SU1661731A1 - Thermostating device - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к электротехническим системам и может быть использовано в радиоэлектронной аппаратуре дл  прецизионного термостатировани  радиоэлементов. Цель изобретени  - повышение точности термостатировани  в разборных термостатах путем настройки температурного пол  и сокращение времени настройки. Термостатирующее устройство, содержащее регулирующий блок, исполнительный блок и неразборный термостат с датчиком температуры, дл  обеспечени  указанного результата исполнительный блок выполнен в виде одинаковых секций нагревателей или охладителей, размещенных вдоль рабочей камеры и распределительного узла на транзисторах по числу секций нагревателей или охладителей и группах переменных резисторов, обеспечивающих распределение мощностей в секци х нагревателей и охладителей с целью совмещени  стабильной температурной зоны с местом расположени  термостатируемого объекта. 3 ил.The invention relates to electrical systems and can be used in electronic equipment for precision thermostatic control of radio elements. The purpose of the invention is to improve the accuracy of thermostating in folding thermostats by adjusting the temperature field and reducing the tuning time. A thermostatic device containing a regulating unit, an executive unit and a non-separable thermostat with a temperature sensor, to ensure the specified result, the executive unit is made in the form of identical sections of heaters or coolers placed along the working chamber and distribution node on transistors according to the number of sections of heaters or coolers and groups of variable resistors providing power distribution in sections of heaters and coolers in order to combine a stable temperature zone from ohm the location of the temperature-controlled object. 3 il.

Description

Изобретение относитс  к электротехническим системам и может быть использовано в радиоэлектронной аппаратуре дл  прецизионного термостати- ровани  радиоэлементов.The invention relates to electrical systems and can be used in electronic equipment for precision thermostatting of radio elements.

Цель изобретени  - повышение точности термостатировани  в неразборных термостатах путем настройки температурного пол  и сокращение времени настройки.The purpose of the invention is to improve the accuracy of thermostating in non-separable thermostats by adjusting the temperature field and reducing the tuning time.

На фиг. 1 изображена схема термо- статирующего устройства (частный случай дл  четырех секций)f на фиг.2 и 3 - графики распределени  температуры вдоль рабочей камеры.FIG. Figure 1 shows a diagram of a thermostatic device (a special case for four sections) f in Figures 2 and 3 are graphs of temperature distribution along the working chamber.

Термостатирующее устройство содержит регулирующий блок 1, исполнительный блок 2, неразборный термостат 3, рабочую камеру 4, датчик 5 температуры, теплоизол ционный кожух 6, секции нагревател  или холодильника 7 (охладитель) исполнительного органа, распределительный узел 8, который состоит из транзисторов 9, первых переменных резисторов 10, второго переменного резистора 11, привода 12 настройки и резисторов 13.The thermostatic device contains a regulating unit 1, an executive unit 2, a non-separable thermostat 3, a working chamber 4, a temperature sensor 5, a heat insulating casing 6, a section of a heater or a refrigerator 7 (cooler) of the executive body, a distribution node 8, which consists of transistors 9, first variable resistors 10, the second variable resistor 11, the drive 12 settings and resistors 13.

Устройство работает следующим образом .The device works as follows.

После включени  источника питающего напр жени  управл ющий сигнал с термодатчика 5 поступает на вход регулирующего блока 1, который реОЭ ОЭAfter turning on the power supply source, the control signal from the temperature sensor 5 is fed to the input of the regulating unit 1, which is RERO OE

1one

0000

гулирует мощность в исполнительном блоке 2. Вначале идет нагрев термостата 3 до рабочей температуры. В этом режиме мощность в нагревателе или хоподильнике имеет максимальное значение.the power in the executive unit 2 is gulled. At first, the thermostat 3 is heated to the operating temperature. In this mode, the power in the heater or thresher has the maximum value.

При достижении рабочего значени  температуры в термостате 3 наступает режим регулировани . В этом режиме в нагревателе или холодильнике 7 мощность уменьшаетс  до значени  Wp, необходимого дл  поддержани  в термостате 3 заданной температуры.When the temperature reaches the operating temperature in the thermostat 3, the regulation mode begins. In this mode, in the heater or in the refrigerator 7, the power is reduced to the value of Wp necessary to maintain the set temperature in the thermostat 3.

