Устройство для контроля и регулирования температуры

 

Изобретение относится к автоматике и может быть использовано для контроля и регулирования криогенных температур. Цель изобретения - повышение точности о+гч поддержания температуры при снижении уровня помех. Устройство содержит последовательно соединенные термочувствительный мост 1, операционный усилитель 4, усилитель 5 мощности, силовой транзистор 6 и нагреватель 8, размещенный в зоне 3 криостатирования. В устройство введены стабилизатор напряжения, резистивный делитель 9 напряжения, подключенный параллельно нагревателю, шунтирующий конденсатор 13, Введение в устройство билизатора 7, резистивного делителя 9 напряжения , шунтирующего конденсатора 13 позволяет повысить точность регулирования температуры и снизить уровень помех на нагревателе и, следовательно в зоне криостатирования . 1 ил. СО С

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (5!)5 G 05 D 23/19

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ

-с

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4767953/24 (22) 08.12.89 (46) 07.10.92. Бюл, М 37 (71) Научно-производственное обьединение микрокриогенной техники (72) А.И.Сафронова (56) 1. Авторское свидетельство СССР

N- 1124267, кл. G 05 D 23/24, 1984. . 2. Авторское свидетельство СССР

N. 941961, кл. G 05 D 23/19, 1982, (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ И РЕГУЛ И РОВАН И Я ТЕМПЕ PATYP Ы (57) Изобретение относится к автоматике и может быть использовано для контроля и регулирования криогенных температур.

Цель изобретения — повышение точности, Ы2„„1767483 А1 поддержания температуры при снижении уровня помех. Устройство содержит последовательно соединенные термочувствительный мост 1, операционный усилитель 4, усилитель 5 мощности. силовой транзистор

6 и нагреватель 8, размещенный в зоне 3 криостатирования. В устройство введены стабилизатор напряжения, резистивный делитель 9 напряжения, подключенный параллельно нагревателю, шунтирующий конденсатор 13, Введение в устройство стабилизатора 7, резистивного делителя 9 напряжения, шунтирующего конденсатора 13 позволяет повысить точность регулирования температуры и снизить уровень помех на нагревателе и, следовательйо в зоне криостатирования. 1 ил.

1767483

Изобретение относится к информационно-измерительной технике и может быть использовано в устройствах для контроля и регулирования температуры в зоне охлаждения микрокриогенных систем.

Известно устройство для регулирования температуры (1), содержащее трансформатор с двумя встречно включенными обмотками, подключенными к датчику и задатчику температуры через выпрямитель и к входам операционного усилителя с обратной связью непосредственно, усилитель мощности на транзисторе, нагреватель, делители напряжения, конденсаторы и интегральный стабилизатор напряжения, подключенный выводом для выключения внешним сигналом через первый делитель напряжения к выходу операционного усилителя.

Недостатком этого устройства является ограниченная область применения ввиду того, что через усйлитель мощности и йагре ватель протекает импульсный TQK прямоугольной формы, Регулирьвайие мощности, выделяемой на нагревателе, и, следовательно, регулиро",) ваййе температуры в зоне криостатирования пpovicxoäèò за счет изменения длительности импульсов. тока. Такой принцип регулированйя неприемлем в том слу ча е, кбгда-чувствительные к пом ехам элементы устайавливаются в непосредственйой близости от нагревателя. Наиболее близким по технической сущности к заявляемому является пропорциональный регулятор температуры (2). Он

Содержит термочувствительный мост, основной усилитель постоянного тока, к выходу которого подключен нагреватель, разделительный конденсатор. дополнительный усилитель, задатчик опорного на. пряжения, а также включенные последовательно и подключенные к выходу дополнительного усилителя амплитудный детектор, элемент сравнения, вторым входом связанный с выходом задатчика опорного напряжения, и управляемый делитель напряжения, выход которого соединен с управляющим входом основного усилителя.

Недостатки этого устройства следующие: недостаточная точность поддержания температуры ввиду изменения напряжения на нагревателе при изменении напряжения питающей сети в широком диапазоне (примерно в 1,5 раза от минимального до максимального значения); недостаточная передача переменной составляющей напряжения с нагревателя в широком диапазоне частот из-за ограниченной величины емкости разделительного конденсатора и, следовательно, недостаточное снижение уровня помех на нагревателе.

Целью изобретения является повышение точности поддержания температуры в зоне криостатирования, снижение уровня помех на нагревателе и, следовательно, в зоне криостатирования.

