Устройство для термостабилизации Советский патент 1986 года по МПК G05D23/30 

терморезнсторов 8 и 9, установленных на торцах термостата вблизи соответствующих нагревателей 12 и 13 дополнительного контура. Общая точка терморезисторов подсоединена к входу операционного усилителя 7 дополни- . тельного терморегулятора. В исполнительный блок, имеющий транзисторньш усилитель 10 мощности с нагревателем в нагрузке и непосредственно соединенный входом с выходом операционного усилителя, дополнительно введен второй усилитель 11 мощности, выполненный на базе транзистора той же проводимости с нагревателем в нагрузке, вход которого подсоединен через инвертор 14 к входу операционного усилителя. Такая схема дополнительного контура стабилизации температуры позволяет обеспечить равенство температур на торцах термостата. 2 ил.

Изобретение может быть использовано для стабилизации, температуры, когда условия работы требуют обеспе чения равенства рабочих температур двух объектов, размещенных в одном термостате, или в двух независимых термостатах. Целью изобретения является улучшение эксплуатационных характеристик устройства термостабилизации за счет обеспечения симметрии температурного поля в термостате относительно его центра. Сущность его заключается в том, что в устройстве термостабилизации, содержащем термоСО стат, основной и дополнительный контуры стабилизации температуры, в посс леднем термодатчик выполнен в виде двух последовательно соединенных

Изобретение относится к активным системам термостабилизации рабочей температуры радиоэлементов и может быть использовано в устройствах измерения температурно-частотных характеристик прецизионных кварцевых резонаторов в автоматическом режиме или в устройствах, где требуется обеспечивать поддержание разности температур между двумя точками термостата или между двумя термостатами не более 0,05 С.

Цель изобретения - улучшение эксплуатационных характеристик устройства термостабилизации за счет обеспечения симметричного температурного поля в термостате относительно его , центра. ,

На фиг. 1 представлена схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 температурные зависимости.

Устройство содержит термо.стат, состоящий из теплоизоляционного кожуха 1 и рабочей камеры 2, источник 3 питающего напряжения сосредней точкой, первый контур стабилизации температуры, состоящий из основного терморегулятора 4, термодатчика 5, нагревателя 6, второй контур стабилизации температуры, состоящий из операционного усилителя 7, к входу которого подключена общая точка двух последовательно соединенных терморезистрров 8 и 9, образующих резистивный -задатчик дополнительного термодатчика, а к ,вь1ходу подключены два транзисторных усилителя 10 и 11 мощности с нагревателями 12. и 13 в нагрузке, причем вход дополнительного усилителя 11 мощности подключен к выходу операционного усилителя 7 через инвертор 14.

Для пояснения работы устройства 5 термостабилизации рассмотрим раздельно работу первого и второго контуров регулирования температуры.

При включении устройства термостабилизации величина сигнала на выходе

0 термодатчика 5 имеет такое значение, что терморегулятор 4 обеспечивает максимальную мощность в нагревателе 6, осуществляя разогрев термостата. После установления в нем температуры,

5 равной заданному значению, терморегулятор 4 начинает регулировать мощность в нагревателе 6 в соответствии с сигналом управления от термодатчика 5, величина которого определяется

0 температурным напором между термостатом и внешней средой. Таким образом, основной контур стабилизации температуры осуществляет стабилизацию температуры в месте размещения термодатчи5 ка 5. Распределение температуры

вдоль оси термостата при этом зависит от соотношения величин теплопотерь с его торцовых поверхностей. Если они равны, то температурное поле получаQ ется симметричным относительно центра, т.е. значения температур любых двух точек термостата, симметричных относительно центра, равны. Если же это условие не выполняется, то темпе- ратурное поле будет несимметричным.

