Термоэлектрический термостат

Союз Советских Социалистических Республик) Заявитель 4) ТЕРМОЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ТЕРМОСТАТ Изобретение относится к области регулирования температуры и может быть использовано для стабилизации температуры различных объектов, в частности для стабилизации температуры кварцевых резонаторов.Известны устройства для термостатирования в радио- н электронной технике, в качестве исполнительного органа широко используются реверсивные термоэлектрические батареи. Наиболее близким техническим решением к данному изобретению является термоэлектрический термостат, содержащий последовательно соединенные первый резистор, термоэлектрическую батарею и терморегулятор с подключенным ко входу датчиком температуры.Недостатком указанного устройства является зависимость точности поддер кания температуры в нем от диапазона окружающих температур, что является следствием наличия теплового сопротивления между камерой термостата и объектом термостатнрования и локальных тепловых связей объекта с окружающей средой.Целью настоящего изобретения являетсяповышение точности термостата.Поставленная цель достигается тем, что в термоэлектрический термостат введены блок коррекции и последовательно соедиценные н подключенные к выходу терморегулятора второй резистор, компенсационная термобатарея, на холодном спае которой размещены датчик температуры н регулпру ющий элемент, причем к точкам соединениятермобатарей и резисторов подключены входы блока коррекции, выход которого подключен к входу регулирующего элемента, а также тем, что блок коррекции содер- О жит лнчейные масштабные элементы, масштабные квадраторы, сумматоры, источник опорного напряжения и нуль-орган, причем входы первого линейного масштабного элемента и первого масштабного квадратора 5 соединены с первым входом блока коррекции, а выходы - с входами первого сумматора, соединенного с источником опорного напряжения, входы второго линейного масштабного элемента и второго масштаб- О ного квадратора соединены со вторым входом блока коррекции, а выходы - с входом второго сумматора, выход этого сумматора связан с первым входом нуль-оргапа, второй вход которого подключен и вы ходу первого сумматора, а выход - к выходу блока коррекции. При этом сигнал, пропорцпональньш току основной термобатареи (10) подается на первый вход блока коррекции и преобразу3ется в сигнал вида аорто+ оУ + сь где ао, бо и со - постоянные коэффициенты, 1 - ток термобатареи.Аналогично сигнал, пропорциональный току компенсационной термобатареи (1) подается на второй вход блока коррекции и преобразуется в сигнал вида а + 6,/,", где й; и 6; - постоис коэффиписпты, а У; - ток компенсационной термобатареп. ОС выходов сумматоров сигналы с термобатарей, преобразованные в квадратичную формулу, поступают на вход нуль-органа, управляющего работой регулируощего элемента, который через компенсационную д термобатарею изменяет ток таким образом, что обеспечивается равенствоа 7 + Боло+ с, - а,У - Ы, = 0 (1)во всем диапазоне изменения температуры 20 окружающей среды, при этом обеспечивается независимость температуры объекта термостатирования от температуры окружающей среды.На чертеже представлена блок-схема 2 э прсдлагаемого устройства.Устройство содержит терморегулятор 1, к выходу которого подклочена последовательная цепь из термоэлектрической батареи (термобатареи) 2 и первого резистора 30 3, параллельно которой подключена цепь последовательно соединенных регулирующего элемента 4, компенсационной термобатареи 5 и второго резистора 6; на холодном спае термобатареи 5 размещен дат чик температуры 7, подключенный ко входу терморегулятора 1. К точке соединения термобатареи 2 и первого резистора 3 подключен первый вход блока коррекции 8, к последнему подключены входы первого ли нейного масштабного элемента 9 и первого масштабного квадратора 10, выходы которых подключены ко входам первого сумматора 11, а на его третий вход подано заданное постоянное напряжение от источника опорного напряжения 12.К точке соединения компенсационной термобатареи 5 и второго резистора 6 подключен второй вход блока коррекции 8, к нему подключены входы второго линейного масштабного элемента 13 и второго масштабного квадратора 14, а их выходы подключены ко входам второго сумматора 15.Выходы сумматоров 11 и 15 подключены к входам нуль-органа 16, выход которогосоединен с выходом блока коррекции 8, подключенным к входу регулирующего элемента 4.Питание устройства осуществляется от источника 17. 00Устройство работает следующим образом.При помощи датчика температуры 7 и терморегулятора 1 осуществляется автоматическая стабилизация температуры хо-,4лодпого спая компенсационной тсрмооатарси 5 с заданной точиостшо, при этом температура холодного спая тсрмобатареи 2поддерживается с меньшей точностью, таккак термобатарея 2 не входит в замкнутыйконтур рсгулировашя. Изменения температуры чермойатарси 2, зависгицие от изменетем гратар ы ок р жа о си среды,редаотея срез те,оОс сопропленсмежду термобатареей 2 и объектом тсрмостатирования на объект.