Спосіб програмного контролю трансформації діапазону опору вакуумного випарника
Номер патенту: 83074
Опубліковано: 10.06.2008
Автори: Денисенко Олександр Іванович, Денисенко Сергій Олександрович, Калінушкін Євген Павлович
Формула / Реферат
Спосіб програмного контролю трансформації діапазону опору вакуумного випарника при багатократних використаннях, що включає керування електрорушійною силою джерела живлення з сталим внутрішнім опором за допомогою комп'ютера, одночасні виміри напруг UT на активному елементі випарника і Un на з'єднаному послідовно з ним термостабілізованому електричному опорі, який відрізняється тим, що при кожному використанні випарника з початковою температурою Т0 його активного елемента вмикають джерело живлення і одночасно вимірюють напруги і
в момент вмикання, а також напруги UTi і Uni в наступні послідовні моменти часу, визначають плинні температури за формулою
, фіксують температуру переходу через максимум добутку
і визначають відносну зміну опору активного елемента для кожної температури при послідовних його використаннях відношенням відповідних їм зафіксованих температур.
Текст
Спосіб програмного контролю трансформації діапазону опору вакуумного випарника при багатократних використаннях, що включає керування електрорушійною силою джерела живлення з сталим внутрішнім опором за допомогою комп'ютера, одночасні виміри напруг UT на активному елементі вмикання, а також напруги UTi і Uni в наступні послідовні моменти часу, визначають плинні темпеUTi Un 0 - UT0 ратури за формулою Ti = T0 , фіксуUT0 (Uni - UTi ) Винахід відноситься до техніки керування і регулювання температури з використанням електричних засобів, зокрема до способів програмного керування температурою об'єкта по заданій програмі, і може бути ефективно використаний наприклад при багатократних використаннях таких термічних пристроїв, як електричні нагрівачі підкладок для вакуумної конденсації матеріалів і вакуумні випарники матеріалів. Відомий спосіб програмного регулювання гріючої потужності, що підводиться до об'єкта, у якому формується програма зміни температури об'єкта, виміряється температура об'єкта, формується східчаста потужність, що гріє, задаються інтервали часу нагрівання [А.С. СССР №1464147, МПК 5 G05D23/24, опубл. 07.03.89. Бюл. №9]. В цьому способі враховується можливість зміни кількості матеріалу, що гріє, або зміни його теплофізичних характеристик. Недоліком цього способу є те, що для реалізації програмної зміни температури необхідно мати великий масив коефіцієнтів пропорційності. При зміні кількості матеріалу, що гріє, або зміні його теплофізичних характеристик масив коефіцієнтів пропорційно збільшується. Найбільш близьким до заявленого по сукупності ознак є спосіб регулювання температури через керування енерговиділенням на активних елементах забезпечуючих пристроїв при синтезі наноструктур у вакуумі, що спирається на визначення і урахування відношення опору електронагрівача до внутрішнього опору джерела живлення [Денисенко O.I., Денисенко С.О. "Особливості і діагностичні критерії енерговиділення забезпечуючих пристроїв при синтезі наноструктур" / Теорія та методика навчання математики, фізики, інформатики: Збірник наукових праць. - Кривий Ріг, Видавничий відділ НМетАУ, 2006, - Т.2], в якому інформативними факторами, що визначають інтенсивність енерговиділення в активному елементі нагрівача, є величини прикладеної до нього електричної напруги, а також електричної напруги на послідовному з'єднанні зовнішнього термостабілізованого резистора і активного елемента нагрівача. До причин, що перешкоджають досягненню зазначеного нижче технічного результату при реа 0 ( 0 ) (19) UA (11) 83074 (13) C2 ють температуру переходу через максимум добутку UTi (Uni - UTi ) і визначають відносну зміну опору активного елемента для кожної температури при послідовних його використаннях відношенням відповідних їм зафіксованих температур. 3 83074 лізації відомого способу, прийнятого за прототип, відноситься відсутність контроля зміни властивостей активного елемента унаслідок зміни кількості матеріалу, що гріє, або зміни його теплофізичних характеристик в процесі експлуатації при багатократних використаннях. Такі зміни властивостей активного елемента в процесі експлуатації найбільш вірогідні для випарників, проявляються в зміні їх теплофізичних властивостей під впливом, наприклад рекристалізації в результаті дії температури, випаровування матеріалу, і можуть мати наслідком значну похибку визначення температури на основі температурної залежності опору матеріалу активного елемента. В основу винаходу поставлена задача підвищення точності визначення температури активного елемента випарника шляхом забезпечення оперативності вимірювання і урахування зміни його властивостей при багатократних використаннях. В пропонованому способі програмного контролю трансформації діапазону опору вакуумного випарника при багатократних