Устройство для стабилизации температуры нескольких объектов

Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик ОЛ ИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(5 )М. Кл. О 05 0 23/30 3 Ьсударстеенный комнтет СССР но делам нэабретеннй н открытнй(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ СТАБИЛИЗАЦИИ ТЕИПЕРАТУРЫ НЕСКОЛЬКИХ ОБЪЕКТОВ1Изобретение относится к электронной технике и может быть использовано для стабилизации температуры нескольких объектов, часть из которых имеет собственные тепловые выделения,5 на оптимальных для каждого объекта уровнях.Известно устройство для стабилизации температуры объекта, содержащее последовательно соединенные датчик температуры объекта, заключенного в тепловыравнивающую оболочку, регулятор тока термобатареи и термоэлектрическую батарею, соединенную одной из граней с окружающей средой посредством теплоотвода, причем объект находится в тепловом контакте с другой гранью термобатареи1 1. Однако указанное устройство применимо для стабилизации температуры одного объекта либо нескольких объектов, размещенных на общей тепловыравяивающей оболочке, на одном темпера 2турном уровне, поскольку информация для работы регулятора тока термобатареи поступает от одного датчика, размещенного на объекте под тепло- выравнивающей оболочкой, Если же объекты обладают различными оптимальными рабочими температурами, для стабилизации их рабочей температуры на нужном уровне они должны поме-. щаться в отдельные.тепловыравнивающие оболочки и иметь независимые контуры регулирования температуры для каждого объекта. Поэтому недостатком устройства в применении к стабилизации температуры нескольких независимых объектов является громоздкость его конструкции вследствие необходимости использования контуров регулирования для каждого объекта. Наиболее близким к изобретению по технической сущности является устройство для стабилизации температуры нескольких объектов, содержащее дат"953630 чик температуры одного из объектов,соединенный с регулятором тока термобатареи, к выходу которого подключена термобатарея, рабочая. поверхностькоторой противоположна рабочей поверхности, находящейся в тепловомконтакте с объектами, соединена свнешней средой посредством теплоотвода, причем каждый объект находит".ся в тепловом контакте с соответству-, 10ющей частью рабочей поверхности термобатареи,Температурные уровни для каждогоиз объектов обеспечиваются соотношением количества тепловыделений от 5каждой части рабочей поверхноститермобатареи, контактирующей с данным объектом. Температура каждогообъекта стабилизируется на оптимальном уровне строго определенной частью термобатареи, определяемой расчетным путем в зависимости от тепловых выделений каждого объекта, необходимой точности стабилизации температуры каждого объекта,и разности.между уровнем стабилизации температуры каждого объекта и начальным уровнем температуры, Полярность тока иего величина через все части термобатареи одинаковы и зависят от темпе- зратуры объекта, который требует наиболее точной стабилизации температуры, и на котором установлен датчиктемпературы, управляющий работой регулятора тока, а определенные расчет- .."5ным путем все части термобатареистабилизируют соответствующие объек-ты на требуемых уровнях температурыс заданной точностью, но с меньшейчем у объекта, на котором установлен датчик. При изменении температуры объекта, на котором установлен датчик температуры, относительно заданного уровня регулятор тока под деиствием, 45 сигнала от датчика изменяет величину и полярность тока термобатареи таким образом, что части термобатареи, .нагревая или охлаждая соответствующие объекты, компенсируют температур- -" ное рассогласование на объекте с датчиком температуры в заданных преде" лах температур, обуславливающих заданную точность стабилизации температуры, При этом температуры осталь ных объектов изменяются в более широких пределах температур, обуслов ленных конструкцией (Формой, материалом) объектов и взаиморасположением их относительно рабочих поверхностей термобатареи.