Устройство для термостабилизации

(19) 04 6 05 Р 23/3 Й КОМИТЕТ СССР РЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙГОСУДАРСТВ ПО ДЕЛАМ И ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ МУ СВИДЕТЕЛЬСТВ ТРОИСТВО ДЛЯ ТЕРМ ть использопературы, уют обеспеемператур ых в одном ависимых ения я ых х рмостабили"симметрии мостате от" ущность его устройстве ащем термоельнцй контурц, в посен в виде(56) Гужва Ю.Г., Семенов С.В. О стандарте частоты на двух газовых ячейках с оптической накачкой. - Вопросы радиоэлектроники, сер. ОТ, вып. 15, 1970Борун Э.И., Кожемякин К,Г., Чекаев Ю.И. Измерение температурно-частотных характеристик прецизионных кварцевых резонаторов в автоматическом режиме. - Электронная техника, сер. 5 (радиодетали и радиокомпоненты), вып. 1 (50), 1983.Авторское свидетельство СССР У 694849, кл. С 05 Р 23/30, 1978.(57) Изобретение может б вано для стабилизации те когда условия работы тре чения равенства рабочих двух объектов, размещены термостате.или в двух не термостатах. Целью изобр ется улучшение эксплуата рактеристик устройства т зации за счет обеспечени температурного поля в те носительно его центра. С заключается в том, что в термостабилиэации, содер стат, основной и дополни туры стабилизации темпер леднем термодатчик выполи двух последовательно сое1 терморезисторов 8 и 9, установленных на торцах термостата вблизи соответствующих нагревателей 12 и 13 дополнительного контура. Общая точка терморезисторов подсоединена к входу операционного усилителя 7 дополнительного терморегулятора. В исполнительный блок, имеющий транзисторный усилитель 10 мощности с нагревателем в нагрузке и непосредственно соединенный входом с выходом операционно 273894го усилителя, дополнительно введен второй усилитель 11 мощности, выполненный на базе транзистора той же проводимости с нагревателем в нагрузке, вход которого подсоединен через инвертор 14 к входу операционного усилителя. Такая схема дополнительного контура стабилизации температуры позволяет обеспечить равенство температур на торцах термостата.2 ил,Изобретение относится к активнымсистемам термостабилизации рабочейтемпературы радиоэлементов и можетбыть использовано в устройствах измерения температурно-частотных ха"рактеристик прецизионных кварцевыхрезонаторов в автоматическом режимеили в устройствах, где требуетсяобеспечивать поддержание разноститемператур между двумя точками термостата или между двумя термостатами не более 0,05 С.Цель изобретения - улучшение эксплуатационных характеристик устройства термостабилизации за счет обеспечения симметричного температурногополя в термостате относительно егоцентра.На фиг. 1 представлена схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 -температурные зависимости,Устройство содержит термостат,состоящий из теплоизоляционного кожуха 1 и рабочей камеры 2, источник 3питающего напряжения сосредней точ-,кой, первый контур стабилизации температуры, состоящий из основного терморегулятора 4, термодатчика 5, нагревателя б, второй контур стабилизации температуры, состоящий иэ опера- ЗОционного усилителя 7, к входу которого подключена общая точка двух последовательно соединенных терморезисторов 8 и 9, образующих резистивный.задатчик дополнительного термодатчика, а к,выходу подключены два транзисторных усилителя 10 и 11 мощностис нагревателями 12,и 13 в нагрузке,причем вход дополнительного усилите 2ля 11 мощности подключен к выходуоперационного усилителя 7 через инвертор 14.Для пояснения работы устройства термостабилизации рассмотрим раздельно работу первого и второго контуроврегулирования температуры.При включении устройства термостабилизации величина сигнала на выходетермодатчика 5 имеет такое значение,что терморегулятор 4 обеспечиваетмаксимальную мощность в нагревателеб, осуществляя разогрев термостата.После установления в нем температуры, равной заданному значению,. терморегулятор 4 начинает регулировать мощность в нагревателе 6 в соответствии с сигналом управления от термодатчика 5, величина которого определяетсятемпературным напором между термостатом и внешней средой. Таким образом,основной контур стабилизации температуры осуществляет стабилизацию температуры в месте размещения термодатчика 5. Распределение температурывдоль оси термостата при этом зависитот соотношения величин теплопотерь с его торцовых поверхностей. Если они равны, то температурное поле получается симметричным относительно центра, т.