194405. lajstromszámú szabadalom • Hőmérsékletszabályozó rendszer termikus átalakulások vizsgálatára
1 194.405 2 különbség képző egységgel, amely példánkban egy K' mméter. A 8 kompenzáló ellenállás csak a megszimmetria érdekében van beiktatva. A 7 hőmérsékletmérő műszer az 1 minta hőmérsékletét méri. A 10 regisztrálón egyszerre követhetők a hőmérsékletváltozások. A példában a 10 regisztráló fényérzékeny papíron regisztrálja a galvanométerek jelét. Ezzel a regisztrálással és kemencével azonban, ahogyan erre már a bevezetőben is utaltunk, nem lehet kellő pontossággal meghatározni a fázisátalakulásokra jellemző hőmérsékleteket. A hiba abból származik, hogy a 4 programszabályozó a 3 kemence hőmérsékletét (2a görbe) az átalakulások megindulása után is egyenletes sebességgel tovább növeli. Ennek következtében a folyamatok nem ideális módon, a hőmérséklet megváltozása nélkül, egy jól definiált hőmérsékleten játszódnak le, hanem egy többé-kevésbé széles hőmérséklettartományban (2b görbe). Ennek következtében az átalakulások a tényleges átalakulási hőméréékletnél 20—100 °C-al magasabb hőmérsékleten fejeződnek be. Még ha el is helyezünk egy 11 határértékkapcsolót, az alapvonaleltolás miatt nem adna a rendszer megfelelő szabályozó jelet. A 2. ábrán látható, hogy ha az ismert DTA készülék által mért 1 minta és 2 referencia anyag közötti hőmérsékletkülönbség jelet használnánk fel a 4 programszabályozóhoz beavatkozó jelként, igen nagy hőmérsékletkülönbségre lehetnek csak szabályozni és több komponens nem is lehetne vele mérhető. A 3. ábrán látható a találmány szerinti kvázi-statikus hőmérsékletszabályozó rendszer egy példakénti kiviteli alakjának a blokkvázlata, ahol az ismert DT görbét használjuk fel visszacsatoló-beavatkozó jelként, de olymódon, hogy a 9 hőmérsékletkülönbség képző egység és a 4 programszabályozó közé egy 13 differenciáló tagot, 15 és 16 határértékkapcsolót és 17 beavatkozó egységet iktatunk. A 4. ábrán a 3. ábrán bemutatott példakénti kiviteli alakhoz tartozó hőmérsékletfüggvények láthatók. A 4. ábrán az egyes görbék a következőket jelölik: 4k görbe a minta hőmérsékletének változását mutatja az idő függvényében. Az ábrán jól látható, hogy a görbének van egy platója, azaz a minta hőmérséklete az átalakulás alatt nem változik 41 görbe a DTA görbe alapvonala ideális esetben, a 4m görbe a DTA alapvonala átalakulás közben, a 4n görbe egy valóságban felvett DTA görbe, a 4o görbe a DTA görbe differenciálhányadosa ideális esetre, azaz 4o = d(41)/dt, 4p görbe az alapvonaleltolódás differenciálhányadosa, azaz 4p = d(4m)/dt, 4r görbe a valóságos DTA görbe differenciálhányadosa, azaz 4r = d(4n)/dt, 4s és 4v görbék a megengedett határértéket jelölik, amelyeket 15 és 16 határértékkapcsolók jelölnek ki. ’la a 4. ábrát megvizsgáljuk, láthatjuk, hogy még abban az esetben is, ha a 3 kemence vagy a hőmérsékletérzékelő rendszer egyéb hibája vagy asszimetriája miatt a DTA görbe 4m alapvonala el is tolódik, ez a differenciálhányadosban (4p görbe) csak igen kis eltolódást eredményez, aminek hatására a mért differenciálhányados még nem esik ki a 15 és 16 határértékkapcsolók által meghatározott hiszterézisből. A találmány szerinti felismerést alkalmazva tehát a DTA jelet egy 13 differenciáló tagra vezetjük és a 13 differenciáló tag kimenő jelét, két 15 és 16 határértékkapcsolón keresztül vezetjük egy 17 beavatkozó egységre, amelynek kimenete a 4 