Известны манометрические приборы для исследования механизма фотосинтеза и дыхания растений, содержащие ванну-термостат для помещения в нее. реакционных сосудов и устройство для освещения последних. Кроме того, обязательным элементом данных приборов является система стабилизации температуры воды в ванне. Обычно она содержит нагревательный элемент и контактный термометр, управляющий его включением. Работа этих приборов основана на следующем принципе.
Если температура в реакционных сосудах (т. е. в сосудиках манометров, содержащих исследуемые объекты) по условиям опыта должна быть выше температуры помещения, то вода в ванне-термостате подогревается электрическим нагревателем, который включается контактным термометром через электромагнитное реле. В промежутки времеии между включением нагревателей вода в ванне-термостате охлаждается путем естественного теплообмена с окружающим воздухом. Так как объем воды в ванне-термостате велик (десятки литров), а разность температур воды и окружающего воздуха мала (не больше десяти градусов), то вся система обладает очень больщой тепловой инерцией (десятки минут). Мощный источник света, требуемый для получения высоких (порядка 20000 лк) освещенностей реакционных сосудиков, является для ванны термостата дополнительным подогревателем вследствие поглощеиия интенсивного светового потока водой, а также прямой теплопередачей путем конвекции, теплопроводиости деталей и т. д. Благодаря большой инерционности системы термостабилизации мощный осветитель должен оставаться включенным достаточно долго (в течение нескольких часов), чтобы ванна-термостат достигла установивщегося теплового режима, что является необходимым условием стабильности температуры. Периодическое включение и выключение (речь идет об отрезках времени порядка 5-30 мин) мощного осветителя или изменение величины светового потока при регулировке освещенности нарушает установившийся тепловой режим ваннытермостата, вследствие чего заданная температура не может выдерживаться с достаточной точностью. Кроме того, при такой системе термостабилизации невозможно получить температуру в реакционных сосудиках ниже температуры помещения. Если температура в сосудиках по условиям опыта должна быть ниже температуры помещения, то в ванну-термостат помещают змеевик, по которому пропускают охлаждающую жидкость с температурой пюке требуемой по условиям опыта. Рабочая температура поддерживается, как и
нием нагревателей. Следовательно, инерцнонность снстемы термостабилизации оказывается такой же большой.
В данно1М приборе система термостабилизации изменена, а именно: благодаря включению на выход реле электромагнита уцравления краном на трубопроводе подачи холодной воды в ванну одновременно с выключением нагревателя происходит нодача в ванну порции холодной воды. При этом охлаждение значительно ускоряется и инерционность снстемы термостабилизации значительно снижается. Благодаря же этому обстоятельству становится возможным применить и источник света, сохраняя высокую точность (О,) поддержания рабочей температуры в ванне-термостате.
На фиг. 1 приведена блок-схема системы термостабилизации; на фиг. 2 - электрическая схема; на фиг. 3 - конструктивное вынолнение прибора (вид сбоку).
Прозрачные стеклянные сосудики 1 с исследуемыми объектами помещены в воду ванны-термостата 2. Они могут освещаться снизу через нрозрачное дно ванны. Для исключения температурных градиентов вода в ванне, интенсивно неремешивается механической мешалкой (не показана). Температура воды в ванне, контролируемая визуально термометром высокой точности, определяет температуру исследуемых объектов в реакционных сосудиках. В ванну помещен контактный термометр 3, который служит датчиком температуры для блока управления 6. Вода в ванне-термостате может подогреваться электрическим нагревателем 4 или охлаждаться впуском порции холодной воды через кран 5 с электромагнитным управлением.
Работает система термостабилизации следующим образом.
Ванну-термостат заполняют холодной водой, а контактный термометр выставляют на заданную рабочую температуру, которая должна быть выще температуры воды в ванне. Так как при этом контакты термометра 3 разомкнуты, блок управления 6 включает нагреватель 4, а кран 5 держит закрытым, что препятствует поступлению холодной воды в ванну. При достижении температурой воды заданного значения контакты термометра 3 замыкаются. Блок управления при этом сигнале выключает нагреватель 4 и открывает кран 5, через который в ванну начинает поступать холодная вода. Температура воды в ванне понижается, и контакты термометра 3 опять размыкаются, вызывая срабатывание блока управления, который прекращает доступ в ванну холодной воды и включает нагреватель 4. Таким образом, температура воды в ванне-термостате колеблется около заданного значения. Благодаря принудительному охлаждению и нагреванию воды в ванне-термостате тепловая инерция всей системы значительно уменьшается. Следовательно, температура в ванне не успевает значительно отклониться от заданного
значения при воздействии таких внешних факторов, как, например, включение или выключение интенсивного освещения. При такой системе термостабилизации амплитуда колебаНИИ температуры воды в ванне около заданного значения почти полностью определяется чувствительностью контактного термометра 3, которая, в свою очередь, зависит от величины тока через его контакты. Высокая чувствительность контактного термометра достигается только в том случае, если ток через контакты термометра не превыщает 100 мка. Поэтому в блок управления 6 введено «электронное реле, обеспечивающее работу системы при токе
через контакты термометра около 20-30 мка. Значение минимальной рабочей темнературы определяется, как следует из выщеизложенного, температурой холодной воды, поступающей в ванну-термостат. Онисываемый ирибор рассчитан на -водопроводную воду, которая обычно имеет температуру 10-14°С. В случае необходимости воду, постунающую в ванну-термостат, можно охлаждать пропуская ее через змеевик, помещенный в тающнй лед.
