Устройство для термостабилизации кварцевого резонатора

,54 с 05 в 23/1 ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ ИДЕТЕЛЬСТВ Н АВТОРСТВ инЗАни ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР(56) Авторское свидетельство СССВ 826297, кл. С 05 П 23/30, 198Авторское свидетельство СССРУ 1273894, кл. С 05 0 23/30, 19(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ТЕРМОСТАБИЛИЦИИ КВАРЦЕВОГО РЕЗОНАТОРА(57) Изобретение относится к техавтоматического регулирования тпературы и может использоватьсяподдержания температуры кварцеврезонатора в различных системахмостатирования. Устройство содертермостат с расположенными в нем, 1451666 А 1 двумя термодатчиками и кварцевым резонатором, сигналы термодатчиков поступают на соответствующие дифференциальные усилители, к выходам которых подсоединены усилители мощности с нагревателями, и также два задатчика температуры и обеспечивает снижение градиента температуры кварцевого резонатора за счет наличия двух ПЗУ, двух ЦАП, двух переключателей и таймера, который управляет их работой при смене режимов термостата, внутри которого находится теплопроводящий кожух, состоящий из двух частей, разделенных теплоизолирующей прокладкой в каждой из кото рых расположен нагреватель, при этом один из термодатчиков расположен у корпуса кварцевого резонатора, а другой - у его выводов, 1 з.п, ф-лы, (2 ил.Изобретение относится к технике автоматического регулирования температуры и может быть использовано для поддержания температуры кварце 5 вого резонатора с высокой точностью в различных системах термостатирования.Цель изобретения - снижение градиента температуры кварцевого резонатора.На фиг. 1 представлена функциональная схема устройства; на фиг.2- диаграмма температурного поля в термостате по его длине. 15Устройство содержит термостат 1, внутри которого находятся тепло- проводящий кожух, состоящий из двух частей 2и 2 , первый 3 и второй 4 термодатчики, первый 5 и второй 6 20 задатчики температуры, таймер 7,первое 8 и второе 9 постоянные запоминающие устройства (ПЗУ), первый 10 и второй 11 цифроаналоговые преобразователи (ЦАП), первый 12 и второй 13 дифференциальные усилители, первый 14 и второй 15 усилители мощности, первый 16 и второй 17 переключатели, первый 18 и второй 19 нагреватели, внутри теплопроводящего кожуха 2 расположен кварцевый резонатор 20 с выводами 21, части 2и 2кожуха сое-динены через теплоизоляционную прокладку 22, При этом нагреватель 18 запрессован в часть 2кожуха, а на греватель 19 " в часть 2 кожуха. Части 2, и 2 кожуха в местах соприкосновения с теплоизоляционной прокладкой 22 заземлены.Устройство работает следующим об разом.Так как кристалл кварцевого резонатора 20 находится в.металлическом корпусе, можно считать, что для создания внутри корпуса резонатора 20 для 45 самого кристалла кварца равномерного температурного поля температура в районе выводов 21 должна быть меньше,чем в районе остальной части резонатора 20, так как наиболее интенсивный теплообмен кристалла самого кварца с окружающей средой осуществляется через выводы 21, при этом .температурное поле вокруг остальной части резонатора 20 должно быть максимально равномерным. С этой целью термостат содержит кожух, состоящий из двух частей 2, и 2из одинакового материала с высокой теплопроводностью,разделенных теплоизоляционной про"кладкой 22, поэтому температурное поле в пространстве вдоль оси термостата, т.е. вдоль рабочей камеры,имеет вид, показанный на фиг. 2.Равномерность температурного полядостигается использованием в качестве материала кожуха материала с высокой теплопроводностью, который фактически осуществляет нагрев камеры,так как тепло, распространяющеесяот нагревателей 18 и 19 по частям2, и 2кожуха соответственно, изза их высокой теплопроводности практически одинаково нагревает точки,находящиеся на расстоянии друг отдруга. При необходимости созданияравномерного температурного поля спрецизионными характеристиками количество нагревателей, запрессованныхв частях 2 и 2 кожуха должно бытьувеличено, при этом принцип работыустройства остается прежним,В момент включения на выходетаймера 7 формируется "1", котораяразрешает работу ПЗУ 7 и 8 и с выФходов последних снимаются коды, пропорциональные необходимому изменениютемпературы термодатчиков 3 и 4 впроцессе выхода на режим, при этомтермодатчик 3 измеряет температурукорпуса резонатора 20, а термодатчик4 " температуру в районе выводов 21.Кривые разгона термостата и времявыхода на режим рассчитываются дляданной модели термостата на ЭВМ сучетом внутренней структуры кварцевого резонатора 20 (т.