programszabályozóban a 3 kemence fűtését úgy szabályozza, hogy annak hőmérséklete a megadott határok között marad. Mivel a differenciálhányadosban jól értékelhető jelváltozás csak és kizárólag á fázisátalakulás megindulásakor keletkezik, így biztosítva van, hogy maga a fázisátalakulás az, amely a szabályozást elindítja, és fenntartja mindaddig, amíg a fázisátalakulás tart. A példakénti kiviteli alaknál a 15 és 16 határértékkapcsolókat egy-egy fototranzisztor képezi, amelyek a 13 differenciáló tag jelét egy 14 galvanométerről kapják. A 13 differenciáló tag különféleképpen alakítható ki. Ezek közül látható egy-egy példakénti kiviteli alak az 5. és 6. ábrákon. Az 5. ábrán a 13 differenciáló tagot egy 19 ellenállásból és 18 kondenzátorból álló kapcsolás képezi, míg a 6. ábrán bemutatott példakénti kiviteli alaknál a 13 differenciáló tagot egy olyan 20 transzformátor képezi, amelynek 21 primer tekercse van a 9 hőmérsékletkülönbség képző egységre csatlakoztatva, míg a 14 hőmérsékletmérőre van egy 22 szekunder tekercs kapcsolva. A készülék működése a következő: Az ismert DTA készülék körébe a 9 hőmérsékletkülönbség képző egységre egy 13 differenciáló tag van kapcsolva, amely a DTA jelet deriválja. A derivált jel változását egy 14 hőmérsékletmérő műszer, példánkban egy galvanométer méri és jelzi. A galvanométer fényjelének útjába van két 15 és 16 határértékkapcsoló, példánkban két fototranzisztor elhelyezve, mégpedig a nyugalmi helyzetnek megfelelő alapvonal (40) két oldalára szimmetrikusan. A két 15 és 16 határértékkapcsoló működteti a 17 beavatkozó egységet, amely a 4 programszabályozóhoz van csatlakoztatva. Mindaddig, amíg a fázisátalakulás az 1 mintában meg nem indul, a 14 hőmérsékletmérő, példánkban a galvanométer, jele a két fototranzisztor közötti tartományban van, és a 4 programszabályozó a 3 kemence hőmérsékletét az előre megadott egyenletes sebességgel (pl. 1—10 °C/perc) változtatja, azaz növeli. Amikor az 1 mintában endoterm átalakulás indul meg, a 14 hőmérsékletmérő működésbe hozza a 16 határértékkapcsolót, ez pedig a 17 beavatkozó egységet, és a 17 beavatkozó egység a 3 kemence fűtését a 4 programszabályozóval olymódon változtatja, hogy a 3 kemence fűtőáramát csökkenteni kezdi. A 14 hőmérsékletmérő jele ezt érzékelve, visszatér a 15 és 16 határértékkapcsolók által meghatározott hiszterézistartományba. Csökken a hőmérséklet, és az átalakulás gyorsulásból lassulásba megy át. Ez a szabályozási periódus néhány másodpercet vesz csupán igénybe, és számtalanszor megismétlődhet az átalakulás befejeztéig. Miután az átalakulás befejeződött, a 4 programszabályozó ismét a megadott módon változtatja tovább a 3 kemence hőmérsékletét. Ha az átalakulás nem endoterm, hanem exoterm, akkor először a 15 határértékkapcsoló fog működésbe lépni. A 15 és 16 határértékkapcsolóknak a nullhelyzettől való távolságának (4s és 4v) az állításával lehet az 1 minta és a 2 referenciaanyag hőmérsékletek közötti különbség növekedésének, illetve csökkenésének a gyorsulását, azaz az átalakulás sebességét befolyásolni. A 7. ábrán a találmány szerinti hőmérsékletszabályozó rendszer egy további példakénti kiviteli alakja látható, ahol a 9 hőmérsékletkülönbség képző egység két pár 15 és 16, illetőleg 34 és 35 határértékkapcsolóval van működtető kapcsolatban. Ezzel a rendszerrel a 9 hőmérsékletkülönbség képző egységről működ5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 4