використаннях, що включає комп'ютерні керування електрорушійною силою джерела живлення з сталим внутрішнім опором, одночасні виміри напруг UТ на активному елементі випарника і Un на послідовному його з'єднанні з термостабілізованим електричним опором, згідно з винаходом при кожному використанні випарника з початковою температурою Т 0 його активного елемента вмикають джерело живлення і одночасно вимірюють напруги UT і Un в момент 0 0 вмикання, а також напруги UTi і Uni в наступні послідовні моменти часу, визначають плинні темпеUTi Un 0 - UT0 ратури за формулою Ti = T0 , фіксуUT0 (Uni - UTi ) ( ) ють температуру переходу через максимум добутку UTi (Uni - UTi ) і визначають відносну зміну опору активного елемента для кожної температури при послідовних його використаннях відношенням відповідних їм зафіксованих температур. Перелік ілюстрацій і пояснення до них. На Фіг. наведені розрахункові залежності гріючих (лінії 1-7) і розсіюваних активним елеменом вакуумного випарника (лінії 8-10) потужностей Р (нормованих на однакову для всіх фіксовану величину потужності Рmах), від відношення RT/r опору активного елемента RT (при температурі Т) до внутрішнього опору r джерела живлення. Лінії 8-10 відповідають наступній добірці значень відношення RT/r: 8 - 0,5, 9 - 0,3, 10 - 0,15, де R0 - величина опору активного елемента при початковій температурі (до першого вмикання струму). Лініями 1-7 подано залежності від відношення rt/г величин гріючих потужностей Р (нормованих на максимальну) при сталих електрорушійних силах джерела живлення, що відповідають зменшенню величини електрорушійної сили Е з кроком 1 В від Е = 9 В (лінія 1) до Е = 3 В (лінія 7). Діапазони можливих значень відношень RT/r, що відповідають однаковому температурному діапазону активного елемента випарника для залежностей 8-10, позначені лініями 8’-10’, розташованими під віссю RT/r. 4 Стан активного елемента вакуумного випарника в довільний момент часу може бути відображений на полі графіка Фіг. точкою у координатах відносної потужності і відношення опору активного елемента до внутрішнього опору джерела живлення. На Фіг. точки А, В, В1 і В2 розташовані на одній вертикалі, що визначається величиною RTo/r, точки С, С1 і С2 розташовані на іншій вертикалі, яка відповідає умові RT = r. Пропонований спосіб програмного контролю трансформації діапазону опору вакуумного випарника може бути здійснено у такій послідовності. Стан випарника з початковою температурою Т0 його активного елемента до першого вмикання струму відображений на полі графіка Фіг. точкою А. Вмикають струм через вакуумний випарник. Для цього, використовуючи комп'ютерний канал керування, перемиканням, наприклад від Е = 0В до Е = 7 В (лінія 3 на Фіг.) збільшують електрорушійну силу джерела живлення і одночасно вимірюють напруги UT на активному елементі вакуу0 много випарника і Un на послідовному його 0 з'єднанні з термостабілізованим електричним опором відразу після перемикання (в точці В на Фіг.), а також напруги UTi і Uni в наступні послідовні моменти часу. (Аналогічно можуть бути розглянуті, наприклад, перемикання до Е = 8 В (лінія 2) і відповідні точки В і (а потім С1) на Фіг., або перемикання до Е = 9 В (лінія 1) і відповідні точки В2 (а потім С 2)). Для кожного наступного послідовного моменту часу температура може бути визначена за формулою: UTi Un 0 - UT0 , Ti = T0 (1) UT0 (Uni - UTi ) ( ) одночасно може бути програмне розраховане чисельне значення добутку: UТі(Uni-UTi). (2) Формула (1) отримана з використанням однозначності функціональної залежності опору метала від температури, а також закона Ома для частини кола. З урахуванням в першому наближенні залежності опору метала (наприклад молібден, вольфрам) активного елемента вакуумного випарника від температури як лінійної [Бушок Г.Ф., Левандовський В.В., Півень Г.Ф. Курс фізики. Книга І,- Київ, Либідь, 2001, С. 266], запишемо вирази, які характеризують зв'язок опору активного елемента випарника з його температурою в різні моменти часу: R, = aТ,1 і R0 = aТ0 (3) де a - коефіцієнт пропорційності, R0 - початковий опір активного елемента випарника до вмикання струму, R1 - опір активного елемента в і-й момент часу після вмикання струму, Тi і Т0 - температури, виміряні в градусах Кельвіна. Для температур, при яких проявляються нелінійності в залежності опору метала від температури [Є.