е. теплообменасамого кристалла с корпусом и выводами 21), Переключатели 16 и 17 подключают выходные клеммы к первым входным клеммам, поэтому напряжения, снимаемые с выходов ЦАП 10 и 11 и характеризующие процесс роста температу"ры точек, в которых расположены термодатчики 4 и 3 соответственно, поступают на первые входы дифференциальных усилителей 12 и 13, которыевырабатывают сигнал управления взависимости от их разности с истинными значениями напряжений, снимаемыхс термодатчиков 4 и 3.Так как нагреватели 18 и 19 расположены в частях 2, и 2 кожуха, аточки соприкосновения последних степлоизоляционной прокладкой 22 заземлены, то токи усилителей 14 и 15мощности протекают через соответст1451666 40 1вующие нагреватели и электропроводное тело 2, или 2 кожуха на землю", Таким образом, в процессе выхода на режим обеспечивается равномерность.5 температурного поля в пространстве, окружающем корпус кварцевого резонатора 20, и необходимый градиент температур между пространством, окружающим корпус кварцевого резонатора 20, 10 и пространством в районе выводов 21 резонатора 20. По истечении заданного времени выхода на режим на выходе таймера 7 формируется "0" и к первым входам дифференциальных усилителей 12 и 13 подключаются выходы задатчиков 5 и 6, которые задают необходимую температуру статирования в районе выводов 21 20 и корпуса кварцевого резонатора 20, при этом температура в районе выводов 21 должна быть несколько меньше температуры в районе остальной части кварцевого резонатора 20. Таким об 25 разом, в процессе выхода на режим осуществляется равномерный прогрев корпуса кварцевого резонатора 20, так как кожух изготовлен из материала с высокой теплопроводностью,. а З 0 определенный градиент температур между пространством района выводов 21 и района расположения корпуса резонатора 20 обеспечивает равномерный прогрев самого кристалла кварца, что ускоряет выход кварцевого резонатора на режим. После выхода термостата на режим регулирование осуществляется по пропорциональному закону. Преимуществом предлагаемого устройства по сравнению с известными является простота и технологичность конструкции термостата, в котором ча 45 сти 2 1 и 2 кожухафактически являются нагревателями и прогревают пространство камеры равномерно. Наличие теплоизоляционной прокладки и выполнение кожуха из материала с высокой теплопроводностью обеспечивает возможность оптимального прогрева кристалла кварца как в процессе выхода термостата на режим, так и в процессе термостатирования, что уменьшает время выхода кварца на рабочую частоту. Формула изобретения1. Устройство для термостабилизации кварцевого резонатора, содержащее термостат с расположенными внутри него первым и вторым термодатчиками и кварцевым резонатором, последовательно соединенные первый дифференциальный усилитель, первый усилитель мощности и первый нагреватель, а также последовательно соединенные второй дифференциальный усилитель, второй усилитель мощности и второй нагреватель, а также первый и второй эадатчики температуры, причем первый термодатчик соединен с одним из входов первого дифференциального усилителя, а второй термодатчик подключен к одному иэ входов второго дифференциального усилителя, о т л и - ч а ю щ е е с я тем, что, с целью снижения градиента температуры кварцевого резонатора, устройство содержит таймер, последовательно соединенные первое постоянное запоминающее устройство и первый цифроаналоговый преобразователь, последовательно соединенные второе постоянное запоминающее устройство и второй цифроаналоговый преобразователь, а также первый и второй переключатели, причем выходы каждого переключателя подключены к другим входам соответствующих дифференциальных усилителей, выходы первого задатчика температуры и первого цифроаналогового преобразователя подключены к соответствующим входам первого переключателя, а выходы второго задатчика темпера- турЫ и второго цифроаналогового преобразователя соединены с соответствующими входами второго переключателя, выход таймера подключен к управляющим входам постоянных запоминающих устройств и переключателей, первый термодатчик установлен у корпуса кварцевого резонатора, а второй термодатчик установлен у выводов кварцевого резонатора.2. Устройство по и. 1, о т л и - ч а ю щ е е с я тем, что термодатчики и кварцевый резонатор помещены в теплопроводный кожух, состоящий иэ двух частей, разделенных теплоизолирующей прокладкой, а первый и второй нагреватели установлены в соответствующих частях теплопроводного кожуха.1451666 Щч Составител иман ектор Н.Король актор А. Огар Техред А.Кравч одписное СССР ая, 4 ствекно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. П Про Заказ ВНИИПИ 79/46 Тираж 788сударственного комитета по изобретен113035, Москва, Ж, Раушска и открытиям прб., д. 4/5