Термостат

Союз СоввтсимнСоциапистичесимнРеспублик ОП ИСАНИЕИЗЬВРЕТЕН ИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ и 1 92268.5(22)Заявлено 17.07.80(21) 2998776/18-241с присоединением заявки пе(51)М. Кл. 6 05 О 23/30 Гоеударетаевй кфмитат СССР ае делам изебуатеинй н открытийДата опубликования описания 23.04.82(71) Заявитель Съсъуе ъЪ 4М И(4) ТЕРМОСТАТ Изобретение относится к радиоэлектронике и предназначено для тер"мостатирования устройств с высокойчувствительностью к окружающей температуре.5Известен саморегулирующий термостат для стабилизации электронных,устройств, в котором. камера термостатирования выполнена из керамическогоматериала, например титаната бария,меняющего свое электрическое сопротивление в зависимости от температуры К.Это свойство используется для автоматического регулирования мощностиа следовательно, и температуры камерытермостатирования при изменении температуры окружающей среды. Однакоон медленно нагревается,Наиболее близким по техническойсущности является термостат, содержа-.щий теплоизоляционный кожух с крышкой, камеру термостатирования, термодатчики-нагреватели и нагреватели,соединенные последовательно и установленныена камере термостатирования 21,Недостатком этогосаморегулирующегося термостата является медленный нагрев в динамическом режиме и большие потери электрической энергии в динамическом и статическом режимах работы. Медленный нагрев в динамическомрежиме и большие потери электрическойэнергии в динамическом истатичес"ком режимах работы обусловливаютсянеравномерным нагревом камеры тер"мостатирования и крышки камеры тер"мостатирования (например разницав температурах камеры и крышки может достигать десятков градусов,что приводит к замедлению процессанагрева и перерасходу электроэнергии) .Цель изобретения - сокращениевремени разогрева,-25 "1га.е Й Поставленная цель достигается тем, что термостат, содержащий первую цепь, состоящую из последовательно соединенных нагревателя, размещенного в нижней части термоста"тируемой камеры; и термодатчика-наг. реаателя, размещенного на крышке термостатируемой камеры, содержит вторую цепь, состоящую из последовательно соединенных нагревателя, О размещенного в верхней части термо 1 статируеиой камеры, и датчика-нагре- вателя, размещенного на дне термостатируемой камеры, причем вторая цепь включена параллельно датчику нагревателю первой цепи,На фиг. 1 представлена конструкция термостата, на фиг. 2 - электрическая схема термостата, на фиг. 3 эквивалентная схема термостата в мо мент включения напряжения питания;на фиг. 4 - эквивалентная схема термостата в стационарном тепловом режиме.Термостат содержит теплоизоляцион ный кожух 1, крышку 2, термостатируемую камеру 3, первый термодатчикнагреватель 4, первый нагреватель 5,второй термодатчик-нагреватель 6,где р, - масса камеры 3п( - масса крышки 13 а 1 к, - разность между конечной и начальной температурами камеры 3; д 1 К - разность между конечной и начальной температурами крышки 13, С, " теплоемкость материала камеры 3; Сл- теплоемкость материала крышки 13 Й.О - мощность, выделяемая на камере 3 нагревателем 5, нагревателем 7 и термодатчиком-нагревателем 4, 1 Ь - мощность, выделяемая на крышке 13 термодатчиком-нагревателем 6. Решением эквивалентной схемы (фиг. 3) находят0 кл о .а). Ов .й.9:аМРК 1 Рл ъл= ь.пвторой нагреватель,7, первый размыка тель 8, второй размыкатель 9, третий размыкатель 1 О, дополнительную пластинчатую пружину 11, объект термостатирования 12, крышку 13 термостагируемой камерыОбъект термостатирования 12 устанавливают в термостатируемую камеру 3 и закрывают крышкой 13, тепло- изоляционный кожух 1 закрывают крышкой 2, после чего размыкатели 8, 9 и 10. замыкают и напряжение питающей сети подводят к электрической схеме термостата.