Т. е. стабилизация температуры всех объектов осуществляется в требуемых для каждого объекта интервалах температур относительно заданного уровня температуры в широком диапазоне изменений температуры окружающей среды (например, от -50 С до 50 ОС)2 ,Недостатком известного устройства при стабилизации температуры объектов, по крайнее мере один из которых имеет значительные собственные тепловыделения, например, генератор на лавинопролетном диоде или диоде Ган"- на, когда есть необходимость установки датчика температуры на другом объекте, требующем максимальной точности стабилизации температуры, является ограниченность нижней границы диапазона уровней стабилизации температуры объекта с тепловыделениями, что в свою очередь ограничивает надежность и ресурс объекта вследствие того, что собственные тепловыделения первого объекта повышают фактический уровень стабилизации его температуры по отношению к начальной температуре, а необходимость сохранить заданные оптимальные уровни рабочих температур для остальных объектов, особенно объекта с максимальной точностью стабили. зации температуры, не позволяют в режиме нагрева компенсировать повышение температурного уровня объекта с тепловыделениями путем снижения величины электрического тока через термобатарею, поскольку ток через всю термобатарею одинаков, и это снизило бы Фактические уровни температур остальных объектов. Цель изобретения - повышение точности устройства.Поставленная цель достигается тдм, что в устройстве для стабилизации температуры нескольких объектов, содержащем датчик температуры установленный на объекте без собственного тепловыделения, соединенный с входом регулятора тока термобатареи, разделенной на участки по числу объектов, соединенные между собой последовательно, одна из рабочих поверхностей термобатареи находится в тепловом контакте с объектами, а другая рабочая поверхность соединена5 953630с внешней средой посредством теплоотвода, участок термобатареи, связанный с объектом, имеющим собственноетепловыделение, выполнен в виде двухгрупп элементов, параллельно однойиз которых встречно подключен диод,Количество элементов цасти термобатареи, шунтированных диодом,определяется как целая часть числа 1 о 2 р ф где й - количество элементов термобатареи, находящихся в тепловомконтакте с объектом, имеющим собственные тепловыделения;О - велицина тепловыделений объекДта, Вт;гоТ - температура объекта, имеющего собственные тепловыделения,получаемая при работе элементов термобатареи в режимеохлаждения, при верхнем зна 25чении температуры окружающейсреды (например, +50 С), С;Т - температура теплоотвода приработе термобатареи в режименагрева при нижнем значениитемпературы окружающей средызо(например, -50 ОС),ОС;- ток через термобатарею, А;К - коэффициент теплопроводностиодного элемента термобатареи, Вт/град;А - коэффициент термо-ЭДС одного элемента термобатареи,Вт/град.А;к - электрическое сопротивлениеодного элемента термобатаореи, Ом;0 - теплоотток от объекта поИтеплоизоляции, Вт.3Введение в устройство диода,подключенного параллельно группеэлементов участка термобатареи,находящейся в тепловом контактес объектом, имеющим собственное тепловыдение, позволяет при соединении диода с группой элементовразнополярными контактами в режименагрева отводить ток от группыэлементов участка термобатереишунтированной диодом, обеспечивая55тем самым уменьшение тепловогосопротивления термобатареи тепловому потоку от объекта с тепловыделением к окружающей среде и снижение уровня стабилизации температуры объекта с тепловыделением без измерения температуры стабилизации остальных объектов, в том числе. объекта,требующего особо точной термостабилизации и снабженного датчиком температуры. При этом количествоэлементов в группе, зашунтированной диодом, определено, исходя из уравнений тепловых потоков как целая часть числако ТР)-ОД+ ИиИ=ИА По+271)+0,5 1.и определяется по правилам математического округления чисел с целью исключения условия переохлаждения объекта, имеющего собственные тепловыделения.