Термостатирующее устройство

ано 30.06.80. в делам нзабретеннн нй н та опубликования опис) Авторы изобретен гман и В. Г. Черный 7) Заявите(54) ТЕРМОСТАТИРУЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО Изобретение относится к устройствам термостатирования и может быть применено там, где требуется высокая длительная стабильность поддержания температуры, например в метрологии, радиотехнике и др,Известны устройства, которые содержат термокамеру, теплораспределяющую конструкцию, теплоноситель, датчики температу ры, усилитель, согласующий блок, нагрева. тель (охладитель)).Недостаток этих устройств - невысокая долговременная стабильность поддерживае в мой температуры, вызванная нестабильностью характеристики датчика, а также дрейфом нуля усилителя и других элементов схемы.Наиболее близким по технической сущности является термостатирувцее устройство, содержащее нагреватель,охладитель и первичный преобразователь температуры, расположенные в термокамере, заполненной рабочим веществом, первый и второй триггеры управления, к выходам второго 2 о трип ера управления подключены нагрева. тель и охлалитель, а к установочным вхо. дам триггеров управления подключен за. датчик режимаГйЗ. Недостаток данного устройства - низкая стабильность и точность поддержаниятемпературы, зависящая от стабильностипреобразователя температуры, дрейфа нуляусилителя постоянного тока, постоянствапорога схем сравнения, а также от стабильности напряжения опорных источников.Цель изобретения - - повышение точности стройства,оставленная цель достигается тем, чтоустройство содержит подключенные к выхо.ду первичного преобразователя температу.ры последовательно соединенные блок дифференцирования, блок вычисления модуля,одновибратор и элемент совпадения, выходкоторого связан с управляющим входом второго триггера управления, второй входспрямым выходом первого триггера управления, а выход одновибратора подклкчен нуправляющему входу первого триггера управления.На фиг,изображена структурная гхе.ма предлагаемого устройства; на фиг, 2 априведен график мощности, подводимой ктермокамере; на фиг. 2 б - график количест.ва тепла рабочего вещества; на фиг, 2 взависимость температуры рабочего вещества от количества тепла; на фнг. 2 гтемпература рабочего вещества во времени; на фиг. 2 дсигнал на выходе блока дифференцирования в точке 1; на фиг, 2 е- сигнал на выходе блока вычисления модуля н точке 11; на фиг, 2 ж - сигнал на выходе одновибратора в точке 11; на фиг. 2 з сигнал на выходетриггера управления в точке 1 Ъ, на фиг. 2 и - сигнал на выходе элемента совпадения в точке Ъ; на фиг. 2 к - сигнаЛ на выходе 2 триггера управления в точке И.Устройство состоит из первичного пре 1 е образователя 1 температуры, помещенного в рабочее вещество 2, температура плавле ния которого равна поддерживаемой, нахо.дящееся в термокамере 3. Термокамера 3 оснащена теплораспределяющей конструк. .цией и управляемыми нагревателем 4 и охладителем 5. Первицный преобразователь 1 температуры связан через блок 6 дифферен.цирования, блок 7 вычисления модуля и од новибратор 8 с входом элемента 9 совпадения и с одним нз установочных входов первого триггера 10 управления, а выход элемента 9 совпадения подключен к управляю.щему входу второго триггера 11 управления.Установочные входы 5 и К второго триггера 1 управления соединены соответственно с кнопками нагрев и охлаждение за. И датчика 2 режима.Термостати рующее устройство работает следующим образом.В зависимости от знака разности термо.статируемой и начальной температуры в задатчика режима нажатием кнопки подает.ся команда нагрев или охлаждение, например нагрев. При этой команде в момент 1 триггер О управления устанавли вается в состояние О (точка 1 Ъ, фиг. 2 д), на входе элемента 9 совпадения появляется сигнал запрета. Одновременно триггер 11 управления устанавливается в состояние 1 (точка Ч 1, фиг. 2 к), что включает управля.емый нагреватель 4 и рабочее вещество 2 нацинает нагреваться, так как количество тепла в нем увеличивается (см. фиг. 2 а, 46 фиг. 2 б н фнг.2 в), Как только температура начинает расти, на выходе блока 6 дифференцирования (точка 1, фиг. 2 д) появляется положительное напряжение. Оно поступает на блоквычисления модуля (точка 11, фиг. 2 е) и запустит одновибратор 8, ко- ф торый вырабатывает импульс (точка 111, фиг. 2 ж). Вследствие того, что на входе элемента 9 совпадения присутствует сигнал запрета, импульс не проходит через него.Фронтом этого импульса триггер 10 управ.