Термоанемометрический преобразователь

 

ТЕРМОАНЕМОМЕТРИЧЕСКИЙ ПРЕ- , . ОБРАЗОВАТЕЛЬ, содержащий источник питания, соединенный с первым токопсф водом термоанемометрического датчика с чувствительным элементом в виде биметаллической пластины, второй токоподвод которого соединен с первым резистором, отличаю ts и и с я тем, что, с целью увеличения быстродействия и упро4цения преобразователя, в него введены второй резистор, ключ, генератор импульсов и элементов И-НЕ, первый вход которого соединен с вторым токо подводом те1 1оанемометрического дат чика и через первый резистор с входом ключа и вторым резистором, выход которого подключен к выходу ключа, второй вход которого соединен с выходом генератора импульсов и вторым входом элемента И-НЕ.: g /

O% СИЗ,, СОНИ СОВЕТСНИХ

OIIWNt

РЕСПУБЛИН

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

fIO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН к вто еиае СаидатЕЛьСтаМ

3(Я) 0 01 Р 5 12 (21) 2989822/18-10 (22) 30. 09. 80

;(46). 15.07.83. Бюл. В 26 (72) A.Ñ. Патлах и Л.A..Äåíüãèíà (71) Уфимский авиационный институт им. Орджоникидзе (53) 532.575.7(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

В 636537, кл. G 01 P 5/12, 1977.

2. Авторское свидетельство СССР

9 634211, кл. G 01 Р 5/12, 10.05.77 (прототип). (54)(57) ТЕРИОАНЕМОМЕТРИЧЕСКИЙ ПРЕ-, ОБРАЗОВАТЕЛЬ, содержащий источник питания, соединенный с первым токопсЩводом термоанемометрического датчика с чувствительным элементом в виде биметаллической пластины, второй токоподвод которого соединен с первым резистором, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью увеличения быстродействия и упрощения преобразователя, в него введены второй резистор, ключ, генератор импульсов и элементов И-НЕ, первый вход которого соединен с вторым токо". подводом термоанемометрического дат". чика и через первый резистор с входом ключа и вторым резистором, выход которого подключен к выходу ключа, второй вход которого соединен с вы-ходом генератора импульсов и вторым входом элемента И-НЕ. Я

1029083

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано при измерениях параметров (скорость, давление, состав ) газовых и жидких сред.

Известен термоанемометрический 5 преобразователь, содержащий термоане мометрический датчик с чувствительным элементом в виде биметаллической пластины, включенный последовательно с резистором в электрическую цепь 10 источника питания, цепь управления которого через интегратор соединена с выходом схемы измерения длительности импульса, вход которой сое- . динен с резистором P1 ). 15

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является термоанемометрический преобразователь, содержащий источник питания, соединеннный с первым токоподводом термоанемометрического датчика с чувствительным элементом в виде биметаллической пластины, второй токоподвод которого соединен с первым резистором f2).

Недостатки известного преобразователя — малое быстродействие,. связанное с необходимостью преобразования частотного сигнала, поступающего с датчика в постоянное напряжение, управляющее источником питания, 30 а также сложность, прскольку измери ;тель частоты следования импульсов и. управляемый источник питания являются сложными устройствами.

Цель изобретения - увеличение 35 быстродействия и упрощение термоанемометрического преобразователя.

Поставленная цель достигается тем, что в термоанемометрический преобразователь, содержащий источник питания, соединенный с первым токоподводом термоанемометрического датчика с чувствительным элементом в виде биметаллической пластины, второй токоподвод которого соединен с 45 первым резистором, введены второй резистор, ключ, генератор импульсов и элемент И-НЕ, первый вход которого соединен с вторым токоподводом термоанемометрического датчика и через первый резистор с входом ключа и вто- 50 рым резистором, выход которого подключен к выходу ключа, второй вход которого соединен с выходом генератора импульсов и вторым входом элемента .И-НЕ. 55

На фиг. 1 представлена блок-схема преобразователя; на фиг. 2 - временные диаграммы его работы.

