Добрый день,
встал вопрос о проектировки криостата. Основная задача, чтобы он выходил на требуемую температуру, для этого принято решение использовать промышленный ПИД контроллер. В качестве нагревателей образца будут использоваться два резистора(10Ом, 30Вт каждый), охлаждаться же он будет от азота. Соответственно, будем управлять температурой путем изменения мощности, подаваемой на резисторы. Подскажите, что за устройство или схема должна усилить сигнал с ПИД контроллера на резисторы? Выход ПИД контролера(ссылка на описание http://kipservis.ru/pribory_owen/reguljato...ury_trm_10.htm).

А какова эта требуемая температура? В принципе, если контроллер умеет работать с термопарой или криогенным терморезистором- никаких проблем нет - на азоте многозонный ПИД ненеужен.
Хотя с другой стороны, если надо работать на разных температурах, а азота жалко- то делали двойную систему управления- пневматическую для грубой установки расхода азота в проточном криостате и точную- с подогревателем.

Самое время озвучить требования к размерам, материалам, температурном диапазоне и коридоре допуска при стабилизации, схеме подвода тепла и холода... И еще много-много всего остального...

В данном случае мы доделываем, старый криостат. Он работал на жидком азоте, соответственно пределы изменения температуры 90..300К желаемая точность 0.2К. Криостат имеет следующее устройство: Дюар, в который наливается азот, в него вставляется цельный медный стержень, по которому распространяется холод к медному диску, на котором находиться подставка для образца. Собственно это подставка сверху закрывается железным колпаком(подставка покрыта диэлектриком). На подставке имеется датчик температуры(платиновый термометр), снизу термопастой приклеены 2 резистора. В криостате иметься клапан для откачки воздуха, под железным колпаком.
ниже прикреплю условную схему криостата
Нажмите для просмотра прикрепленного файла
Обозначения:
1 – рабочая камера; 2 – хладопровод; 3 – разъёмы; 4 – клапан; 5 – образец; 6 - нагрева-тельный элемент; 7 – датчик температуры;

Мой друг делал криостаты на азоте и гелии. Схема была такая, в сосуд Дюара помещался нагреватель, который управляемо испарял азот, что вызывало охлаждение, нагрев происходил за счет излучения и теплопередачи. Помню как им не удавалось получить достаточно высокого вакуума и их научили в охлаждаемую область помещать активированный уголь, который выкачивал остатки воздуха локально.
Криостаты работали очень хорошо.

Криостат имел форму термоса, что позволяло откачать один раз, а затем отсоединять его от вакуумного насоса. При этом доступ к объекту исследования был легким.
Кстати не все объекты перенесут вакуум.

Т.к в системе есть тепловое сопротивление (медный стержень) то схема с нагревателями вполне работоспособна. ТРМ-10 работает с некоторыми датчиками от -200С, так что проблем и с диапазоном небудет. В 0.2 градуса стабильности температруры правда слабо верится (такую точность с трудом на двухканальных лейкшорах получали) но ничто не мешает попробовать.

Вообще задача сейчас сводиться к тому, что нужен управляемый источник постоянного тока: на вход напряжение 0..10В, на выходе ток 0-3.5А
Никто не может подсказать где взять схемку или хоть почитать как подобные вещи разрабатываются?

Это схема из одного ОУ (например LM358), одного NPN (биполярного транзистора) и одного резистора:

https://www.google.ru/search?q=op+amp+curre...it&tbm=isch

К ней естественно нужен стандартный БП, например 100 Вт 24 В. В крайнем случае сойдёт 19-вольтовый от ноутбука или ЖК-монитора.

Понятное дело, рассеивающий 40 Вт транзистор должен быть на соответствующем радиаторе, но для надёжности лучше уменьшать локальные перегревы, поставив параллельно например две таких схемы и на составных (Darlington) транзисторах, тем более что ОУ чаще дешевле за пару в одном корпусе.

Ещё, в данном случае требуется согласовать вход с выходом, т.е. добавить пару резисторов делителя входного диапазона.

http://www.ecircuitcenter.com/Circuits/cur...c1/image002.gif
Вы говорите вот о такой схеме?
То есть таких схемы должно быть 2 и один транзистор заменён на 2?
Я вот только не понимаю, как такая схема настраивается по выходному току, не могли бы вы объяснить?

Да, схема та самая. Составной транзистор снаружи выглядит как одиночный и совпадает по выводам; он просто на порядки снижает ток, потреблямый им от усилителя, ну и тот соответственно гораздо меньше греется.

Операционный усилитель усиливает разность напряжений на его входах. В этой схеме он включён так, что поддерживает эту разность на нуле. Таким образом, напряжение на входе схемы задаёт равное ему напряжение на резисторе датчика тока, т.е. её выходной ток, т.е. по закону Ома.

Это как?

Вы вообще знаете про генераторы Гиацинт? Развожу руками.

Plain
А если использовать 2 схемы, то соответственно вырастет напряжение питания? Потребуется уже не 24 В?

Речь была про две схемы параллельно — в каждой по одному составному транзистору, одному резистору и половине сдвоенного ОУ. Общего для них только два резистора входного делителя.

А вот, что делать с резистором датчика тока, у меня получается, что он должен иметь сопротивление 6Ом при этом на нём будет мощность 24 Вт, не очень ясно как решать эту проблему, только вариант уменьшения задающего напряжения?

Эта схема называется широтно-импульсный модулятор (ШИМ). Глядя на Ваш чертеж, смело предположу, что частота его будет не выше 1 килогерца. И не нужно греть комнату Вашим способом.

Похоже, Вы неисправимо невнимательны. На этот вот раз не вняли нескольким упоминаниям о входном делителе. Посему, я бы рекомендовал Вам вообще отстраниться от решения данной задачи — всё-таки, жидкий азот, что в Вашем случае весьма вероятно означает членовредительство.

Это как? Никогда ни о чем таком не слышала.

Plain
я прекрасно понял про входной делитель, оба раза. Меня интересовал вопрос нет ли другого способа модернизации схемы, чтобы уйти от этого изъяна, возможно например усложнением структуры схемы.

Tanya
А каким вы способом предлагаете?

То есть придётся паять схему Шим модулятора?

В некоторых фабричных регуляторах она уже внутри есть. Дешевые можно купить в Китае.
На выходе обычный супербета транзистор, запитанный от более или менее стабильного импульсного блока питания.
Из магазина или того же Китая.