термостатирования в разборных термостаИзобретение относится к электротехническим системам и может быть использовано в радиоэлектронной аппаратуре для прецизионного термостатирования радиоэлементов.

Цель изобретения — повьппение точности термостатирования в неразбор-. ных термостатах путем настройки температурного поля и сокращение времени настройки.

На фиг. 1 изображена схема термостатирующего устройства (частный случай для четырех секций)," на фиг.2 и 3 — графики распределения температуры вдоль рабочей камеры.

Термостатирующее устройство содержит регулирующий блок 1, исполнитах путем настройки температурного

I поля и сокращение времени настройки.

Термостатирующее устройство, содержащее регулирующий блок, исполнительный блок и неразборный термостат с датчиком температуры, для обеспечения укаэанного результата испол:нительный блок выполнен в виде одинаковых секций нагревателей или охладителей, размещенных вдоль pa6o" чей камеры и распределительного узла на транзисторах по числу секций нагревателей или охладителей и группах переменных резисторов, обеспечивающих распределение мощностей в секциях нагревателей и охладителей с целью совмещения стабильной температурной зоны с местом расположения термостатируемого объекта. 3 ил. тельный блок 2, неразборный термостат 3, рабочую камеру 4, датчик 5 температуры, теплоизоляционный кожух 6, секции нагревателя или холодильника 7 (охладитель) исполнительного органа, распределительный узел 8, который состоит из транзисторов 9, первых переменных резисторов 10, второго переменного резистора 11, привода 12 настройки и резисторов 13.

Устройство работает следующим образом.

После включения источника питающего напряжения управляющий сигнал с термодатчика 5 поступает на вход регулирующего блока 1, который ре1661731,где Т вЂ” температура окружающей с среды, 30

g g — теплопотери через торцо2 вые поверхности термостата, (х. — коэффициент теплоотдачи с боковой поверхности камеры, — относительная координата х/L, р,1., G, А — периметр, длина, площадь поперечного сечения и теплопроводность материала рабочей камеры.

На фиг. 2 представлено семейство кривых распределения температуры

T(P) вдоль термостата, полученных экспериментально при различных температурах окружающей среды Т (- 7, 25, 58 С). Из графиков видно, что при изменении температуры окружающей среды Тс изменяется и распределение температуры вдоль термостата Т()— кривые А,В,С. Однако, как видно, име50 ется область возле точки с координатой P <

It 55

При размещении объекта термостатирования, например кварцевого резонато- ра, в данной области, обеспечивает35 гулирует мощность в исполнительном блоке 2. Вначале идет нагрев термостата 3 до рабочей температуры. В этом режиме мощность в нагревателе или холодильнике имеет максимальное

5 значение.

При достижении рабочего значения температуры в термостате 3 наступает режим регулирования. В этом режиме в нагревателе или холодильнике 7 мощ, ность уменьшается до значения W< необходимого для поддержания в термостате 3 заданной температуры.

В случае равномерного распределе ния мощности регулирования W вдоль о боковой поверхности камеры 4, т.е. когда в каждой из секций 7 выделяют равные мощности И = W jr (i = 1,2, ° и). Одномерное"распределение тем- 20 пературы в термостате по координате описывается следующим выражением: ((P = TC + (h ahPLQ

1 сЫ,Я+ 1 Wp

shl. Р "1 1 $5 1 ся наивысшая точность термостатирования, т,е. в этом случае получается наименьшая температурная нестабильность частоты кварцевого генератора.

Из-эа разброса теплофиэических характеристик элементов термостата не всегда объект термостатирования оказывается установленным в "стабильной" зоне, что приводит к увеличению температурной нестабильности.

Поэтому необходимо перемешать "стабильную" зону вдоль термостата так, чтобы ее можно было установить в месте расположения объекта термостатирования. Эта задача решается за счет неравномерного распределения мощности обогрева W вдоль камеры 4.

