Устройство для термостатирования Советский патент 1983 года по МПК G05D23/30 

(5) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ТЕРМОСТАТИРОВАНИЯ

1

Изобретение относится к холо- дильной технике, в частности к технике термоэлектрического охлаждения, и может быть применено в термоэлектрических термостатирующих устройствах, используемых для улучшения условий работы элементов электронных схем, работающих в различных объектах метрологии, измерительной техники и т.д.

Известно устройство для термостатирования, содержащее теплоизолированную камеру и размещенные в ней первую термобатарео (источник тепла-холода, подключенную к блоку питания, и датчик температуры, выполненный в виде упругого термочувствительного элемента (сильфона, установленный с одной стороны на плоскости холодных спаев термобатареи, а с другой - на теплоизолированной камере СОНедостатком указанного устройства для термостатирования является

использование для регулирования температуры механического элемента (сильфона, что вызывает дополнительную погрешность термостатирования, связанную с зависимостью упругих свойств сильфона от температуры. Кроме того, наличие сильфона не позволяет существенно уменьшить габарит ты микротермостата и вызывает сложно ности при его настройке и регулировке на различные температуры, а также не позволяет использовать устройство для термостатирования в условиях ударных и вибрационных наг15 рузок.

Наиболее близким по технической суи1Ности и достигаемому результату является устройство для термостати- 20 рования, содержа1чее теплоизолированную камеру и размещенную в ней первую термобатарею (источник тепла-холода) , подключенную к блоку питания, вторую термобатарею (регулятор 3 температуры), являющуюся одной из стенок камеры, и датчик температуры термочувствительный контакт (например, микропереключатель), расположенный вблизи объекта термостатирования. Регулирование температуры статирования производят путем перек лючения второй термобатареи из режима холостого хода в режим короткого замыкания. При этом термическое сопротивление второй термобатареи изменяется и температура в каме ре принимает заданное значение. Ввиду отказа от использования сильфона, это устройство, по сравне нию с аналогом,позволяет снизить трудоемкость регулирования температур статирования, расширить объем использования устройства п условиях вибрационных нагрузок 2 J. Однако в названном устройстве ис пользуют релейный режим работы термобатареи - регулятора температуры который не позволяет обеспечить высокую точность термостабилизации. Кроме того, применение в качестве датчика температуры механического переключателя не позволяет достигнуть существенного повышения точности регулирования температуры, та как микропереключатель обладает зна чительной инерционностью, заложенной в его конструкции, и не дает во можности снизить габариты микротер мостата. Наличие механических связей и обусловленная этим недостаточно вы сокая точность регулирования температуры термостатирования и большие габариты являются общими признаками микротермостатов, в которых регулирование температуры производ ся без изменения тока питания перв термобатареи - источника тепла-холода, Цель изобретения - повышение то ности термостатирования, долговечности и надежности устройства. Поставленная цель достигается т что в известном устройстве, содержащем теплоизолированную камеру и размещенные в ней первую термобата рею, подключенную к блоку питания, датчик температуры и вторую термобатарею - регулятор температуры, в pan термобатарея установлена на пе вом тепловыравнивающем элементе, з репленном на плоскости горячих спа 64 первой термобатареи, на плоскости холодных спаев которой установлен второй тепловыравнивающий элемент; на котором размещен датчик температуры, выполненный в виде терморезистора с отрицательным температурным коэффициентом электрического сопротивления, подключенный к второй термобатарее . Такие выполнение устройства обеспечивает при отклонении температуры в камере от заданной изменение электросопротивления датчика температурытерморезистора, соединенного с второй термобатареей - регулятором температуры. При этом тепловое сопротивление последней изменится,что вызовет изменение температуры первой термобатареи источника тепла(холода) и тем