Манометрический прибор для исследования механизма фотосинтеза и дыхания растений

Манометрический прибор для исследования механизма фотосинтеза и дыхания растений

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

!

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

IK АВТОРСКОМУ СВИДЕ|ЕЛЬСТВУ

22I413

Союз Соеетскйх

Соииалистич е ских

Республик

Зависимое от авт. свидетельства №

Заявлено 07.IX.1966 (№ 1101726/30-15) с присоединением заявки №

Приоритет

Опубликовано 01 VII.1968. Бюллетень № 21

Дата опубликования описания 14.Х.1968

Кл. 45|, 7/00

МПК А Olg

УДК 631.5: 541.144.7 (088.8) Комитет по hera изобретений и открйТИЙ при Совете Мййистрое

СССР

Авторы изобретения

К. М. Сытник, Л. О. Эйнор, Л. Л. Второв-Каревский, Е. Ф. Рыбалка и В. И. Рябцев

Институт ботаники AH Украинской ССР и Экспериментальноконструкторские мастерские при Институте физиологии им. А, А. Богомольца

Заявитель

МАНОМЕТРИЧЕСКИЙ ПРИБОР ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ

МЕХАНИЗМА ФОТОСИНТЕЗА И ДЫХАНИЯ РАСТЕНИЙ

Известны манометрические приборы для исследования механизма фотосинтеза и дыхания растений, содержащие ванну-термостат для помещения в нее реакционных сосудов и устройство для освещения последних. Кроме того, обязательным элементом данных приборов является система стабилизации температуры воды в ванне. Обычно она содержит нагревательный элемент и контактный термометр, управляющий его включением. Работа этих приборов основана на следующем принципе.

Если температура в реакционных сосудах (т. е. в сосудиках манометров, содержащих исследуемые объекты) по условиям опыта должна быть выше температуры помещения, то вода в ванне-термостате подогревается электрическим нагревателем, который включается контактным термометром через электромагнитное реле. В промежутки времени между включением нагревателей вода в ванне-термостате охлаждается путем естественного теплообмена с окружающим воздухом.

Так как объем воды в ванне-термостате велик (десятки литров), а разность температур воды и окружающего воздуха мала (не больше десяти градусов), то вся система обладает очень большой тепловой инерцией (десятки минут) . Мощный источник света, требуемый для получения высоких (порядка 20000 лк) освещенностей реакционных сосудиков, является для ванны термостата дополнительным подогревателем вследствие поглощения интенсивного светового потока водой, а также прямой теплопередачей путем конвекции, теплопроводности деталей прибора и т. д. Благодаря большой инерционности системы термостабилизации мощный осветитель должен оставаться включенным достаточно долго (в течение нескольких часов), чтобы ванна-термостат достигла установившегося теплового режима, что является необходимым условием стабильности температуры. Периодическое включение и выключение (речь идет об отрезках времени порядка 5 — 30 л ин) мощного осветителя или изменение величины светового потока при регулировке освещенности нарушает установившийся тепловой режим ваннытермостата, вследствие чего заданная температура не может выдерживаться с достаточной точностью. Кроме того, при такой системе термостабилизации невозможно получить температуру в реакционных сосудиках ниже температуры помещения. Если температура в сосудиках по условиям опыта должна быть ниже температуры помещения, то в ванну-термостат помещают змеевик, по которому пропускают охлаждающую жидкость с температурой ниже требуемой по условиям опыта.

Рабочая температура поддерживается, как и

30 в предыдущем случае, периодическим влия221413 нием нагревателей. Следовательно, инерционность системы термостабилизации оказывается такой же большой.

В данном приборе система термостабилизации изменена, а именно: благодаря включению на выход реле электромагнита управления краном на трубопроводе подачи холодной воды в ванну одновременно с выключением нагревателя происходит подача в ванну порции холодной воды. При этом охлаждение значительно ускоряется и инерционность системы термостабилизации значительно снижается.

Благодаря же этому обстоятельству становится возможным применить и источник света, сохраняя высокую точность (0,015 С) поддержания рабочей температуры в ванне-термостате.

На фиг. 1 приведена блок-схема системы термостабилизации; на фиг. 2 — электрическая схема; на фиг. 3 — конструктивное выполнение прибора (вид сбоку).

Прозрачные стеклянные сосудики 1 с исследуемыми объектами помещены в воду ванны-термостата 2. Они могут освещаться снизу через прозрачное дно ванны. Для исключения температурных градиентов вода в ванне интенсивно перемешивается механической мешалкой (не показана). Температура воды в ванне, контролируемая визуально термометром высокой точности, определяет температуру исследуемых объектов в реакционных сосудиках. В ванну помещен контактный термометр 8, который служит датчиком температуры для блока управления 6. Вода в ванне-термостате может подогреваться электрическим нагревателем 4 или охлаждаться впуском порции холодной воды через кран 5 с электромагнитным управлением.

Работает система термостабилизации следующим образом.

Ванну-термостат заполняют холодчой водой, а контактный термометр выставляют на заданную рабочую температуру, которая должна быть выше температуры воды в ванне.

Так как при этом контакты термометра 8 разомкнуты, блок управления 6 включает нагреватель 4, а кран 5 держит закрытым, что препятствует поступлению холодной воды в ванну. При достижении температурой воды заданного значения контакты термометра 8 замыкаются. Блок управления при этом сигнале выключает нагреватель 4 и открывает кран 5, через который в ванну начинает поступать холодная вода. Температура воды в ванне понижается, и контакты термометра 8 опять размыкаются, вызывая срабатывание блока управления, который прекращает доступ в ванну холодной воды и включает нагреватель 4.