В случае равномерного распределе- ни  мощности регулировани  W вдоль боковой поверхности камеры 4, т.е. когда в каждой из секций 7 выдел ют равные мощности W- Wp/n (i 1,2, ...,п), одномерное распределение тем пературы в термостате по координате описываетс  следующим выражением:In the case of a uniform power distribution, the control W along the side surface of chamber 4, i.e. when in each of sections 7 equal powers W-Wp / n (i 1,2, ..., p) are allocated, the one-dimensional temperature distribution in the thermostat along the coordinate is described by the following expression:

1one

TC +- 3 82shpLP - 1 „илт„л А Wp  TC + - 3 82shpLP - 1 "Ilt" l A Wp

(1)(one)

8,eight,

shL|3shL | 3

-ch-ch

pLppLp

ъврvr

чг chg

где Т - температура окружающей среды,where T is the ambient temperature,

g ., g „ - теплопотери через торцовые поверхности термостата,g., g „- heat losses through the end surfaces of the thermostat,

Oi - коэффициент теплоотдачи с боковой поверхности камеры,Oi is the heat transfer coefficient from the side surface of the chamber,

р - относительна  координатаp - relative coordinate

x/L, x / L,

P,L, tf,P, L, tf,

Х - периметр, длина, площадь поперечного сечени  и теплопроводность материала рабочей камеры. X is the perimeter, length, cross-sectional area and thermal conductivity of the material of the working chamber.

На фиг. 2 представлено семейство кривых распределени  температуры Т(п) вдоль термостата, полученных экспериментально при различных температурах окружающей среды Тс (- 7, 25, 58°С). Из графиков видно, что при изменении температуры окружающей среды Тс измен етс  и распределение температуры вдоль термостата Т(т - кривые А,В,С. Однако, как видно, имеетс  область возле точки с координатой г где при изменении температуры окружающей среды Тс температура камеры 4 измен етс  незначительно , т.е. имеетс  стабильна  зона. .При размещении объекта термостатиро- вани , например кварцевого резонатора , в данной области, обеспечиваетFIG. Figure 2 shows a family of temperature distribution curves T (p) along a thermostat, obtained experimentally at various ambient temperatures Tc (- 7, 25, 58 ° C). It can be seen from the graphs that as the ambient temperature changes, Tc also changes the temperature distribution along the thermostat T (t is the A, B, C curves. However, as can be seen, there is an area near the point with coordinate g where, when the ambient temperature changes, Tc 4 varies only slightly, i.e. there is a stable zone. When placing a thermostatic object, such as a quartz resonator, in this area, it provides

„ „

, Q Q

5five

00

3535

55 55

4545

5050

с  наивысша  точность термостати- ровани , т.е. в этом случае получаетс  наименьша  температурна  нестабильность частоты кварцевого генератора. Из-за разброса теплофизических характеристик элементов термостата не всегда объект термостатировани  оказываетс  установленным в стабильной зоне, что приводит к увеличению температурной нестабильности. Поэтому необходимо перемешать стабильную зону вдоль термостата так, чтобы ее можно было установить в месте расположени  объекта термостатировани . Эта задача решаетс  за счет неравномерного распределени  мощности обогрева W вдоль камеры 4. В этом случае измен етс  распределение температуры, а при изменении температуры окружающей среды Тс измен етс  и местоположение стабильной зоны О . Таким образом, перераспредел   мощность в секци х нагревател  или холодильника 7, осуществл етс  регулировка местоположени  стабильной зоны.with the highest thermal accuracy, i.e. in this case, the least temperature instability of the frequency of the quartz oscillator is obtained. Due to the variation in the thermophysical characteristics of the thermostat elements, the thermostatting object is not always installed in a stable zone, which leads to an increase in temperature instability. Therefore, it is necessary to mix a stable zone along the thermostat so that it can be installed at the location of the temperature-controlled object. This task is solved due to the uneven distribution of the heating power W along chamber 4. In this case, the temperature distribution changes, and with a change in the ambient temperature Tc, the location of the stable zone O also changes. Thus, the redistribution of power in the sections of the heater or refrigerator 7 is adjusted by the location of the stable zone.

Регулировка производитс  следующим образом. Исход  из требовани  совмещени  стабильной зоны с местоположением объекта термостатировани , из выражени  (1) дл  распределени  температуры определ ютс  величины мощностей в секци х нагревател  или холодильника 7 как мощности , выдел емые в точках Л; нагревател , соответствующих координатам средних точек каждой из секций. Требуемые мощности в секци х устанавливаютс  распределительным узлом 8. Исход  из расчетных данных, подбирают такое наличие средних точек первых и второго переменных резисторов 10 и 11. при которых режимы транзисторов 9 обеспечивают расчетные величины мощности в секци х нагревател . Секционное изготовление нагревател  или холодильника не может обеспечивать плавное непрерывное изменение мощности вдоль камеры в соответствии с выражением (1), и за счет разброса геометрических и теплофизи- ческих параметров элементов термостата 3 не удаетс  обеспечить точное совпадение стабильной зоны с. местоположением объекта термостатировани . Дл  точной настройки совмещени  стабильной зоны с объектом термостатировани  оси первых и втоporo переменных резисторов подсоеди- н ютс  к единому механизму 12 вращени . В этом случае вращением 12 механизма измен етс  соотношение мощностей в секци х нагревател  7 так, что при увеличении мощности в секци х с одного конца камеры уменьшаютс  в секци х нагревател  к другому концу камеры. Сумма мощностей, рассеиваемых в секци х нагревател , при этом остаетс  равной мощности регулировани  гThe adjustment is as follows. Based on the requirement of combining a stable zone with the location of the temperature-controlled object, from the expression (1) for temperature distribution, the values of powers in sections of the heater or cooler 7 are determined as the powers released at points L; heater, corresponding to the coordinates of the midpoints of each of the sections. The required powers in the sections are set by the distribution node 8. Based on the calculated data, the presence of midpoints of the first and second variable resistors 10 and 11 is selected. At which the modes of the transistors 9 provide the calculated values of the power in the heater sections. Sectional fabrication of a heater or a refrigerator cannot ensure a smooth continuous change of power along the chamber in accordance with expression (1), and due to the scatter of the geometric and thermal parameters of the elements of thermostat 3, it is not possible to ensure an exact match of the stable zone c. the location of the object temperature. To fine-tune the alignment of the stable zone with the object of thermostating, the axes of the first and second variable resistors are connected to a single rotation mechanism 12. In this case, the rotation 12 of the mechanism changes the power ratio in the sections of the heater 7 so that with increasing power in the sections from one end of the chamber decreases in the sections of the heater to the other end of the camera. The sum of the power dissipated in the sections of the heater, while remaining equal to the power regulation g