е. значения температур любых двух точек термостата, симметричных относительно центра, равны. Если же это условие не выполняется, то температурное поле будет несимметричным, 1При включении источника 3 питающего напряжения подается напряжение на вход терморезисторов 8 и 9. В случае равенства температур на торцахтермостата значения сопротивленийтерморезисторов 8 и 9 равны и управляющий сигнал на входе операционногоусилителя 7 равен нулю. На его выходе сигнал тоже равен нулю, оба транзистора 10 и 11 усилителей мощностизакрыты, ток в нагревателях 12 и 13отсутствует,Когда значения температур на торцах термостата не равны, то значения 10сопротивлений терморезисторов 8 и 9дополнительного термодатчика тожене равны. На входе операционного усилителя 7 появляется сигнал управления положительной или отрицательной15полярности, в зависимости от значений сопротивлений терморезисторов 8и 9. С выхода операционного усилителя 7 сигнал поступает непосредственно на вход одного транзисторного Оусилителя 10 мощности, а на вход другого усилителя 11 - через инвертор14, т.е. противоположной полярности.При этом переводится в рабочий режимтот из усилителей 10,11, нагреватель 2512,13 которого совмещен с одним изтерморезисторов, находящимся в данныймомент времени при более низкой температуре. Мощность, выделяемая в нагревателе, начинает подогревать хо- ЗОлодный торец, поднимая его температуру до значения температуры противоположного торца. Далее наступает режим стабилизации этого значения температуры на этом торце. В случае из-менения режима теплообмена на торцахтермостата, т.е, при увеличении теплопотерь на другом торце термостатаи, следовательно, при понижении еготемпературы изменяется соотношение 4 Означений сопротивления терморезисторов 8 и 9. При этом управляющий сигнал на входе операционного усилителя7 меняет свою полярность на противоположную по знаку. С этого моментаработающий усилитель мощности запирается, а в рабочее состояние переводится другой усилитель мощности, который обеспечивает нагрев и стабилизацию рабочей температуры противопо Оложного торца,Таким образом, сущность работы второго контура стабилизации температуры заключается в том, что усилители мощности 10 и 11 в зависимости 55от полярности сигала с терморезисторов 8 и 9 работают поочередно, кажДый из которых осуществляет подогрев наиболее холодного торца до температуры, равной температуре наиболее нагретого торца, и последующую ее стабилизацию.На,.фиг.2 представлены графики распределения температуры вдоль оси термостата длиной 1, с центром в точке Э при двух значениях внешней температуры, Кривая В соответствует более высокой, а кривая С - .более низкой внешней температуре, т.е. С, Иэ графиков видно, что при симметричном температурном поле (фиг.2 а) значения температур в точках термостатаА,А , симметричных относительно центра Р, равны и изменяются в одном направлении при изменении внешней темпеРатуРы, т. е. С - ,с = Т2 с При несимметричном температурйом поле (фиг.2 в) изменение температурыв точках А, А неодинаково и может быть даже противоположно по знаку, т.е.- Т; - С,н . Следовательно, предлагаемое устройство позволяет в одном термостате обеспечить равенство интегральных температур для двух термостатируемых объектов.1Данное устройство может быть применено также для регулирования температуры в двух независимых термостатах, когда условия работы требуют равенства рабочих температур в них и не предъявляется никаких требований к их номиналу.формула изобретенияУстройство для термостабилизации, содержащее термостат, состоящий из теплоизоляционного кожуха и рабочей камеры, источник питающего напряжения со средней точкой, первый контур стабилизации температуры, состоящий из основного терморегулятора и термодатчика с нагревателем, расположенных на боковой поверхности рабочей камеры, второй контур стабилизации температуры, состоящий из операционного усилителя, к одному из входов которого подключен резистивный задатчик термодатчика, из исполнительного блока, содержащего транзисторный усилитель мощности, подключенный одним из электродов к средней точке источника питающего напряжения, а другим - к выходу операционного усилителя, и двух нагревателей, установленных на торцах термостата, о т л и ч а ю щ .е1273894 Ь е с я тем, что, с целью улучшения рой транзисторный усилитель мощности, эксплуатационных характеристик уст- выполненный на транзисторе той же ройства за счет обеспечения симмет- проводимости, что и первый, один из ричного температурного поля относи электродов которого соединен со сред- тельно центра термостата, термодатней точкой источника питающего напрячик второго контура стабилизации тем- жения, а другой электрод подключен пературы выполнен из двух последова- к выходу операционного усилителя четельно соединенных терморезисторов, рез инвертор, при этом нагреватели общая точка которых подсоединена к включены в цепи третьих электродов входу операционного усилителя, уста транзисторных усилителей мощности, новленных на торцах термостата вбли- подключенных к соответствующему вызи соответствующих нагревателей, а воду источника питающего напряисполнительный блок содержит вто- жения.Составитель Л.Птенцова Редактор М.Дылын Техред А,Кравчук Корректор Г.Решетник Заказ 6476/45 Тираж 836 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж, Раушская наб., д, 4/5Производственно-полиграфическое предприятие, г,ужгород, ул.Проектная, 4