самым, обеспечит плавное пропорциональное регулирование температуры статирования объекта без изменения тока питания первой термобатареи, следовательно повысит точность регулирования температуры. В связи с отсутствием перемещающихся механических узлов устройства снижаются его габариты, масса и повышаются долговечность и надежность. На чертеже представлена схема устройства. Устройство для термостатирова- j ния состоит из теплоизолированной камеры 1, первой термобатареи2 источника тепла (холода), второй термобатареи 3 регулятора температуры, установленной на первом тепловыравнивающем элементе , закрепленном на плоскости горячих спаев первой термобатареи 2, на плоскости холодных спаев которой установлен второй тепловыравнивающий элемент 5, на котором размещен объект 6 термостатирования и датчик 7 температуры, выполненный в виде терморезистора с отрицательным температурным коэффициентом электрического сопротивления и подключенный к выводам второй термобатареи 3, теплоотвод 8 и .блок 9 питания. Устройство работает следующим образом. При включении устройства на первую термобатарею 2 подается ток от источника 9 питания, обеспечивающий максимальную холодопроизводительность(при самой высокой температуре окружающей среды). Объект 6 термостатирования 51 и установленный в тепловом контакте с ним датчик 7 температуры, в качестве которого применен терморезистор с отрицательным температурным коэффициентом электросопротивления, расположенные на втором тепловыравнивающем элементе 5, охлаждаются. При этом горячие спаи первой термобатареи 2 нагоеваются и между спаями второй термобатареи 3 .находящейся в тепловом контакте с одной стороны с горячими спаями первой термобатареи 2, а с другой стороны - с теплоотводом 8 (например, радиатором), возникает разность температур. Это приводит к генерированию термобатз рей 3 ЭДС за счет эффекта Зеебека и прохождению в цепи термобатареи 3. соединенной с датчиком 7 температуры тока. Протекание через замкнутую на дат чик 7 термобатарею 3 тока приводит к возникновению эффекта Пельтве и дополнительному переносу тепла, что эквивалентно изменению теплопроводности термобатареи 3. По мере понижения температуры объекта 6 и датчика 7 сопротивление последнего увеличивается. Это приводит к генерированию термобатареей ЭДС.Зеебека и прохождению в цепи термобатареи 3 и датчика температуры 7 тока. Это явление эквивалентно уменьшению теплопроводности термобатареи 3; т .е, ухудшению съема тепла с горячих спаев термобатареи 2. Термобатарея 2 начинает работать в условиях большой разности температур, а это приводит к уменьшению ее холодопроизводительностй. Теплопроводность термобатареи 3, обусловленная электриче ким сопротивлением датчика 7 температуры, уменьшается до тех пор, пока холодопроизводительность термобатаре 2 не придет в соответствие с натеканием тепла через теплоизолированную камеру 1 при номинальной температуре статирования. 36S Предлагаемое устройство позволяет реализовать пропорциональное регулирование температуры и, следовательно, более высокую точность ее регулирования при термостатировании без изменения тока через первую термобатареюисточник тепла (холода. Применение в качестве регулятора температуры второй термобатареи, а в качестве датчика температуры - терморезистора дает возможность исключить движущиеся механические части и, тем самым, повысить надежность, виброустойчивость, снизить габариты и массу микротермостата. Формула изобретения Устройство для термостатирования, содержащее теплоизолированную камеру и размещенные в ней первую термобатарею, подключенную к блоку питания, вторую термобатарею и датчик температуры, отличающееся тем, 4TOf с целью повышения точности термостатирования и надежности устройства, вторая термобатарея установлена на первом тепловыравнивающем элементе, закрепленном на плоекости горячих спаев первой термобатареи, на плоскости холодных спаев которой установлен второй теплоеыравиивающий элемент, на котором размещен датчик температуры, выполненный в виде терморезистора с отрицательным температурным коэффициентом электрического сопротивления, подключенный к второй термобатарее . Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР N Ц707Э8, кл. Q05T) 23/30, 1975. 2.Авторское свидетельство СССР ff 187858, кл. G 05 D 23/30, 1966 (прототип).

/