Термоэлектрическое термостатирующее устройство

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ Совэ СоветскихСоциалистическихРеспублик и 978110 К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(23) Приоритет -Опубликовано 30,11,82. Бюллетень М 9 44Дата опубликования описания 30,11,82 Р 1 М Кп з С 05 0 23/19 Государственный комитет СССР по делам изобретений и открытий(72) Авторы изобретения Н.В.Грязнов, В.В.Денисов, А.Н.Евстигнеев и дильнойт . Ленинградский технологический институт хопромышленностиИзобретение относится к холодильной технике, в частности к технике термоэлектрического охлаждения и может быть использовано для прецизионного термос 1 атирования, применяемого в биологии и медицине, метрологии и радиотехнике.Известно устройство, состоящее из датчика и задатчика температуры, подключенных к блоку сравнения, последовательно соединенных с ШИМ модулятором, усилителем мощности, объектом управления, причем на второй вход ШИМ модулятора подключен выход генератора пилообразногонапряжения. Устройство осуществляет поддержание температуры.термостатируемого объема по принципу пропорционального регулирования по отклонению. При этом регулирование происходит за счет изменения относительной длительности импульсов тока ОИ, протекающего через термоэлектрические элементы 1.Однако описанное устройство не обладает высокой точностью вследствиеналичия статической ошибки.Наиболее близким к предлагаемому является термостатирующее устройство,которое представляет собой широтно- импульсный регулятор температуры и содержит датчик и задатчик температуры, подключенные к входу схемы сравнения, выход которой соединен с последовательно соединенными усилителем сигнала отклонения, пороговым элементом, усилителем мощности, объектом регулирования, к выходу которого подключен датчик температуры, причем второй вход порогового. элемента соединен с генератором пилообразного напряжения, а к третьему входу порогового элемента подключен выход блока связи по возмущению, вход которого соединен с входом задатчика тем пературы.Данное устройство обладает болеевысокой точностью по сравнению с предыдущим за счет наличия комбинированного управления по возмущению и по отклонению21. Однако регулирование температурытермоэлектрического термостата по предлагаемой схеме не будет эффектив ным, если на объем регулирования воздействуют несколько возмущающих факторов.Цель изобретения - повышение точности и надежности термоэлектрического 30 термостатирующего устройства.Поставленная цель достигается тем, что в термоэлектрическое термостати, рующее устрдйство, содержащее элемент сравнения, к первому и второму входам которого подключены соответственно датчик и задатчик температуры, а к выходу через усилитель подключен первый вход порогового элемента, к выходу которого через усилитель мощности подключена термобатарея, а так же масштабирующий усилитель и генератор 10 пилообразного напряжения, подключен-ный первым выходом к второму входу порогового элемента, с третьим входом которого соединен выход масштабирующего усилителя, введены последавательно включенные измерительный преобразователь термо-ЭДС термобатареи и блок памяти, причем управляющий вход измерительного преобразователя соединен с вторым выходом генератора 20 пилообразного напряжения, а выход блока памяти соединен с входом масштабирующего усилителя.На чертеже изображена схема пред.лагаемого устройства. 25Устройство содержит датчик 1 и задатчик 2 температуры, элемент 3 сравнения, усилитель 4, пороговый элемент5, усилитель б мощности, термобатарею7, генератор 8 пилообразного напря-З 0жения, масштабирующий усилитель 9, измерительный преобразователь 10термо-ЭДС термобатареи, блок 11 памяти.Устройство работает следующим образом.В статическом режиме, когда температура термостатирующего объема неотличается от заданной, те. Т=Т 5 С,и устройство работает при Е=Е , навыходе элемента 3 сравнения и на выходе масштабирующего усилителя 9 напряжение отсутствует. Т - текущеезначение температуры, Е - текущеезначение термо-ЭДС, Е 30 - заданноезначение термо-ЭДС. При этом сигнал, 45 формируемый .генератором 8 пилообразного напряжения, сравнивается на пороговом элементе 5 с постоянным напряжением и относительная длительность сигнала на выходе порогового 30элемента 5 выбирается равной 0 И =0,5.Усилитель б мощности формирует импульсный .