Таким образом, температура воды в ванне-термостате колеблется около заданного значения.

Благодаря принудительному охлаждению и нагреванию воды в ванне-термостате тепловая инерция всей системы значительно уменьшается. Следовательно, температура в ванне не успевает значительно отклониться от заданного

4 значения при воздействии таких внешних факторов, как, например, включение или выключение интенсивного освещения. При такой системе термостабилизации амплитуда колебаний температуры воды в ванне около заданного значения почти полностью определяется чувствительностью контактного термометра 8,. которая, в свою очередь, зависит от величины тока через его контакты. Высокая чувствительность контактного термометра достигается только в том случае, если ток через контакты термометра не превышает 100 мка. Поэтому в блок управления 6 введено «электронное реле», обеспечивающее работу системы при токе через контакты термометра около 20 — 30 мка.

Значение минимальной рабочей температуры определяется, как следует из вышеизложенного, температурой холодной воды, поступающей в ванну-термостат. Описываемый прибор рас 0 считан на водопроводную воду, которая обычно имеет температуру 10 — 14 С. В случае необходимости воду, поступающую в ванну-термостат, можно охлаждать пропуская ее через змеевик, помещенный в тающий лед.

Электронное реле (фиг. 2) собрано на лампе Л, накал которой питается от понижающего трансформатора Тр,. Цепь R 5> R< С служит источником отрицательного напряжения, которое «закрывает» лампу Л, по анодному току, когда контакты термометра КТ замыкаются. В анодную цепь лампы Л включена обмотка электромагнитного реле Рь контакты которого включают или выключаютспираль электрического нагревателя ЗН, а также выключают или включают электромагнит ЗМ, последний соответственно закрывает или открывает кран, пропускающий холодную воду в ванну-термостат. Так как через лампу Л течет пульсирующий ток, обмотка реле Р за4О блокирована конденсатором С> для устранения «дребезжания» якоря реле. При «открытой» лампе Л включен подогреватель ЗН, при

«закрытой» вЂ” электромагнит ЭМ. Неоновая лампочка Л соединенная с балластным сопротивлением R:, сигнализирует о включении подогревателя ЗН. Величина сопротивлений R и R4 подобрана так, что через замкнутые контакты термометра течет ток, не превышающий

20 — 30 мка.

Прибор смонтирован на столе-основании 7 (фиг. 3). На уголках 8, скрепляющих ножки стола, установлена плита 9, на которой смонтирован привод подвижного кольца 10. Привод состоит из электродвигателя 11, эластичной муфты 12 и редуктора 18. Выходной вал редуктора через эксцентрик 14 и тягу 15 посредством проушины и пальца 16 соединен с подвижным кольцом 10. Кольцо установлено на профильных роликах 17, которые обеспечивают свободное его вращение и одновременно фиксируют в нужной плоскости. Ролики установлены на регулируемых планках 18, прикрепленных к плите стола, и закрыты защитными кожухами 19. К подвижному кольцу 10

65 прикреплены планки 20, на которых смонтиро221413

Хооодчао — дода ваны манометры 21 с реакционными сосудиками 1. Одновременно можно установить 12 манометров. При включенном электродвигателе

11 кольцо 10 с манометрами совершает вращательные колебания с частотой 2 гц и амплитудой 40 мм (+ 5), и содержимое реакционных сосудиков интенсивно взбалтывается. Таким образом, подвижное кольцо и привод образуют механизм взбалтыванпя реакционных сосудиков.

На уголках 8 установлен щиток управления

22. Электронный блок управления с устройством термостабилизации помещен в корпусе 28.

Снизу к плите прикрепляют сменный ламподержатель 24 с источником света 25. На плите

26 установлен вентилятор 27 с вытяжным корпусом 28 для принудительного воздушного охлаждения источника света. Пуско-регулирующие устройства дуговых источников света расположены в кожухе 29. Сверху на плите установлен кожух 80 осветителя, в котором смонтированы желюзи 81 с тягой 82 и ручкой управления 83. На кожухе 80 установлен корпус водяного светофильтра 84 с прозрачным дном

85 и патрубками подвода 86 и слива 87 воды.

Между водяным светофильтром и дном ванны термостата расположен сменный цветной светофильтр 88. Сверху на корпусе водяного светофильтра установлена ванна-термостат 2 с прозрачным дном и системой подвода 89 и слиьа 40 воды. На двух стойках 41 установлен кронштейн 42, на котором крепятся механическая мешалка, состоящая из электромотора

43 с крыльчаткой 44, термометр 45 с точным отсчетом для визуального контроля температуры ванны, контактный мермометр 8 и электрический нагреватель 4. К электрической сети прибор подсоединяется кабелем 46.

Предмет изобретения

Манометрический прибор для и следования механизма фотосинтеза и дыхания растений, содержащий ванну-термостат для помещения в нее реакционных сосудов, устройство для освещения последних и систему стабилизации температуры в ванне, в которую входит контактный термометр, управляющий через реле нагревательным элементом, от.шчающийсл тем, что, с целью повышения точности поддержания в реакционных сосудах заданной температуры, на выходе реле системы стабилизации температуры включен электромагнит управления краном на трубопроводе подачи холодной воды в ванну, открываемым одновременно с отключением нагревательног» элемента и наоборот.

221413 редактор Б. Б. Федотов

Текред Р. М. Новикова Корректор В. В. Крылова

Типография, пр, Сапунова, 2

Заказ 2840/17 Тираж 530 Поди испое

ЦНИИПИ Комитета по делам пзобрстеппй и открытий при Совете Министров CC(P

Москва, Центр, пр. Серова, д. 4