Термостатирующее устройство

ФОП ИСАНИИЗОБРЕТЕНК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬС Союэ Советски СоциалистическРеспублик 85. авт, сеид-ву (21) 2088911/ ки-(22) Заявлено 26,12.74с присоединением аа 605 О 23 19 осударстввнньЮ комитатСоввтв Министров СССРпа двлвм нзоорвтвнийн открьний) Опубликовано 25.04.77.,Бюллетеи6) Дата опубликования описаиия 28 1.555.6 (088 8) Авторыиэобретеии В.Осипов и И. век 71) тел(54) ТЕРМОСТАТИРУЮЩЕЕ УСТРОЙСТ Сравнительно низкзаданного температурного что регулирование те только за счет изменения ая точность поддержанияуровня обусловлена тем, мпературы нроизводятсн теплового сопротивления мостата при постоянном нию токе термоэлектрио обуславливает низкую ермоэлектрического тер по величине и направле еского охладителя, а э чувствительность и, соо етственно, точность Изобретение относится к холодильной технике в частности технике термоэлектрического охлаждения, и может быть использовано в термоэлектрических термостатирующих устройствах, применяемых для улучшения работы радиоэлектронных Ь устройств, технологических процессов, в метрологии, в биологии и медицине, в системах жизнеобеспечения подводных лодок и космических кораблей и т. п.Известны способы и осуществяющие их 10 устройства термостатирования различных обьектов на заданном температурном уровне, основанные на пропускании тока через термоэлектрйческий исполнительный элемент (термобатарею) термоэлектрического термостата и принудительном 15 изменении теплового сопротивления термоэлект. рического термостата 113.Однако известные устройства обладают сравни. тельно низкой надежностью и точностью, а температурный диапазон эксплуатации устройства ог раничен как по верхнемутак и по нижнему пре. делам. Так в устройствах, осуществляющих из. вестные способы, при изменении теплового сопротивления термоэлектрического термостата (тепло-, вое сопротивление между холодным спаем тер моэлектрического исполнительного элемента термостата и окружающей средой с учетом тепло. притоков как через корпус термостата. так и через устройство теплосъема, т. е. радиатор, тепловую трубку и т, д.,и с горячих спаев термоэлектрического исполнительного элемента) лропускаемый через его термоэлектрический исполнительный элемент ток не изменяют ни по величине, ки по направлению. Это приводит к неоптимальному рабочему режиму термоэлектрического исполнительного элемента и, соответственно, повышенным тепловыделениям на его горячем спае, которые, в свою очередь, обуславливают повышенную температуру горячего сная, Последнее уменьшает надежность н технический ресурс работы термоэлектрического исполнительного элемента.также ограничивает температурный диапазонэксплуатации устройства.Наиболее близким устройством являетсятермостатирующее устройство, содержащее датчики задатчик температуры объекта, подключенныечерез блок сравнения к усилителю, основнойисполнительный элемент, пополнительньй исполнительньй элемент-термобатарею, подключеннуючерез другой усилитель и блок сравнения к датчикуи задятчику температуры окружающей среды 121.Ему также свойственна сравнительно невысокиеточность, надежность и небольшой диапазон термостатирояання,Цель изобретения - увеличение точности,надежности и расширение диапазона термостатиро.вання,дастигмтся это тем, что устройство содержитдополнительньй блок сравнения, входы которогоподключенык выходам усилителей, а выход - кюхряу основного исполнительного элемента,Точность поддержания заданного температурнога уровня повышается эа счет того, что регули.рояание холадопроизводительности дополнительного исполнительного элемента - термобатареи и,аоотлетственно, температурного уровня термо.статнрования производится не только за счет из.менения основного исполнительного элемента,например, теплового сопротивления термостата, но,в основном, за счет автоматического изменениявеличины и направления пропускаемого черезтермобатарею тока при отклонении температурыокружающей среды от заданного температурногоуровня термостатирования. При этом контуртермостатирования по отклонению температурыокружающей среды от эадапого уровня термо.статирования (возмущению) практически безиперционньй, а за счет принудительного изменениятеплового сопротивления термоэлектрическогоге рмостата компенсируются только незначительныеотклонения температурного уровня от заданного.Все это также расширяет температурный диапазонэксплуатации устройства как в сторону температур,превышающих эаланньй уровень термостатнро.вапия, так и в обратную сторону.Повышение надежности термостатнрования и,соответсп сино, технического ресурса работыустройства обусловлено тем, что при изменениитемпературы окружающей среды изменяют вели.чину и направление пропускаемого через термо.батарею тока, а последнее обуславливает апти.мальньй рабочий режим термобатареи и, соответственно, уменьшает по сравнению с прототипомтепловыделение на ее горячем спае, т.е, температуругорячего спая термобатареи.На чертеже приведена функциональная схематермостатирующего устройства,Устройство содержит два контура термо.статирования. Первьй - по возмущению (отклвнению окружающей температуры от заданногоуровня термостатирования) и второй - по откло 4нению температуры термостатируемо а объекта отзаданного уровня термостатиравания.Перв ьй контур включает в себя эадатчиктемпературы 1 и датчик 2 температуры окружаю.