Рис. 2.8. Автомат по разливу жидкостей
Это решение для любых упаковочных автоматов.
Задача 2.9. Мощный транзистор
Условие задачи
Неидеальность ключевых свойств мощных транзисторов и диодов являются причиной потерь электрической энергии, которая разогревает полупроводниковый прибор, ухудшая тепловой режим его работы. Как быть?
Разбор задачи
ПП1: Необходимо улучшить тепловой режим транзисторного (диодного) ключа в электроаппаратуре, в которую он устанавливается.
ПП2: Необходимо исключить перегрев силового транзистора.
В формулировке ПП2 показывается улучшение, какое качество нужно улучшить, а в ПП2 – нежелательный эффект (НЭ) – перегрев транзистора.
Это по существу изобретательская ситуация.
Устранение указанного административного противоречия может осуществляться путем:
– создания нового транзистора или
– применения радиатора, который улучшает тепловой режим работы транзистора, но увеличивает габариты аппаратуры.
В первом направлении необходимо проводить серьезную научно-исследовательскую и опытно-конструкторскую работу (НИОКР). Это занимает много времени и средств. Поэтому из изобретательской ситуации мы выбираем второй путь – изобретательский.
ПТ: Противоречие между температурой и габаритами или потерями энергии (мощности) и габаритами.
Улучшение теплоотвода приводит к необходимости увеличения площади радиатора, а снижение габаритов радиоаппаратуры требует уменьшения площади радиатора.
ПС: Площадь радиатора должна быть маленькой, чтобы радиоаппаратура была малых габаритов, и большой, чтобы улучшить отвод тепла.
Решение задачи
Такое противоречие можно разрешить:
В структуре, например, путем ее изменения.
1. На радиаторе делают ребра. Общая площадь радиатора увеличивается (увеличивается теплообмен), а габариты аппаратуры не увеличиваются и даже могут быть уменьшены. Ребра делают игольчатыми, чтобы еще больше увеличить площадь радиатора (площадь теплообмена).
Рис. 2.9. Радиатор для транзистора
2. Лепестки радиатора делают с эффектом памяти формы – из никелида титана – нитинола (а. с. 958 837). При нормальной температуре лепестки прижаты к транзистору, а при повышении температуры за пределы допустимой, они отгибаются, увеличивая площадь теплоотвода. Это разрешение противоречивых свойств не только в структуре, но и по условию (превышение температуры) или можно считать, что это разрешение во времени (во время превышения температуры).
3. Можно присоединить к транзистору элемент Пельтье, который будет охлаждать транзистор.
В пространстве
Радиатор вместе с транзистором размещают на наружной стенке блока, как это сделано в измерительных приборах: цифровых вольтметрах и частотомерах.
Рис.