Терморегулятор трехзонного термостата

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК нЯО 1629899 А 1 61)5 0 05 В 23/19 23/30 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР 1(71) Ленинградский институт точной механики и оптики(56) Авторское свидетельство СССР Р 1221644, кл. 6 05 0 23/24, 1984,Певзнер В.В. Прецизионные регуляторы температуры, М.: 1973, с. 11-12.(54) ТЕРМОРЕГУЛЯТОР ТРЕХЗОННОГО ТЕРМОСЧАТА(57) Изобретение относится к автоматическому регулированию температурыв термостатах-электропечах сопротивления, применяемых для проверки иградуировки первичных преобразователей температуры, а также термической обработки полупроводниковых элементов и оптических деталей. Цель 2изобретения- повышение однородности температурного поля в термостате.Терморегулятор трехзонного термостата содержит три системы регулирования температуры каждой эоны, каждая пэ которых состоит из первичного преобразователя температуры (термометра сопротивления) 1, термочувствительного моста 2, предварительного усилителя 3, преобразователя напряжения - частота 4, активного Фильтра верхних частот 5, пассивного фильтра нижних частот 6 с термозависимой частотой среза, термометров сопротивления 7, усилителя мощности 8, нагревателя 9, термостатируемого объема (зоны) 10 и эадатчика 11. Устройство позволяет улучшцть равномерность температурного поля в термостатируемом объеме и обеспечивает высокую точность градуировок различных первичных преобразователей. 3 ил.1т.1629899 Изобретение относится к автоматическому регулированию темйературыв термостатах-электропечах сопротивления, применяемых для поверки иградуировки первичных преобразователей температуры, а также термичес-.кой обраббтки полупроводниковых элементов.и оптических деталей.Цель изобретения - повышение однородности температуРного поля втермостате,На фиг.1 представлена схема термостата и расположение чувствительных элементов в нем; на фиг.2 - структурная схема системы регулированиятемпературы каждой зоны термостата;на фиг,3 - конструкция термостата,снабженного первичными преобразователями температуры и нагревателями.Терморегулятор трехзонного термостата содержит три системы регулирования температуры каждой зоны А,В,С,кажцая из которых состоит из первичного преобразователя 1 температуры(термометра сопротивления) 1, термочувствительного моста 2, предварительного усилителя 3, преобразова-теля 4 напряжение - частота, активного Фильтра 5 верхних частот, пассивного Фильтра 6 нижних частот с термозависимой частотой среза, термометров 7 сопротивления, усилителя 8 мощности, нагревателя 9,. термостатируемого объема (зоны) 10 и задатчика 11.Первичный преобразователь 1 температуры, помещенный в термостатируемьп ооъем 10 (соответствующую зону),включен в одно из плеч термочувствительного моста 2, куда также подключен задачик 11 температуры, выполненный в виде потенциометра. К выходутермочувствительного моста 2 последовательно подключены предварительньпусилитель 3, преобразователь 4 напряжение - частота, активный фильтр5 верхних частот, пассивный фильтр 6нижних частот, образованный термомет=рами сопротивления с положительнымтепловым коэффициентом сопротивления,размещенными равномерно в термостатируемом объеме 10. Фильтр 6 подключен к усилителю 8 мощности, соединенному с нагрузкой 9 - нагревателем.Каждая система регулирования обеспечивает поддержание температуры соответствующей зоны на заданном уровне 1 А. При этом фильтр нижних частот системы регулирования температу деры центральной зоны А образован четырьмя последовательно соединеннымитермометрами сопротивления; расположенными по два в каждой периферийнойзоне, а фильтры нижних частот системрегулирования Б,С каждой из периферийной зон - двумя термометрами сопротивления, расположенными в центральной.зоне термостата. Основнымдатчиком температуры в каждой зонеявляется преобразователь 1, включенньп в термочувствительный мост 2 иразмеценньп в данной зоне равномер но по объему, Для удобства настройкивсех систем регулирования все термометры сопротивления имеют идентичныеэлектрические и теплофизические свойства, ири этом материал термометровимеет положительный тепловой коэффициент сопротивления,Терморегулятор работает следующимобразом.При помощи задатчика 11 устанав ливается требуемое значение температурызон А,В,С, В начальный момент времени температура в объеметермостата существенно отличаетсяот заданной, поэтому на выходе моста2 имеет место большой сигнал разба - 30ланса, который посупает на вход предварительного усилителя 3, в котором1происходит одновременное усилениеи ограничение электрического сигнала. На выходе (усилителя) 3 имеетместо максимальное напряжение, которое поступает на вход блока 4 преобразования постоянного напряжения вчастоту, где преобразуется в прямо угольные импульсы одинаковой амплитуды, идущие с частотой, прямо пропорциональной величине входного напряжения. В начальный момент временичастота следования импульсов макеи мальна. С выхода блока 4 импульсыпоступают на вход активного фильтра5 верхних частот, имеющего высокуюдобротность и настроенного на частоту среза Г, соответствующую уровню 50входного напряжения, равному У0,1 х Угде Б, - максимальнодопустимое входное напряжение на преобразователе 4. Так как в начальныймомент времени частота следованияимпульсов, поступающих на вход фильтра 5,максимальна, то они проходятчерез фильтр 5 без изменений (Й 7 Й, )С выхода активного фильтра 5 импульсы поступают на вход пассивногофильтра б нижних частот, имеющегов своем составе термометры 7 сопротивления, размещенные равномерно втермостатируемом объеме 1 Э. Частотасреза фильтра 6 й определяется но 2миналами термометров 7 и подбираетсяпри настройке устройства таким образом, чтобы при достижении заданнойтемпературы термостатирования й.