щей среды, выходы которых додключены к блокусравнения 3, а его выход - к входу усилителя 4.Выход усилителя 4 подключен к входу термо.электрического исполнительного элемента (термобатареи) 5, который термически соединен с тер 19 мастатируемым объектом б,Второй контур также вкщочает в себя задатчиктемпературы 7 и датчик 8 температуры термо.статируемого объекта б, выходы которых подключены к блоку сравнения 9, Выход последнего1 б подключен к входу усилителя 10, а ега выход черездополнительньй блок сравнения (схему несовпадения по знаку входных сигналов) - к входуосновного исполнительного элемента 12, Этотэлемент принудительно изменяет (в данном случаечр уменьшает) тепловое сопротивление Ят термо.электрического термостата соответственно величине отклонения температурного уровня (темпе.рат; ры термостатируемого объекте) от эаданнага,Управляющие входы дополнительного блокасравнения 11 подключены соответственно к входуусилителя 4 первого контура и выходу усилителя10 второго контура, а последний. подключает сигналс выхода усилителя 10 на вход основного испол.кительного элемента 12, если полярность сигналовИ 1 и И 2, соответственно усилителей 4 и 10, несовпадает, т. е, если сигнал И 1 положительный(температура окружающей среды 8 н больше заданного температурного уровня Взад,), а сигнал И2 отрицательный (температура термостатнруемогоЭя объекта 8 вн меньше Озад ), инаоборот(8 н-Оэада8 вн 9 зад). Если же полярность сигналов И 1 и И 2одинакова (оба положительны или оба отрицатель.ны), та основной исполиительньй элемент 12 невключен и тепловое сопропгвление термоэлектрн4 В ческого термостата ие изменяется;Вывод на режим и автоматическое поддержаниережима термостатирования объекта на заданномтемпературном уровне в широком диапазонеизменения наружной температуры и, соответственщ но, условий тепласъема со спаев термобатареипроизводят прн помощи предлагаемого термоетатирующего устройства следующим образом,Измеряют при помощи датчика 2 температуруокружающей среды 8, сравнивают ее с заданным9 УРовнем теРмостатиРованиЯ 6 л, 1 Установленным.в эадатчике 1, при наличии отклонения (601 навыходе блока сравнения 3, усиленного и преобразованного до величины О, на выходе усилителя 4),, пропускают ток через термобатарею 5, причем прину. бб дительно изменяют величину и направление пропускаемого через термобатарею 5 тока соответственно вели.чине и знаку отклонения температуры окружающей среды 6 н от заданного уровня термостатирования 8 зад таким образом, чтобы при максимальном 69 значении теплового сопротивления термоэлектри 555385ческого термостата Вт уровень термостатирования,(темпер агу рь термостатируемого объекта) 9 внбыл равен или меньше заданного 6 эад, если темпе.ратура окружающей среды Обольше заДанногоуровня 9 зади равен или больше заланного 6 эад, Ьесли температура окружающей среды 9 н меньшезаданного уровня 9 зад, При этом, до моментавыхода на заданньй уровень термостатирования,тепловое сопротивление Йт термоэлектрическоготермостата не изменяют (сохраняет максимальную Ювеличину) тюкак при 6 н=9 за значениеМн =9 в - 9 эдВ а при 9 нЬзад значение он.О изначение Ь 9 вн(6 т.е. основной исполнительныйэлемент 12 не включен,При незначительном переохлаждении термоста 1 Ьпруемого объекта Ювн 0 при Юн 8 илиперегреве 69 внЖ при он(О принудительноизменяют (уменьшают) тепловое сопротивление Вт(основной исполнительный эдемегт 12 включен)термостата соответственно величине этого откло 20ения (увеличивают тепло / холод притоки нахолодный спай термобатареи),Таким образом, в широком диапазоне измене.ния температуры окружающей среды 6 н надежноподдерживается заданьй температурный уровень ЙЬтермостатирования с высокой точностью.Благодаря сочетанию контура термостатироваиия по отклонению температуры объекта отзаданного уровня термостатирования с контуромтермостатирования по возмущению (отклонению фтемпературы окружающей среды от заданного уровня термостатирования) создано, по сравнениюс известными, качественно новое устройство,позволяющее повысить, точность и надежность.термостааирования на заданном уровне, а такжезначительно расширить температурный диапазонэксплуатации устройства,Формула изобретенияТе рмостатируницее устройство, содержащеедатчик и задатчик температуры объекта, подклю.ченные через блок сравнения к усил-.телю, основ.ной исполнительный элемент, дополни тел ьньйисполнительный элемент - термобатарею, подклю.ченную через другой усилитель и блок сравнения кдатчику и задатчику температуры окружающейсредыо т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с цельюувеличения точност, надежности и расширениядиапазона термостатирования, устройство содержитдополнительный блок сравнения, входы которогоподключены к выходам усилителей, а выход - квходу осовного исполнительного элемента.Источники информации, принятые во вниманиепри экспертизе:1. Зорин И, В Зорина 3. Я. Термоэлектрические холодильники и генераторы, Л., "Энергия",1973, стр, 80,2. Заявка И 2064192/24,М,Кл 605 О 23/19,приоритет 01,10.74 г (принято положительноерешение) .орректор И. Г дактор Е, Гончар каз 458 23 Подписноенистров СССР ПП "Патент", г. Ужгород, уд. Проектная, 4 ли Тираж 1095 НИИПИ Государственного комитета Совета Ми по делам изобретений и открытий13035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 45