В режиме охлаждения подклю. чение диода указанным образом не изменяет функционирование устройства, так как электрический ток в этом случае через диод не протекает. Таким образом, подключение диода позволяет понизить уровень стабилизации температуры объекта с собственными тепловыделенияии при регулировании в широком диапазоне температур внеш, ней среды.На фиг, 1 схематицески изображе" но устройство; на фиг. 2 - электрическая блок-схема устройства.Устройство для стабилизации температуры нескольких объектов, по крайней мере, один из которых имеет собственное тепловыделение, содержит датчиктемпературы, установленный на объекте 2, имеющем собственное тепловыделение, требующем наиболее точной стабилизации температуры, соединенный с регулятором 3 тока термобатареи, состоя" щей из участков 4, одна рабочая: поверхность которой находится в теп" ловом контакте с объектами 2,5 и 6, а противоположная поверхность соединена с внешней средой посредством теплоотвода 7 Диод 8 подключен параллельно, например, к одной из групп элементов 9 участка 4 термобатареи, находящейся в тепловом контакте с объектом 5, имеющим собственное тепловыделение, причем соединены разнополярные контакты диода и шунтированной части термобатареи. Устройство работает следующимобразом, 953 б 305 Ври отклонении от заданного уровня температуры термостабилизируемого объекта 2, на котором установлен датчик 1 температуры, изменяется сигнал"на выходе датчика, поступающий на вход регулятора 3 тока. Регулятор тока в зависимости от зна" чения этого сигнала изменяет величину и полярность проходящего тока через термобатарею электрического то-ка. Соответственно термобатарея нагревает или охлаждает термостабилизируемый объект 2 и датчик 1 температуры до устранения температурногоФ рассогласования, а знацит на датчике 1 температуры, и термостабялизируемых объектах устанавливается требуемая температура, Определенные ра-. счетным путем части термобатареи стабилизируют соответствующие объекты 20 5 и 6 на требуемых уровнях температур с заданной точностью, но с меньшей чем у объекта, на котором установлен датчик температуры, т.е. стабилизация температуры всех объектов осущес" твляется в заданных для каждого объекта интервалах. Теплоотвод 7 обеспечивает отвод тепла от термобатареи во внешнюю среду, Диод 3 подключен параллельно, например, к одной иззв групп элементов 9 участка,4 термобатареи, находящейся в тепловом контакте с объектом 5, имеющим собственные тепловыделения, разнополярными контактами диода и термобатареи и э 5 шунтирует этот элемент при работе термобатареи в режиме нагрева, обеспечивая тем самым уменьшение теплово,го сопоотивления между объектами 5 и теплоотводом 7 и снижение нижнего 40 уровня температуры стабилизации объекта с собственными тепловыделеняями, количество элементов части термобата реи, охваченных диодом, при этом определено по формуле Использованет повысить надвных полупроводает расчетныйоколо 100 руб е изобретения позволяежность и ресурс актиниковых приборов иэкономический эффекта одно устройство,мула изобретени Истоцники принятые во вни 1. Ильярский Термоэлектричесинформации,ание при экспертизО, И, и Удалов Н.Пие элементы, И.,с. 15,свидетельство СССР05 О 23/30, 1977 Устройство для стабилизации температуры нескольких объектов, содержа" щее датчик температуры, установленный на объекте без собственного тепловыделения, соединенный с входом регулятора тока термобатареи, разделенной на участки по числу объектов, соединенных между собой последовательно, одна из рабочих поверхностей термобатареи находится в тепловом контакте с объектами,а другая рабочая поверхность соединена с внешней средой при помощи теплоотвода, о тл и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности устройства, участок термобатареи, связанный с объектом, имеющим собственное тепло- выделение, выполнен в виде двух групп элементов, параллельно одной из которых встречно подклюцен диод.953630 ль С. СтрелецкийМаточка Корректор Г. Огар гетешее и вит Тираж 914 НАКИПИ Государственного по делам изобретений 13035, Москва, Ж"35, Ра:Заказ 6277 М 5 ПП "Патент", г. Ужгород,ил оектн Со дактор Г,Кацалап ТеПодписноеомитета СССРи открытийаская наб д