Э ,

При включении источника 3 питающего напряжения подается напряжение на вход терморезисторов 8 и 9. В случае равенства температур на торцах термостата значения сопротивлений терморезисторов 8 и 9 равны и управляющий сигнал на входе операционного усилителя 7 равен нулю. На его выходе сигнал тоже равен нулю, оба транзистора 10 и 11 усилителей мощности закрыты, ток в нагревателях 12 и 13 отсутствует. Когда значения температур на торцах термостата не равны, то значения сопротивлений терморезисторов 8 и 9 дополнительного термодатчика тоже не равны. На входе операционного уси лителя 7 появляется сигнал управления положительной или отрицательной полярности, в зависимости от значений сопротивлений терморезисторов 8 и 9. С выхода операционного усилителя 7 сигнал поступает непосредственно на вход одного транзисторного усилителя 10 мощности, а на вход дру гого усилителя 11 - через инвертор 14, т.е. противоположной полярности. При этом переводится в рабочий режим тот из усилителей 10,11, нагреватель 12,13 Которого совмещен с одним из терморезисторов, находящимся в данны момент времени при более низкой температуре. Мощность, выделяемая в наг ревателе, начинает подо гревать холодный торец, поднимая его температу ру до значения температуры противоположного торца. Далее наступает режим стабилизации этого значения температуры на этом торце. В случае изменения режима теплообмена на торцах термостата, т.е. при увеличении теплопотерь на другом торце термостата и, следовательно, при понижении его температуры изменяется соотношение значений сопротивления терморезисторов 8 и 9. При этом управляющий сигнал на входе операционного усилителя 7 меняет свою полярность на противоположную по знаку. С этого момента работающий усилитель мощности запира ется, а в рабочее состояние переводится другой усилитель мощности, который обеспечивает нагрев и стабилизацию рабочей температуры противоположного торца. Таким образом, сущность работы второго контура стабилизации темпера туры заключается в том, что усилители мощности 10 и 11 в зависимости от полярности сигала с терморезисторов 8 и 9 работают поочередно, кажДый из которых осуществляет подогрев 1 944 наиболее холодного торца до температуры, равной температуре наиболее нагретого торца, и последующую ее стабилизацию. На ..фиг. 2 представлены графики распределения температуры вдоль оси термостата длиной L с центром в точке D при двух значениях внешней температуры. Кривая В соответствует более высокой, а кривая С - -более низкой внешней температуре, т.е. t, tj. Из графиков видно, что при симметричном температурном поле {фиг.2а) значения температур в точках термостата А,А, симметричных относительно центра D, равны и изменяются в одном направлении при изменении внешней температуры, т.е. t,. несимметричном температурном поле (фиг.2в) изменение температуры в точках А, А неодинаково и может быть даже противоположно по знаку, т.е. t-, -iH Следовательно, предлагаемое устройство позволяет в одном термостате обеспечить равенство интегральных температур для двух термостатируемых объектов. I Данное устройство может быть применено также для регулирования температуры в двух независимых тep фстатах, когда условия работы требуют равенства рабочих температур в них и не предъявляется никаких требований к их номиналу. Формула изобретения Устройство для термостабилизации, содержащее термостат, состоящий из теплоизоляционного кожуха и рабочей камеры, источник питающего напряжения со средней точкой, первый контур стабилизации температуры, состоящий из основного терморегулятора и термодатчика с нагревателем, расположенных на боковой поверхности рабочей камеры, второй контур стабилизации температуры, состоящий из операционного усилителя, к одному из входов которого подключен резистивный задатчик термодатчика, из исполнительного блока, содержащего транзисторный усилитель мощности, подключенный одним из электродов к средней точке,источника питающего напряжения, а другим к выходу операционного усилителя, и двух нагревателей, установленных на торцах термостата, отличаю щ .е5е с я тем, что, с целью улучшения эксплуатационных характеристик устройства за счет обеспечения симметричного температурного поля относительно центра термостата, термодатчик второго контура стабилизации тем пературы выполнен из дёух последовательно соединенных терморезисторов, общая точка которых подсоединена к входу операционного усилителя, уста новленных на торцах термостата вбли зи соответствующих нагревателей, а исполнительный блок содержит вто946рой транзисторный усилитель мощности, выполненный на транзисторе той же проводимости, что и первый, один из электродов которого соединен со средней точкой источника питающего напряжения, а другой электрод подключен к выходу операционного усилителя через инвертор, при этом нагреватели включены в цепи третьих электродов транзисторных усилителей мощности, подключенных к соответствующему выводу источника питающего напряжения.