ления переводится в состояние 1, тем самым снимается сигнал запрета с элемента 9 совпадения, Так как триггер 1 управления не изменяет своего состояния, рост температуры продолжается до тех пор, пока рабочее вещество 2 термостата не достигне 7 и температуры плавления Т, (см. фиг. 2 в и фиг. 2 б), Это происходит в момент далее, до момента, когда рабочее вещество полностью расплавится, температура будет постоянной и равной Т. В момент 1 , когда расплавляется последняя порция рабочего вещества, температура снова начинает подниматься (фиг. 2 г). Это вызывает появле-ние сигнала положительной полярности,на выходе блока 6 дифференцирования (точка 1, фиг, 2 д), который проходит через блок 7 вычисления модуля на вход одновибратора 8. Последний запускается и вырабатывает импульс (фиг. 2 ж), передний фронт которого в свою очередь через открытый элемент 9 совпадения поступает на управляющий вход триггера 11 управления. Этим сигналом триггер устанавливается в состояние О (фиг, 2 к), управляемый на греватель 4 отключается и вклюцается управляемый охладитель 5. Температура рабочего вещества понижается до Тпри этом на выходе блока 6 дифференцирования появляется отрицательный сигнал (фиг. 2 д). Этот сигнал, пройдя блок вычисления модуля, изменяет свой знак на плюс (фиг, 2 е), однако запустить одновибратор он не может, так как последний еще не успел прид. ти в первоначальное положение. После достижения рабочим веществом температуры Т;оно (согласно фиг. 2 б, 2 в) отдает тепло охладителю, сохраняя при этом температу. ру до момента перехода в другое фазовое состояние (твердое), которое происходит в момент времени 1 э Начавшееся после этого падение температуры вызывает появление на выходе блока 6 дифференцирования отрицательного скачка напряжения, который преобразуется блоком вычисления модуля в положительный и запускает одновибратор. Этот сигнал устанавливает триггер 1 управления в состояние , При этом от ключается управляемый охладитель 5 и включается управляемый нагреватель 4, Включение нагревателя прекращает уменьшение температуры и последняя увеличивается до Т. Дальнейшая работа устройства заключается в переключении триггера 1 управления в последующее состояние.Таким образом, температура рабочего вещества будет равна Ткратковременно отклоняясь от нее то в одну сторону, то в другую сторону. Колебания же температу.ры в термокамере обусловлено ее тепловыравнивающими свойствами и могут быть сделаны сколь угодно малыми.Наличие в термокамере рабочего вещества, обладающего фазовым переходом, и последовательно включенных блока дифференцирования, блока вычисления модуля и элемента совпадения, позволяет повысить дол. говременную стабильность поддержания температуры. В этом устройстве долговремен. ная стабильность определяется постоянством температуры плавления рабочего вещества и не зависит от стабильности характеристик узлов, входящих в него, Наличие в устройстве блока дифференцирования полностью исключает зависимость температуры от дрейфов, спектр которых гораздо более низко. частотный, чем спектр полезного сигнала в3этом устройстве. В связи с этим значительно повышается точность регулирования тем пературы. Формула изобретенияТермостатнрующее устройство, содержащее нагреватель, охладитель и первичный преобразователь температуры, расположенные в термокамере, заполненной рабочим веществом, первый и второй триггеры управления, причем прямой и инверсный вы. фф ходы второго триггера управления соеди. иены соответственно с нагревателем и охладителем, задатчик режима, выходы которого подключены к одноименным установочным входам первого и к разноименнйм установочным входам второго триггеров управлеьния, отличающееся тем, что, с целью повы. шепни точности устройства, оно содержит подключенные к выходу первичного преобразователя температуры последовательно соединенные блок дифференцирования, блок вычисления модуля, одновибратор и элемент совпадения, выход которого связан с уп. равляющим входом второго триггера управ. ленни, второй вход - с прямым выходом первого триггера управления, а выход одновибратора подключен к управляющему вхо ду первого триггера управления.Источники информации,принятые во внимайие при экспертизеелактор Л. МотыльЗаказ ЗТЖ 112ИНИИПИ Госулэрйо делам" сиз113035, Москва, Жфилиал П 1111 Ф 11 атент СоставитеТехрел К. 11Тираж 956 твеиного ко ретеиий и 35, Раутцск г. Уж город,ль А. Зарубинуфрич Коррект 911 Н. Г 11 игорукПолянскоемитета СССРоткрытийаи иаб., д, 4/5ул. Проектная, 4