Цель достигается тем, что в устройство для контроля и регулирования температуры, содержащее последовательно соединенные термочувствительный мост, операционный усилитель, усилитель мощности, последовательно соединенные силовой транзистор и нагреватель, введены стабилизатор напряжения (142Ен2Б), который одним выводом подключен к средней точке резистивного делителя напряжения, а другим выводом 13 — к базе основного транзистора; резистивный делитель напряжения, подключенный параллельно нагревателю; шунтирующий конденсатор, включенный между базой силового транзистора и средней точкой делителя.

На чертеже изображена принципиаль25 ная схема устройства.

Устройство содержит термочувствительный мост 1, одно из плеч которого зашунтировано полупроводниковым криогенным термопреобразователем 2, рас30 положенным в зоне 3 криостатирования, Последовательно с мостом включены операционный усилитель 4 (микросхемы 140УД7), усилитель 5 мощности. На базу силового транзистора 6 подается выходное напряже35 ние с интегрального стабилизатора 7. Последовательно с силовым транзистором 6 подключен нагреватель 8, параллельно которому подключен делитель 9 с верхним 10 и нижним 11 плечами.

40 Устройство работает следующим образом.

При включении микрокриогенной системы и, следовательно, устройства для контроля и регулирования температуры в зоне

45 криостатирования температура +(25- 10) С, сопротивление полупроводникового криогенного термопреобразователя 20 — 30 Ом.

Напряжение+(27 )В подается на кон50 такты 4, 16 относительно контакта 8 интегрального стабилизатора 7. Напряжение на нижнем плече делителя больше 1,8 В, т.к. транзистор 12 усилителя 5 мощности открыт (1,8  — напряжение внутреннего источника

55 опоры интегрального стабилизатора, См.

Аналоговые и цифровые интегральные схемы,/Под ред. С.В.Якубовского. M. Сов, радио, 1979). Напряжение на нагревателе равно нулю.

1767483

Составитель А, Сафронова

Техред M.Ìoðãåíòàë Корректор М, Петрова

Редактор

Заказ 3548 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб„4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул.Гагарина, 101

При понижении температуры в зоне криостатирования до 80 - 1 К сопротивление полупроводникового криогенного термопреобразователя увеличивается до 10-20 кОм, транзистор 12 усилителя мощности закрывается, напряжение на нижнем плече делителя уменьшается, силовой транзистор

6 открывается и через нагреватель течет ток, При изменении напряжения питающей сети от 24 до 34 В, при изменении температуры в зоне криостатирования от 79 до 81 К изменяется напряжение на нагревателе и, следовательно, на делителе. Сигнал об изменении температуры в зоне криостатирования поступает на нижнее плечо 11 делителя с выхода операционного усилителя. Напряжение со средней точки делителя подается на контакт 12 интегрального стабилизатора 7. Кроме того, при пульсациях в сети в диапазоне от 20 Гц до 25 кГц делитель с шунтирующим конденсатором 13 обеспечивает обратную связь по переменному току в указанном диапазоне частот.

При увеличении напряжения питающей сети или при увеличении амплитуды пульсации питающей сети, или при изменении температуры в зоне криостатирования до (80+ 1) К напряжение на нагрузке — нагревателе увеличивается, сигнал, поступающий на базу силового транзистора, изменяет сопротивление перехода коллектор — эмиттер транзистора (увеличивает), падение напряжения на переходе увеличивается, а на нагрузке — нагревателе уменьшается и поддерживается постоянным, постоянной поддерживается и температура в зоне криостатирования, При уменьшении напряжения питающей сети или при уменьшении амплитуды

10 пульсаций питающей сети, или при изменении температуры в зоне криостатирования до (80 — 1) К. сопротивление перехода коллектор — эйиттер силового транзистора уменьшается, падение напряжения на пере15 ходе уменьшается, а напряжение на нагревателе увеличивается и поддерживается постоянным, постоянной поддерживается и температура в зоне криостатирования.

Предлагаемое устройство осуществляет

20 контроль температуры в зоне криостатирования при пОдключении к выходу операционного усилителя 4 измерительного прибора, предварительно проградуированного в единицах температуры.

25 Формула изобретения

Устройство для контроля и регулирования температуры, содержащее последовательно соединенные термочувствительный мост, операционный усилитель, усилитель

30 мощности, последовательно соединенные силовой транзистор и нагреватель. о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью повышения точности при снижении уровня помех, оно содержит стабилизатор напряжения, резистивный де35 литель напряжения и шунтирующий конденсатор, при этом резистивный делитель напряжения подключен параллельно нагревателю и связан выходом с управляющим входом стабилизатора напряжения и через

40 шунтирующий конденсатор с входными электродами силового транзистора, связанного с выходом стабилизатора напряжения, управляющий вход которого подключен к выходу усилителя мощности.