Термоэлектрическое устройство

(45) Дата опубликования описания 15.04.82(51) 14 Ктз Н 01 Ь 35/02 Государственный комитет по делам изобретений и открытий. А, Ф. Иоффе АН СССРтт тттт тттттт)ТЕРМОЭЛЕКТРИЧЕСКОЕ УСТРОЙСТВО Изобретение относится к термоэлектрическим преобразователям и может быть использовано как элемент памяти в электронике и измерительной технике.Известно термоэлектрическое устройство для преобразования действующего значения переменного тока в постоянный, содержащее источник преобразуемого сигнала, источник вспомогательного сигнала, резисторы и два полупроводниковых термопреобразователя, включенных встречно 1 Ц.Недостатком известного устройства является отсутствие запоминания преобразуемого сигнала,Известны также запоминающие устрой ства (запоминатели устройств памяти электронных вычислительных машин), состоящие, например, из ферритовых сердечников и обмоток записи и чтения электрического сигнала 121. Такое устройство наиболее 20 близко к изобретению по функциональному назначению.Недостатком устройства-прототипа является то, что оно не может работать в условиях высоких (например 200 С) тем иератур и мощных внешних электрических и магнитных полях (например, тысячи эрстед).Целью изобретения является расширение функциональных возможностей путем З 0 обеспечения возможности запоминания и последующего стирания электрического сигнала, расширения интервала рабочих температур и. возможности работы в постоянных и переменных электрических и магнитных полях.Поставленная цель достигается тем, что в термоэлектрическом устройстве, содержащем термопреобразователь, размещенный внутри термостата и состоящий из терморезистора, выполненного из материала, обладающего фазовым переходом, и термоэлемента Пельтье, спай которого находится в тепловом контакте с терморезистором, резистор и источник питающего напряжения последовательно с терморезистором включен дополнительный резистор, находящийся в тепловом контакте с терм оэлементом Пельтье и терморезистором ц электрически изолированный от элемента Пельтье,Установлено, что при включении последовательно с терморезистором дополнительного резистора, находящегося в тепловом контакте с термоэлементом Пельтье и терморезистором и электрически изолированного от них, устройство приобретает возможность запоминать сигнал, приходящий на термоэлемент, и стирать этот сигнал, при подаче на термоэлемент найряжения полярности, обратной запоминаемому сигналу.65 На чертеже представлена схема предлагаемого устройства.Устройство состоит из последовательно соединенных термопреобразователя, резистора 1, источника питания 2 и дополнительного резистора 3.Термопреобразователь состоит нз полупроводникового термоэлемента 4 Пельтье, на рабочем спае которого, в тепловом контакте с ним расположен терморезистор 5, выполненный из материала, обладающего фазовым переходом. Дополнительный резистор 3 находится в тепловом контакте с термоэлементом 4 и терморезистором 5 и электрически изолирован от них изоляционным слоем 6.Термопреобразователь и дополнительный резистор 3 размещены внутри термостата 7, причем термоэлемент 4 Пельтье через теплопереход 8 находится в тепловом контакте со стенками термостата 7.К ветвям термоэлемента 4 Пельтье подключен источник 9 запоминаемого (или стирающего) сигнала.Для работы предлагаемого устройства необходимо выполнение следующего сост- ношения: ИАТф И 7 ра =ЯУааа = ЕУ,;р,ГДЕ Р аап МОЩНОСТЬ ЗаПОМИНаЕМОГОсигнала;Я 7 С 1 р - мощность стирающегосигнала;%р,а - мощность, выделяющаясяв дополнительном резисторе ( в режиме памяти);ЙЬТ, - теплота фазового переходатерморезистора;й - интегральный коэффициенттеплопервдачи терморезистора;ЛТ - температурный интервалфазового перехода терморезистора;е - холодильный (илн отопительный коэффициент термоэлемента Пельтье (при перепадах температур в 1 или десятые доли градуса они одинаковы).