ток, протекающий через объектрегулирования.Рассмотрим работу устройства вЯ мЬмент, когда температура термоста- тируемого объема Т отличается от заданной Трд. Сигнал с датчика 1 температуры отличается от сигнала с задатчика 2 температуры,и,следовательно,на фф выходе элемента 3 сравнения имеется сигнал, отличный от нуля. Этот сигнал усиливается усилителем 4 и подается на первый вход порогового элемента 5, На второй вход порогового элемента 5 И подается сигнал с первого выхода генератора 8 пилообразного напряжения.Одновременно в моменты, когда выходное напряжение генератора 8 пилообразного напряжения равно нулю, свторого выхода генератора пилообразного напряжения на управляющий входизмерительного преобразователя 10термо-ЭДС подается сигнал на подключение измерительного преобразователятермо-ЭДС параллельно термобатарее 7.В эти моменты времени токовая цепьтермобатареи 7 разорвана, и величинатермо-ЭДС, возникающей на термоэлементах, определяется по формулеТге=й(т -т),т,тхгде с( - коэффициент дифференциальной "термо-ЭДС, В/К;Т - температура горячего спаятермобатареи, К;Т . - температура холодного спаяХтермобатареи, К.Любые возмущения, например изменениетемпературы окружающей среды, изменение условий теплосброса и т,д. приводят к изменению Т- или Т, что в своюочередь вызывает отклонение термо-ЭДСЕ от расчетного значения Е. Сигнал С выхода измерительного преобразователя 10 термо-ЭДС запоминается вблоке 11 памяти. Выходной сигналблока 11 памяти соответствует текущим значениям термо-ЭДС, генерируемой на термобатарее 7 в моменты,когда сигнал генератора пилообразного напряжения равен нулю. Выходнойсигнал блока 11 памяти подается навход масштабирующего усилителя 9, навыходе которого формируется сигнал,пропорциональный разности Е-Еиподается на третий вход пороговогоэлемента 5. Пороговый элемент 5 предназначен для формирования широтно-модулированного сигнала, относительная длительность которого определяется величиной двух сигналов, один изкоторых поступает на первый вход порогового элемента и соответСтвуетотклонению температуры термостатируемого объема от заданного уровня, авторой подается на третий вход порогового элемента и соответствует отклонению термо-ЭДС от заданногоуровня.Выходной сигнал с порогового элемента имеет относительную длитель.ностьОн=фии,где и - длительность импульса тока",+п - длительность периода.При Т=Т , Е=ЕО Ри=0,5. Выходной сигнал с порогового элемента 5 подается на усилитель б мощности, формирующий импульсный ток, протекающий через термобатарею, причем относиПодписикомитета СССРоткрытийУшская наб д аказ 9217/б 3ВНИИ Тираж 914И Государственноделам изобретени5, Москва, Ж,е ент", г.ужгород, ул.Проектна илиал ПП тельная длительность импульсов, и,следовательно, среднее значение токачерез батареи 1 р зависит и от величины сигнала отклонения температурытермостатируемого объема, и от величины термо-ЭДС, возникающей между горячим и холодным спаями.Таким образом, канал регу 1 ированияпо возмущению чувствителен к возмущению любой физической природы, чтообеспечивает высокую точность термостатирования. Кроме того, надежностьустройства повышается, так как в случае выхода из строя датчика температуры процесс термостатирования не нарушается. Регулирование температуры 15происходит за счет канала по возмущению,Термоэлектрическое термостатирующее устройство, содержащее элемент сравнения, к первому и второму входам которого подключены соответственно р 5 датчик и задатчик температуры, а к выходу через усилитель подключен пер,вый вход порогового элемента, к выходу которого через усилитель мощностиподключена термобатарея, а так жемасштабирующий усилитель и генераторпилообразного напряжения, подключенный первым выходом к второму входупорогового элемента, с третьим вхо-дом которого соединен выхОд масштабйрующего усилителя, о т л и ч а ю щ ее с я тем, что, с целью увеличенияточности и надежности устройства,оносодержит последовательно включенныеизмерительный преобразователь термоЭДС термобатареи и блок памяти, при-.чем управляющий вход измерительногопреобразователя соединен с вторымвыходом генератора пилообразного на 1пряжения, а выход блока памяти соединен с входом масштабирующего усилителя,Источники информации,1 ринятые во внимание при экспертизе 1. Цветков Ю.Н., Аксенов С.С.,грумман В.М. Судовые термоэлектрические охлаждающие устройства. Л., "Су