она равнялась частоте среза Г актив 1ного фильтра 5. В начальньш моиептвремени Е ) й, поэтому прямоугольные импульсы проходят через фильтрбеэ изменений. Далее они подаютсячерез усилитель 8 мощности на нагреватель 9, При этом на нагревателе9 выделяется максимальная мощность.При подходе температуры термостатируюцего объема 10 к заданной раз,.баланс моста 2 постепенно уменьшается, что приводит к уменьшению напряжения на входе преобразователя 4 ичастоты следования импульсов. Одновременно уменьшается частота срезал1й 23%С пассивного фильтра 6 нижних частот за счет изменения (увеличения, так как термометры имеют положительный тепловой коэффициент сопротивле.ния) номиналов термоиетров . Значения частот среза Фильтров 5 и 6 И и Й), соответственно приближаются одно к другому, и это, в конечном счете, приводит к постепенному уменьше нию амплитуды прямоугольных импульсов на входе усилителя 8 мощности, в результате чего уменьшается мощность, выделяемая нагревателем 9,Так как система " термостатируемык объем 10, датчики 1,7 температуры, электронагреватель 9 - обладает достаточно большой постоянной времени, то при уменьшении мощности, выделяемой нагревателем 9, температура объема 10 продолжает расти до некоторого значения, превышающего заданный уровень 1 4,в результате чего разбаланс носта 2 постепенно уменье;ает, ся,. в зависимости от постоянной в меня системы может достичь нуле значения и затем изменить свой 1 аь: При этом мощность, подаваемая ня греватель 9, также может уменьша" . вплоть по нуля, так как блок 4 прбразования напряжения в частоту у-роек таким образом, что реагирует с.ько на одну полярность входного с 1;г нала. Температура объема 10 пачкает30 35 Терморегулятор трехэонного термостате, состоящий из трех контуров регулирования температуры зоны, каж.дй из которых содержит измеритель 4550с5 10 15 О 25 постепенно уменьшаться - разбалансмоста 2 изменяется в противоположном направлении, на выходе преобразователя 4 вновь появляются прямоугольные импульсы, частота среза фильтра 6 нижних частот Г увеличивается и амплитуда импульсов, подаваемых на нагреватель 9 через усилитель 8 мощности, также увелччивается - температура объема 10 начинает расти. Процесс повторяетсяИзменение температуры объема 10 и мощности, выделяемой на нагревателе 9, носит быстро затухающий во времени характер. Абсолютное значение мощности, выделяемой нагревателем 9, в установившемся режиме определяется автоматически самим териорегулятором и зависит от постоянной времени системы и уровня задаваеиых температур.При изменении условий теплообмена териостатируемого объема 10 со средой при возмущениях) происходит соответствующее установление заданной теипературы аналогично описанноиу,Изобретение позволяет улучппть равномерность температурного поля в термостатируеиои объеме и обеспечивает высокую точность градунровок раэличньк первичных прсобразователей. чориула изобретения ныи мост с те 1 моиетром сопротивленияи задатчикои температуры, включенныии в соответствующие плечи, последовательно с которым включен предварительньп ускпитсль, последовательносоединенные усилитель мощности и нагреватель, о т л и.ч а ю щ и й с ятем, что, с целью повышения однородности температурного поля в термостате, в крайние зоны термостата введе:н по два дополнительш и термометрасопротивления, а в центральную - четыре, в каждом контуре регулированиятемпературы между входом предварительного усилителя и входом усилителямощности установлены последовательносоединенные преобразователь напряжения - частота, активный Фильтр верхних частот и пассивньп Фильтр нижних1629899 фце. 3Составитель В.ХодункРедактор В.,Данко Техред Л,Олийнык Корректор С.Черни аз 439 . Тираж 465 ПодписноеНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГБПО: 113035, Иосква, Ж, Раушская наб , д. 4/5 твенно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагари Произ частот., который выполнен в виде последовательно соединенных Т"образныхКС-цепей, причем в контуре регулирования температуры центральной зоныв качестве резисторов использованыдополнительные термометры сопротивления крайних зон, а в контуре регули. -рования температуры каждой крайней зоны - соответствующая пара дополнительных термометров сопротивленияцентральной зоны, при этом все термометры сопротивления размещены равномерно.по поверхности нагревателясоответствующей им зоны и имеют иден. тичные электрические и теплофизические параметры,