Электронное реле (фиг. 2) собрано иа лампе Л, накал которой питается от понижающего трансформатора Tpi. Цепь з Mi Kt Сч служит источником отрицательного напряжения, которое «закрывает лампу Л- по анодному току, когда контакты термометра /СГ замыкаются. В анодную цепь лампы Л включена обмотка электромагнитного реле Р, контакты которого включают или выключают спираль электрического нагревателя ЭН, а также
выключают или включают электромагнит ЭМ, последний соответственно закрывает или открывает кран, пропускающий холодную воду в ванну-термостат. Так как через лампу Л течет пульсирующий ток, обмотка реле PI заблокирована конденсатором Ci для устранения «дребезжания якоря реле. При «открытой ламне У включен подогреватель ЭИ, при «закрытой - электромагнит ЭМ. Неоновая лампочка Л2 соединенная с балластным сопротивлением R, сигнализирует о включении подогревателя ЭН. Величина сопротивлений R-i и R подобрана так, что -через замкнутые контакты термометра течет ток, не превышающий 20-30 мка.
Прибор смонтирован на столе-основании 7 (фиг. 3). На уголках 8, скрепляющих ножки, стола, установлена плита 9, на которой смонтирован привод подвижного кольца 10. Привод состоит из электродвигателя 11, эластичной муфты 12 и редуктора 13. Выходной вал редуктора через эксцентрик 14 и тягу 15 посредством проущины и пальца 16 соединен с подвижным кольцом 10. Кольцо установлено на профильных роликах 17, которые обеспечивают свободное его вращение и одновременно фиксируют в нужной плоскости. Ролики установлены на регулируемых планках 18, прикрепленных к плите стола, и закрыты защитными кожухами 19. К подвижному кольцу 10
ваны манометры 21 с реакционными сосудиками /. Одновременно можно установить 12 манометров. При включенном электродвигателе 11 кольцо 10 с манометрами совершает вращательные колебания с частотой 2 гц н амплитудой 40 мм (±5), и содержимое реакционных сосудиков интенсивно взбалтывается. Таким образом, подвижное кольцо и привод образуют механизм взбалтывания реакционных сосудиков.
На уголках 8 установлен щиток управления 22. Электронный блок управления с устройством термостабилизации помещен в корпусе 23. Снизу к плите прикрепляют сменный ламподержатель 24 с источником света 25. На плите 26 установлен вентилятор 27 с вытяжным корпусом 28 для принудительного воздушного охлаждения источника света. Пуско-регулирующие устройства дуговых источников света расположены в кожухе 29. Сверху на плите установлен кожух 30 осветителя, в котором смонтированы желюзи 31 с тягой 32 и ручкой управления 33. На кожухе 30 установлен корпус водяного светофильтра 34 с прозрачным дном 35 и патрубками подвода 36 и слива 37 воды. Между водяным светофильтром и дном ванны термостата распололчен сменный цветной светофильтр 38. Сверху на корпусе водяного светофильтра установлена ванна-термостат 2 с прозрачным дном и системой подвода 39 и слива 40 воды. На двух стойках 41 установлен кронштейн 42, на котором крепятся механическая мешалка, состоящая из электромотора 43 с крыльчаткой 44, термометр 45 с точным отсчетом для визуального контроля температуры ванны, контактный мермометр 3 и электрический нагреватель 4. К электрической сети прибор подсоединяется кабелем 46.
Предмет изобретения
Манометрический прибор для исследования механизма фотосинтеза и дыхания растений, содержащий ванну-термостат для помещения в нее реакционных сосудов, устройст.но для освещения последних и систему стабилизации температуры в ванне, в которую входит контактный термометр, управляющий через реле нагревательным элементом, отличающийся тем, что, с целью повышения точности поддержания в реакционных сосудах заданной температуры, на выходе реле системы стабилизации температуры включен электромагнит унравления краном на трубопроводе подачи холодной воды в ванну, открываемым одновременно с отключением нагревательног:) элемента и наоборот.
Слив
воды
HtttttI
Освеицение
Колодная
Soda
Ф
не.