Однако величина и знак изменения температуры термобатареи 2 при изменениитемпературы окружающей среды зависят отрежима компенсационной термобатареи 5.При заданном режиме термобатарси 2путем настройки регулирующего элемента4 возможно установить такой режи термобатареи 5, при котором величина и знакхолодопроизводительности термобатарси 2,переданной па обьект термостатированвя,соответственно равны и противоположнывеличине и знаку тсплопритоков, поступающих к объекту термостатпрования от окружаюцей среды по локальным связям объекта с окружающей средой, причем происходит тепловая компенсация возмущений,переданных на объект со стороны окружающей среды.Применительно к нагревным термостатамкомпенсация осуществляется путем выбора отношений=Б, где Я - мощР.ность основного нагревателя; Я, - мощность дополнительного нагревателя; Б -коэффициент тепловой компенсации.Для термоэлектрических термостатов, всилу идентичности тепловых процессов втермостатах, компенсация осуществляетсяпутем выбора отношенияОогде Яю -Р;холодильная мощность основной термобатареи; Я - холодильная мощность компенсационной термобатареи.В силу квадратичной зависимости холодильной мощности термобатареи от токачерез нее равенствоРо=Б можно осуО,ществить только в каком-то одном режиметермобатареи, соответствующем определенным значениям токов 1, и 1При изменении этих токов в процессе регулирования (при изменении тепловой нагрузки - температуры окружающей среды)отношениетакже изменяется, кромеатого, нарушается эффект компенсации.Если ввести в термостат устройство, производящее подрегулировку тока через компенсационную термобатарею, то отношение= Б можно поддерживать постояннымРево всех режимах работы термостата, т. е.тепловая компенсация не нарушается.Аалия уравнений, описываощих работутермобатарен, показывает, что отношение Ровсегда равно Б при выполнении равенства (1)а,1, + 6,1 о + с, - а,1, - 61, =- ОПоэтому в предлагаемом устройстве сигнал, пропорциональный току термобатарен 2, подастся на вход линейного масштабного элемента 9 и на вход масштабного квадратора 10, с выходов которых сигналы видагао 1 о и 6 О 1 О поступает на входы сумматора 11, а третий вход которого подается заданное постоянное напряжение от источника 12 в определенном масштабе, представляющее собой постоянный коэффициент с,.Аналогично сигнал, пропорциональный току компенсационной термобатареи 5, подастся на вход линейного масштабного элемента 13 и на вход масштабного квадратора 14, с выходов которых сигналы видага 1 и 51 поступают на входы сумматора 15,С выходов сумматоров 10 и 15 сигналыг гвида ао 1 о+Ь,1 о +с, и ад 1 к+Ы поступают на входы нуль-органа 16, осуществляющего сравнение их между собой. Разность между сигналами подается на вход регулирующего элемента 4, осуществляющего изменение тока компенсационной термобатареи 5 до наступления выполнения условияПрн этом отношениеприводится к0 двеличине Б.Этот процесс в дальнейшем повторяется автоматически прн каждом изменении токов в термобатареях 2 и 5, вызванном работой терморегулятора при изменении температуры окружающей среды. Таким ооразом, режим компенсации сор,.ияеся, чсм обеспечивается высокая точность термостатнрования во всем диапазоне изменения температуры окружающей д среды,Формула изобретения1, Термоэлектрический термастат, содержащий последовательно соединенный пер вый резистор, термоэлектрическую батареюи терморегулятор с подключенным к входу датчиком температуры, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения точности термостата, в него введены блок коррекции и 15 последовательно соединенные и подключенные к выоду терморегулятора второй резистор, компенсационная термобатарея, на холодном спае которой размещен датчик температуры, и регулирующий элемент, 20 причем к точкам соединения батарей и резисторов подключены входы блока коррекции, выход которого подключен к входу регулирчощего элемента.2. Термостат по п. 1, отличающийся 25 тем, что блок коррекции содержит линейные масштабныс элементы, масштабные квадраторы, сумматоры, источник опорного напряжения и нуль-орган, причем входы первого линейного масштабного элемента и 30 первого масштабного квадратора соединены с первым входом блока коррекции, а выходы - со входами первого сумматора, соединенного с источником опорного напряжения, входы второго линейного масштаб ного элемента н второго масштабного квадратора соединены со вторым входом блока коррекции, а выходы - со входами второго сумматора, выход которого связан с первым входом нуль-органа, второй вход 40 которого подключен к выоду первого сумматора, а выход - к выоду блока коррекции.