В динамическом режиме нагрева соблюдают условиеОптимальное реве ния получают при ра тей нагрева камеры при одинаковом мате крКвка и камера вып миния. Я. 1 т ка шние этого выравенстве скорос 3 и крышки 13 риале, наприме олнены из алюЯ-у л ж иР= отношение плеч делителя,соста первогои ато вателей В 1 и В веныо, и - отношение омиче лений первого 4 термодатчиков-н лей Й 3 и к 4 резисти вноголенного из го 7 и соотв ре- стских со и втор о агре вате"соответ ст вен 46Например, для термодатчиков-нагревателей типа СТбпри стопроцентноиспользовании их в крупносерийномпроизводстве п щ 3, Получено эточисло при сортировке термодатчиковнагревателей по признаку возрастанияомического сопротивления от 3,до 19, 20 Ом, объединением а группы,где первая группа. - это 3,до 10, 11 Ом и вторая группа - это12, 13 до 19, 20 Ом, причемв каждой группе термодатчики-нагреватели соединяются параллельно "на: именьшей" с "наибольшей " = = 1,10 лл55 .= - ф =750 М 12.щ),0следовательно Ь- г -=5 )30 формула изобрете я+7 Термостат, содержащий первую цеп состоящую из последовательно соединенных нагревателя, размещенного в нижней части термостатируемой камер и термодатчика-нагревателя, размеще ного на крышке термостатируемой камеры, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что,с целью сокращения времени ра-, зогрева, он содержит вторую цепь, состоящую из последовательно соеди отношение плеч резисделитеНя, составленсопротивлений В 1первого 5 и второгователей,отношение омическихлений первого 1 и вттермодатчиков-нагрелей В 1 и В 3 тивногоого иэ В 2 7 нагре сопротивсрого 6ате 5 92268Таким образом, при и = 3, Р = 1, В 1 = В 2 = В 3 = 3 Ом, среднее значение В = 3 Ом получают иэ выражения (1), необходимое и достаточное отношение массы камеры 3 к массе . 3 крышки 13, равное О 1 с 3 ъ К 2.=Ъ 5В статическом режиме при нагретой камере 3 и крышке 13 соблюдается условиеь Е М. О,щОптимальное решение этого выраже. ния получают при условии равенства А= ьГр,8 А.= 3 . А,и и 1-1= =А,.т 4 Ь О как.1 "т где Г - площадь камеры20 Г, - площадь крышки 13 д 1 - разность между температурой камеры 3 и температурой корпуса 1; ЬЦ - разность между температу рой крышки 13 и крышки 2; коэффициент теплопередачи , коэффициент т еплопереда ми теплопроводностью; Ас - коэффициент теплопередачиизлучением, 4.К - коэффициент теплопередачиконвекцией; Ц +Цц - мощность выделяемая на как кмере 3 нагревателем 5, нагревателем 7 и термодатчиком- на греват ел ем М, ф Йк, - мощность, выделяемая на крышке 13 термодатчикомнагреватепем 6.40Решением эквивалент ной схемы (фиг. 3) находят фк:д",фЯ,3 . 3 ы(р.ФЙ.ОзИ 1: Щ Р+1 к КЬ д45- кратность изменения омических сопротивлений В 11 и В 3в рабочем диапазоне температур (например, для СТ 6-5 Бэто интервал от + 70 С до+100 С)Например, для термодатчиков-нагревателей типа СТ 6-5 Б при стопроцентном использовании в крупносерийном производстве и =.3, Е = 5 - минимальное значение кратности изменения омического сопротивления и Р = 1, Необходимое и достаточное отношение площадей камеры 3 и крышки 13 составляет фд = 3,8, что соответкаствует отношению масс камеры 3 и крышки 13Изменением отнсшения омических сопротивлений резистивного делителей В 1 = В 2 подбирают оптимальные режимы нагрева камеры 3 и крышки 13 для любых емкостей с любой конфигурацией.Предлагаемый термостат отличается тем, что изменением отношения омических сопротивлений резистивного моста, составленного из нагревателей, подбирают оптимальные режимы нагрева камеры термостатирования и крышки камеры для любых объектов с любой конфигурацией, можно при этом допустить зазор между термостатируемой камерой и крышкой, что значительно сокращает расходы при изготовлениитермостата, наличие пластинчатых пру" жин позволяет устанавливать в камеру объект. с различными диаметрами.Термостат может быть использован в бытовых электронагревательных приборах для приготовления или повторного разогрева ранее приготовленной пищи, минеральной воды, кофе или чая (например, при поездках на автомобиле и подключении к сети питания агрегатов автомобиля с напряжением 12 В).92268 ненных нагревателя, раэмещенного в верхней части термостатируемой камеры, и датчика-нагревателя, размещенного на дне термостатируемой камеры, причем вторая цепь включена з параллельно датчику-нагревателю первой цепи. 8Источники информации,принятые во внимание при экспертизеПатент США Нф 3878357,кл. 219/203, опублик. 19752, Авторское свидетельство СССРМ 591812, кл. 6 05 О 23/30, 1976Мосв ещйаае ежфилиал ППП "Патент",г.Ужгород, ул.Проектн раж 908рственного комизобретений и ота, Ж, Раушск Подписноеета СССРрытийя наб д,