Работа предлагаемого устройства состоит в следующем.В термостате 7 устанавливают температуру примерно на 1 или десятые доли градуса ниже температуры фазового перехода материала терморезистора 5.Запоминаемый сигнал подают на термоэлемент 4 так, чтобы на его рабочих спаях выделялось тепло. Это тепло повышает температуру терморезистора выше температуры фазового перехода. При этом терморезистор переходит из полупроводникового в металлическое состояние, ток в цепи терморезистора возрастает,5 10 / 15 20 25 Зо 35 40 45 50 55 Величину этого тока с помощью резистора 1 устанавливают такой, что мощности Ур,а, выделяющейся на дополнительном резисторе 3, достаточно для поддержания температуры терморезистора 5, соответствующей его металлическому состоянию после выключения запоминаемого сигнала, Так происходит запоминание сигнала.Для перехода устройства в исходное состояние (стирание запоминаемого сигнала) на термоэлемент 4 подают напряжение полярности, обратной полярности запоминаемого сигнала, при этом терморезистор 5 охлаждается термоэлементом, температура терморезистора понижается ниже точки фазового перехода; терморезистор переходит в полупроводниковое состояние, ток в его цепи падает, уменьшается тепло, выделяемое в дополнительном резисторе 3, благодаря чему сохраняется высокоомное состояние терморезистора после отключения стирающего сигнала.П р и м е р. Полупроводниковый термоэлемент 4 был. выполнен на основесплавов В 1 - Те - Я (р-ветвь)и В 1 - Те - Яе (и-ветвь) и через теплопереходы 8 припаян к дну термостата 7, К рабочим спаям термоэлемента 4 приклеены терморезистор 5, изготовленный из окисла ванадия, имеющего фазовый переход при Т = 343 К, и находящийся с ним в тепловом контакте дополнительный резистор 3. Последний изготовлен из пленки висмута и электрически изолирован от термоэлемента 4 и терморезистора 5, Начальное сопротивление терморезистора при 342 К составляло 500 Ом, а после фазового перехода при 343 К - 0,1 Ом.При этом ток через терморезистор составлял 30 мА, сопротивление дополнительного резистора - 5 Ом, мощность термоэлемента в режиме запоминания - 0,6 МВт, а в режиме стирания - 0,5 МВт (при токах через термоэлемент, соответственно, 155 мА и 143 мА), Сигнал в режиме памяти снимался с дополнительного резистора и составлял 150 мВ.Миниатюризация устройства позволит значительно уменьшить затраты энергии на запись и стирание сигнала.Таким образом, предлагаемое устройство дает возможность запоминания сигнала и последующего его стирания.Преимуществом предлагаемого устройства по сравнению с устройством-прототипом является то, что оно имеет более широкие функциональные возможности. Формула изобретенияТермоэлектрическое устройство, содержащее термопреобразователь, размещенный внутри термостата и состоящий из терморезистора, выполненного из материала, обладающего фазовым переходом и термоэлекач 361/272 Изд,430 Тираж 758 ПО Поиск Государственного комитета СССР по делам и113035, Москва, Ж, Раушская наб., д, 4 Подписное тений и открытий.мента Пельтье, спай которого находится в тепловом контакте с терморезистором, резистор и источник питания напряжения, отл и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей путем обеспечения возможности запоминания и последующего стирания электрического сигнала, расширения интервала рабочих температур и возможности работы в постоянных и переменных электрических и магнитных полях, последовательно с терморезистором включен дополнительный резистор,находящийся в тепловом контакте с термоэлементом Пельтье и терморезистором и электрически изолированный от элемента Пельтье.5 Источники информации, принятые вовнимание при экспертизе:1. Авторское свидетельство СССР607159, кл. б 01 К 19/24, 1978,10 2. Зимин В. А. Электронные вычислительные машины, М Машгиз, 1962, с. 501 -503 (прототип),