С. Поліщук Методи та засоби вимірювань неелектричних величин. - Львів, «Львівська політехніка», 2000, С. 147-149], формули (3) можуть 5 83074 бути відповідно ускладнені, що при збереженні однозначності функціональної залежності опору метала від температури не впливає на суть і послідовність дій наведеного прикладу реалізації пропонованого способа програмного контролю трансформації діапазону опору вакуумного випарника при багатократних використаннях. Відповідно до закона Ома для частини електричного кола, що складається з послідовного з'єднання активного елемента випарника з термостабілізованим електричним опором Rсt, мають місце співвідношення: UT UT i 0 Ri = і R0 = (4) Ii I0 а також Un - UT U - UTi 0 0 Ii = ni і I0 = . (5) Rct Rct З співвідношень (3) з урахуванням формул (4) і (5) може бути отримана формула (1). Добуток (2), який характеризує теплову потужність Рi: UT (Uni - UTi ) i Pi = UTi Ii = , (6) Rct що виділяється на активному елементі випарника в і-й момент часу, досягає максимального значення при умові R T = r (в точці С і інших точi RT = 1 на Фіг.). r Звернемо увагу на те, що при забезпеченні сталості величини електрорушійної сили Е, що діє на послідовно з'єднаних опорах RT і r, повна виділювана на них потужність обернено пропорційна сумі цих опорів, а коефіцієнт корисної дії, що характеризує частку перетворення повної потужності в теплову, виділювану на опорі нагрівача RT, нелінійно залежить від відношення опорів RT/r. Це приводить до формування максимуму (що відповідає умові RT = r) в залежності гріючої потужності Р від відношення RT/r. Порівнюючи чисельні значення відношення (2), які розраховані для послідовних моментів часу, знайдемо момент часу k = і, який відповідає максимуму відношення (2), і зафіксуємо відповідну йому температуру Tk = Ti, розраховану по формулі (1). При наступних використаннях цього випарника по знайдених аналогічним чином температурах Т L активного елемента, що відповідають переходам через максимум відношення (2), кількісно визначимо (на підставі однозначності залежності опору метала від температури) зміну опору R 0 холод ках вертикалі L 6 ного активного елемента (в порівнянні з його величиною R 0 , зафіксованою при попередньому k використанні випарника) через відношення зафіксованих температур: R0 L T = k , (7) TL R0 k Для виводу співвідношення (7) спочатку перепишемо формули (3) для температур і опорів активного елемента випарника відносно L - го і k - го переходів через максимум відношення (2): RL = aТL і Rk = aТk (8) а також для початкової температури і відповідних їй початкових опорів активного елемента випарника: R0 L = aT0 і R0 k = aTk , (9) з яких отримаємо вирази: T T RL = L R0 L , і Rk = k R0 k (10) T0 T0 Враховуючи, що температури Тk і ТL визначалися відповідно при умовах Rk = r і RL = r, де r внутрішній опір джерела живлення, з співвідношень (10) випливає формула (7). Відслідковування з використанням співвідношення (7) відносної зміни опору активного елемента випарника при багатократних використаннях ґрунтується на порівнянні температур, виміряних в моменти збігу чисельних величин опору активного елемента випарника із сталою величиною внутрішнього опору джерела живлення. Для лінійної залежності опору активного елемента вакуумного випарника від температури співвідношення (7) визначають зміну опору випарника для кожної його температури, починаючи з Т0. Для порівняння на Фіг. Лініями 8’-10’ наведені діапазони можливих значень відношень RT/r, що відповідають однаковому температурному діапазону активного елемента випарника для залежностей 8-10, які розташовані в напрямку зменшення відношення R0/r ( 8 - 0,5, 9-0,3, 10 - 0,15), де R0 величина опору активного елемента при початковій температурі Т0 (до першого вмикання струму). При проявах суттєвої нелінійності в залежності опору метала активного елемента від температури, з урахуванням цієї нелінійності аналогічно можуть бути визначені зміни при різних використаннях величини опору активного елемента для початкової температури, а через них встановлені трансформації кожної точки діапазону опору вакуумного випарника при багатократних використаннях. 7 Комп’ютерна верстка В. Клюкін 83074 8 Підписне Тираж 26 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601
ДивитисяДодаткова інформація
Назва патенту англійськоюMethod for programmed control of transformation of resistance range of vacuum evaporator
Автори англійськоюDenysenko Oleksandr Ivanovych, Denysenko Sergii Oleksandrovych, Kalinushkin Yevhen Pavlovych
Назва патенту російськоюСпособ программного контроля трансформации диапазона сопротивления вакуумного испарителя
Автори російськоюДенисенко Александр Иванович, Денисенко Сергей Александрович, КалинушкинЕвгений Павлович
МПК / Мітки
МПК: G05D 23/20, G05D 23/19
Мітки: діапазону, трансформації, випарника, спосіб, контролю, програмного, опору, вакуумного
Код посилання
<a href="https://ua.patents.su/4-83074-sposib-programnogo-kontrolyu-transformaci-diapazonu-oporu-vakuumnogo-viparnika.html" target="_blank" rel="follow" title="База патентів України">Спосіб програмного контролю трансформації діапазону опору вакуумного випарника</a>
Попередній патент: Спосіб програмного визначення стану електронагрівача
Наступний патент: Електрод для первинних, вторинних літієвих джерел струму та суперконденсаторів і спосіб його виготовлення
Випадковий патент: Лікування назальних поліпів (варіанти) за допомогою інгібітора н+, к+ -атфази, фармацевтична композиція на його основі