т е- 2LW, wp и УСЛОВИЯ тепловогоt e- 2LW, wp and thermal conditions

. i-1 г. i-1 g

оаланса дл  стационарного режима тер- balance for stationary mode

мостабилизации сохран ютс .the stabilization is preserved.

II

Предлагаемое устройство не требует разборки аппаратуры при настройке, что позвол ет повысить точность тер- мостатировани  в термостатах неразборной конструкции за счет изменени  распределени  температуры вдоль термостата , осуществлением перераспределени  мощности в секци х нагревате- л  или холодильника путем взаимозависимого выбора рабочих точек транзисторов , включенных между секци ми нагревател  или холодильника и выходом терморегул тора, переменными резис- торами, оси вращени  которых подсоединены к единому механизму вращени . За счет исключени  из технологического процесса операции демонтажа сокращаетс  врем  настройки термостата с нескольких часов до несколь- ких минут и повышаетс  надежность аппаратуры .The proposed device does not require disassembling the equipment when adjusting, which makes it possible to increase the thermostatting accuracy in thermostats of the nonseparable structure by changing the temperature distribution along the thermostat, realizing the power redistribution in the heater or refrigerator sections by interdependent selection of the working points of the transistors connected between the sections heater or cooler and thermostat output, variable resistors, whose rotation axes are connected to a single rotation mechanism no. By eliminating the dismantling operation from the process, the thermostat setting time is reduced from several hours to several minutes, and the equipment reliability is increased.

Claims (1)

Формула изобретени Invention Formula Термостатирующее устройство, содержащее регулирующий блок, исполнительный блок и незарборный термостат, включающий рабочую камеру с подключенным к входу регулирующего блока датчиком температуры, снабженную теплоизол ционным кожухом, отличающеес  тем, что, с целью повышени  точности термостатировани  в неразборных термостатах и сокращени  времени настройки, исполнительный блок выполнен в виле одинаковых секций нагревателей или охладителей, размещенных вдоль рабочей камеры и распределительного узла на транзисторах по числу секций нагревателей или охладителей и группах переменных резисторов, ,причем один из выводов коллекторно-эмиттерной цепи транзисторов подключен к выходу регулирующего блока, а другой - к соответствующей секции нагревател  или охладител  исполнительного блока, базы транзисторов попарно соединены между собой через переменные резисторы первой группы, средние выводы переменных резисторов предыдущей группы соединены с крайними выводами соответствующих переменных резисторов последующей группы, а средний вывод последнего переменного резистора подключен к выходу реглирую- щего блока, при этом средние выводы всех переменных резисторов кинематически соединены с общим, приводом настройки .A thermostatic device containing a regulating unit, an executive unit and a non-selective thermostat that includes a working chamber with a temperature sensor connected to the input of the regulating unit, equipped with a heat insulating casing, characterized in that, in order to improve the accuracy of thermostatic control in non-separable thermostats and reduce set-up time, the executive unit made in the drive of identical sections of heaters or coolers placed along the working chamber and distribution node on transistors by the number of seconds Heaters or coolers and groups of variable resistors, one of the conclusions of the collector-emitter circuit of the transistors connected to the output of the regulating unit, and the other to the corresponding section of the heater or cooler of the executive unit, the bases of the transistors are pairwise interconnected through variable resistors of the first group the conclusions of the variable resistors of the previous group are connected to the extreme conclusions of the corresponding variable resistors of the subsequent group, and the average output of the last variable res stories connected to the output regliruyu- present block, the averages of all conclusions variable resistors kinematically connected to a common, adjustment drive. J 6J 6 fflfiWWWXAfflfiWWWXA -Ргс/п-Pgs / p teJteJ 5д°С5d ° C tокр г5°С S-7°Ctкр г5 ° С S-7 ° C totp r- 7Vtotp r- 7V 1one