Устройство для термостатирования Советский патент 1974 года по МПК G05D23/30 

1

Изобретение относится к области теилотехники п радиотехники и может быть исиользовано для терыостатироваипя небольших объектов.

Известны устройства для термостатирования, в которых датчиком температуры и иагревателел служит сегнетоэлектрический элемеит, питаемый от источника переменного тока.

Однако для таких термостатов характерны сложность источника питания, низкий к.и.д., что связано с высокими рабочими частотами сегнетоэлектрическпх резонаторов (100- 3000 Мгц). Габариты п вес источника питания микротермостата во много раз больше термостатируемого объема. Необходимый для питания СВЧ-генератор мондностыо в несколько ватт почти невыполним на полупроводниках п делается на лампах.

Предлагается устройство для термостатирования, работаюш,ее в режиме резонансной автотермостабплизацип с нагревом от генератора переменного тока, в котором для уироще- пя блока питания и повышения к.п.д. Laгpeвaтeльный элемеит представляет собой пьезоэлектрический резонатор с большим положительным температурным коэффициентом частоты (ТКЧ).

Собственная частота пьезоэлектрического резонатора составляет сотин килогерц, п частота пита1 1я термостата синжается таким

образом до 100 кгн. Для доиолнительного улучшения термостабилпзации задаюнип генератор источника питания делают с большим отрицательны.м , ставя в коитур сегнетоэлектрический конденсатор или иьезоэлемсит. Для устранения располяризации ирн работе па наиболе чувствительном участке температур вблизи точки Кюрн на пьезоэлектрический )езоиатор подается иостоянное смен.1,,ее напряжеине.

Схема предлагаемого ycTpoiicTiui показаиа иа чертеже.

Устройство для термостатирования содерЖ1ГГ нагревательный элемент - резонатор / сферической, цилиндрической или другой подходяшей формы, внутри которого находится термостатируемый объем. Резонатор изготовлен из поляризованной сегнетоэлектрпческой керамики с большим ТКЧ, например титаиата бария. Блок питаиня включает усилитель 2 мощиости и генератор 3. выполненные на транзисторах. Генератор содержит термочувствительный элемент 4, нанрпмер пьезоэлектрпческий резонатор плн сегнетоэлектрпческнй конденсатор, благодаря которому его частота уменьшается с ростом температуры, т. е. нротивоположио изменению частоты резоиатора /. С усилителя 2 мош,ности на резонатор / подается также постоянное смеп1аю1цее ианряжение, поддерживаюшес остаточную поляр;;зацпю сегметокерамики при работе вблизи точки Кюри. Резонатор 1 установлен в теплоизоляционный кожух.

Работа термостата основана на завнснмостн собственной частоты пьезоэлектрического резонатора от температуры.

Температура пьезоэлектрического резонатора повышается до устаповленпя теплового равновеспя, когда подводимая мощность переменпого тока сравняется с рассеиваемым теплом, При этом собственная частота пьезоэлектрического резонатора должна быть несколько выше частоты пнтання. С понижением окружаюпдей температуры частота пьезоэлектрического резонатора ввиду положительного ТК.Ч умепьшается, приближаясь к частоте пнтання. Так как поглоидаемая пьезоэлектрическим резонатором мощность завпспт от частоты питания резопансно, то она нрн этом возрастает, повысив темнературу резонатора. Аналогнчно ноБышенпе окружающей температуры ведет к сннжепню рассепваемой в резопаторе мощности и HOHH/iceHjno его температуры. Во впутрепнем объеме резонатора температура изменяется в сотпн раз слабее изменения внещней температуры. Прн установке в контуре задающего генератора 3 термочувствнтельного элемента 4 пронсходпт дополпптельное повышенне стабильиоетп температуры внутри резонатора (нанрнмер. с попижением окружаюп,ей

температуры частота генератора повышается, приближаясь к собственной частоте резонатора, что ирпводит к увелнчепню мощности потерь и нагреву резонатора).

При объеме в иесколько кубических сант 1метров, частота пьезорезонатора составляет около 100 кгц.

Предлагаемое устройство для термостатнроваиня может использоваться для термостатированпя отдельных узлов радиоанпаратуры, для получения эталонных темиератур в пзмерптельной техпнке п т. д.

Предмет и з о б р е т е н н я

Устройство для термостатирования, содержаи1ее тенлоизоляциоиный кожух, внутри которого расположен нагревательный элемент, соединенный с генератором переменного тока, отличающееся тем, что, с целью упрощения устройства 11 повыщенпя к.п.д., в устройство введен усплитель мощности, выход которого подключен к нагревательному элементу пз еегнетокерампки с точкой Кюрп вблизи рабочей температуры, а вход подключен к генератору переменного тока, температурный коэффнциент частоты которого протнвоположен температурному коэффпцненту частоты нагревательного элемента.