В этом случае измен ется распреде-. ление температуры, а при изменении температуры окружающей среды Тд изменяется и местоположение "стабильной" зоны () . Таким образом, (Ест перераспределяя мощность в секциях нагревателя или холодильника 7, осуществляется регулировкаместоположения "стабильной" зоны.

Регулировка производится следующим образом. Исходя из требования совмещения "стабильной" эоны с местоположением объекта термостатирования, из выражения (1) для распределения температуры определяются величины мощностей в секциях нагревателя или холодильника 7 как мощно.сти, выделяемые в точках р нагревателя, соответствующих координатам средних точек каждой иэ секций. Требуемые мощности в секциях устанавливаются распределительным узлом 8.

Исходя иэ расчетных данных, подбирают такое наличие средних точек первых и второго переменных резисторов

10 и 11 при которых режимы транзисУ торов 9 обеспечивают расчетные величины мощности в секциях нагревателя.

Секционное изготовление нагревателя или холодильника не может обеспечивать плавное непрерывное изменение мощности вдоль камеры в соответствии с выражением (1), и за счет разброса геометрических и теплофизических параметров элементов термостата 3 не удается обеспечить точное совпадение "стабильной" эоны с . местоположением объекта термостатирования. Для точной настройки совмещения "стабильной" зонь с объектом термостатирования оси первых и вто16617 1 рого переменных резисторов подсоеди-няются к единому механизму 12 вращения. B этом случае вращением 12 механизма изменяется соотношение мощностеи в секциях нагревателя 7 так, 5 что при увеличении мощности в секциях с одного конца камеры уменьшаются в секциях нагревателя к другому концу. камеры. Сумма мощностей, рассеиваемых в секциях нагревателя, при этом остается равной мощности регулирования, \ т.е,, У = W и условия теплового з баланса для стационарного режима термостабилизации сохраняются.

Предлагаемое устройство не требует разборки аппаратуры при настройке, что позволяет повысить точность тер- 20 мостатирования в термостатах неразборной конструкции за счет изменения распределения температуры вдоль термостата, осуществлением перераспределения мощности в секциях нагревате- 25 ля или холодильника путем взаимозависимого выбора рабочих точек транзисторов, включенных между секциями нагревателя или холодильника и выходом терморегулятора, переменными резис- gp торами, оси вращения которых подсоединены к единому механизму вращения.

3а счет исключения из технологического процесса операции демонтажа сокращается время настройки термостата с нескольких часов до несколь35 ких минут и повышается надежность аппаратуры.

Фoрмулaи 3 обретения

Термостатируюшее устройство, содержащее регулирующий блок, исполнительный блок и незарборный термостат, включающий рабочую камеру с подключенным к входу регулирующего блока датчиком температуры, снабженную теплоизоляционным кожухом, о т л и ч аю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности термостатирования в неразборных термостатах и сокращения времени настройки, исполнительный блок выполнен в виле одинаковых секций нагревателей или охлапителей, размещенных вдоль рабочей камеры и распределительного узла на транзисторах по числу секций нагревателей или охладителей и группах переменных резисторов,,причем один из выводов коллекторно-эмиттерной цепи транзисторон подключен к выходу регулирующего блока, а другой — к соответствующей секции нагревателя или охладителя исполнительного блока, базы транзисторов попарно соединены между собой через переменные резисторы первой группы, средние выводы переменных резисторов предыдущей группы соединены с крайними выводами соответствующих переменных резисторов последующей группы, а средний вывод последнего переменного резистора подключен к выходу реглирующего блока, при этом средние вывопы всех переменных резисторов кинематически соединены с общим приводом настройки.

1661731

Фиг J

Редактор С.Патрушева

Заказ 2123 Тираж 469 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открьггиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул. Гагарина, 101 og

68

6f ео

5У

58

sz б

ЕО

О

Я

Составитель Л.Птенцова

Техред А,Кравчук Корректор Н.Ревская