Термостат Советский патент 1981 года по МПК G05D23/30 

Изобретение относится к .радиоэлектронике и предназначено для термостатирования устройств с высокой чувствительностью к окружающей температуре. Известны устройства для стабилизации температуры в термостатах с использованием термояависимых мостов операционных усилителей, усилителей мощности и обмоток подогрева. При из менении температуры окружающей среды изменяется сопротивление термозависимого сопротивления мостовой схемы на входе операционного ycилитeJШ, сигнал усиливается и на выходе усилителя, в обмотке подогрева изменяет ся мощность, которая регулирует температуру камеры термостатирования til . Наиболее близкой по технической, сущности к предлагаемой является кон струкция термостата, содержащая сосуд Дьюара, камеру термостатирования и электрическую схему терморегулятора 2 . .. . Недостатками известных термостатов являются низкая точность регулирования температуры и недостаточная надежность конструкции. Точность регулирования температуры в камере тер мостатирования при помощи термодатчиков-нагревателей -И нагревателей не превышает 1(1,5-2) С при колебаниях температуры окружающей среды в пределах от -50°С до +50°С. Цель изобретения - повьпиейие точности термостата. Эта цель достигается тем, что термостат, содержащий сосудДьюара и элемент термостатирования с расположенными на нем нагревателем и термо- . датчиком, выход которого подключен ко входу первого усилителя, выходом связанного с нагревателем, содержит второй усилитель, четыре термодатчика-нагревателя и перегородку/ установленную в сосуде Дьюара и делящую его на две камеры, в первой из которых установлен термостатируемый элемент с размещенным на нем первым термодатчиком-нагревателем и второй термодатчик-нагреватель, закрепленный на перегородке, а во второй камере на перегородке установлены третий и четвертый термодатчики-нагреватели, причем вход второго усилителя подключен, к выходу третьего термодатчика-нагревателя, а выход - к выходам первого и второго термодатчиков-нагревателей, а к выходу первого усилителя подключен выход четвертого термодатчика-нагревателя.

На фиг. 1 представлена конструкция термостата г на фиг. 2 - электрическая схема термостата.

Термостат содержит сосуд Дьюара 1, с температурой, ц и тепловым потоком Q. , внутреннюю оболочку 2, первый и второй термодатчики-нагреватели 3 и 4, элемент 5 термостатирования с температурой t и тепловым потоком QJ , третий термодатчик-нагреватель б, термодатчик 7, нагреватель 8 амортизаторы 9, платы 10 и 11, теплоизоляционную пробку 12, электрические выводы 13, четвертый термодатчйк-нагреватель 14, первый усилитель 15, второй усилитель 16, переменные резисторы 17 и 18, перегородку 19.

Термостат работает следующим образом.

В стационарном тепловом режиме соблюдается условие

t... (1)

Чкр. Ч

В динамическом тепловом режиме при изменении на величину t р п- облюдаются условия

,...

(г)

СЬ)

Q.t OaiiQ 7

. Термодатчики-нагреватели 3, 4,6 и 14 закреплены на перегородке 19 и на элементе 5 термостатирования известным способом, например припаяны припоем ПОС-61, и термическое сопротивление между термодатчиками-нагревателями и перегородкой 19 и элементом 5 термостатирования достаточно мало.

При изменении на величину температура на внутренней оболочке2 и на перегородке 19 изменится на величину -л t , а на элементе 5 термостатирования температура изменится на величину -ut, . При этом температура на первом термодатчике-нагревателе 3 изменится на величину -ut , а сопротивление его уменьшится напр;1жение на выходе второго усилителя 16 возрастает, а следовательно, возрастает и мощность, вьвделяемая на третьем и четвертом термодатчикахнагревателях, что приводит к росту температуры на внутренней оболочке 2 и на перегородке 19 на величину + , а следовательно, к повышению температуры на элементе,5 термостатирования на iitjj ; тогда результирующая температура на оболочке 2, перегородке 19 уменьшается на величину

l ipe4l--i. M-lbt«b

а результирующая температура на элементе 5 термостатирования уменьшается на величину

4peJKl-K

Полученная результирующая температура . и i 12ре,ызовет повторное уменьшение сопротивлений третьего .и четвертого термодатчиков-нагревателей 6 и 14 и термодатчика 7, что в свою очередь вызовет увеличениенапряжений на выходе второго и первого усилителей и увеличение выделяемой мощности на оболочке 2 перегородки 19 и элементе 5 тёрмостатирования, а следовательно, и повышение температуры. Этот процесс будет продолхсаться до тех пор, пока температура на элементе 5 термостатирования будет практически равной первоначальной температуре t (;it2peo,. i например равна tO,005c при изменении на ±10°С). Регулировка номинала температуры t и tjj осуществляется известным способом при помощи изменения сопротивлений резисторов 17 и 18. Точность регулирования температуры термостата в элементе 5 термостатирования достигает t (О,005-0,05)с при изменении температуры окружающей

g среды р пределах от -10°С до +50-С.

Формула изобретения

Термостат, содержащий сосуд Дьюара и элемент термостатирования с расположенными на нем нагревателем и термодатчиком, выход которого подключен ко входу первого усилителя, выходом связанного с нагревателем, отличающийся тем, что,с целью повышения точности термостата, он содержит второй усилитель, четыре термодатчика и перегородку, установленную в сосуде Дьюара и делящую

5 его на две камеры, в первой из которых установлен элемент термостатирования с размещенным на нем первым термодатчиком-нагревателем и второй термодатчик-нагреватель, закрепленный на перегородке, а во второй камере на перегородке установлены третий и четвертый термодатчики-нагреватели, причем вход второго усилителя подключен к выходу третьего тере модатчика-нагревателя, а выход - к выходам первого и второго термодатчиков-нагревателей, а к выходу первого усилителя подключен выход четвертого термодатчика-нагревателя. Источники информации,

О принятые во внимание при экспертизе

1.Патент США 3831003, кл. 219-499, опублик. 1974.

2.Патент США 3838248, кл. 219-210, опублик, 1974 (прототип). Т Т У ;w уу-у-уу.-.-VA. /9 Ю ff ipvi./ f fff. i}