Термоанемометрический преобразователь состоит из чувствительного 60 элемента в виде биметаллической пластины 1, неподвижно соединенного с первым токоподводом 2 и контактирующего с вторым токоподводом,3 закреп-.. ленным в державке 4. Токоподводы 2 и

3 подключены к источнику..5 питания через резисторы б и 7. Ключ 8 подключен параллельно второму резистору 7.

Выход генератора 9 импульсов подключен к второму управляющему входу ключа 8 и второму входу элемента

И-НЕ 10, первый вход которого подключен к второму токоподводу 3. Выход элемента И-HE 10 является выходом тер. моанемометрического преобразователя.

Термоанемометрический преобразователь работает следующим образом.

Под действием тока 3 равного

R +P +R где Н вЂ” сопротивление биметалличесп кой пластины 1;

R — сопротивление первого реЬ зистора б;

R — сопротивление второго ре1 зистора 7;

0 — напряжение источника 5 питания, биметаллическая пластина 1 разогревается. Величина тока выбирается такой, чтобы при любых параметрах окружающей среды не происходило отрыва биметаллической пластины 1 от второго токоподвода 3. Поскольку цепь источника 5 питания не разорВана, на первый вход Элемента И-НЕ 10 поступает напряжение, снимаемое с последовательно соединенных резисторов б и 7. Поэтому на выходе элемента И-НЕ 10 сигнал отсутствует. При поступлении импульса с генератора 9 импульсов на управляющий вход ключа

8, этот ключ замыкается и закорачивает второй резистор.7.

Длительность импульсов, поступающих с генератора 9 импульсов, выбирается из условия Опт мин г +- отр мс кс где t = const - длительность импульГ сов на выходе генератора 9 импульсов;

tî мин MHHHMcLJIhHOe вр остывания (до момента восстановления контакта с вторым токоподводом 3 ) би-. металлической пласти ны 1; р макс — максимальное время отрыва (потеря контакта с вторым токоподводом 3 ) биметаллической пластины 1 с момента прихода импульса с генератора 9 импульсов.

Поскольку до момента прихода импульса с генератора 9 импульсов биметаллическая пластина 1 уже была разогрета током 1„ то

tOcT мин )7 tOTp макс

Период следования импульсов на выхо1029083 де генератора 9 импульсов выбирается из.условия

Тг 7z нс4тРмсФкс+ биост маркс где Т = const - период следования импульсов на выходе генератора 9 импульcoa; щ „ — максимальное время нагрева (до момента отрыва . биметаллической пластины 1; 10

Остмдкс- максимальное время остывания (до момента восстановления контакта с вторым токоподводом 3) би-. 5 металлической пластины 1.

При закорачивании второго резистора 7 ток разогрева биметалличесной пластины 1 резко увеличивается и становится равным

О

2 р (2

Под действием тока 32 биметаллическая пластина 1 дополнительно разогреваетая и теряет контакт с вторым токоподводом 3, что приводит к разрыву цепи источника 5 питания. На первом входе, элемента И-НЕ 10 сигнала нет, а на втором входе появляется импульс с выхода генератора 9 им- 30 пульсов, поэтому сигнал на выходе элемента И-НЕ 10 отсутствует. В момент окончания действия импульса с выхода генератора 9 импульсов на обоих входах элемента И-НЕ 10 сигнал отсутствует, а на выходе появляется импульс. Длительность импульса на выходе элемента И-НЕ 10 зависит от времени остывания t биметалличесост кой пластины 1. Время остывания биметаллической пластины 1 ! ойределяется постоянной времени биметаллической пластины и от тока разогрева не зависит.

Постоянная времени

mc

Н где с — удельная теплоемкость материала биметаллической пластины 1 °

- постоянная времени.биметаллической пластины 1;

m — масса биметаллической плас1)

Н вЂ” коэффициент рассеяния биме.таллической пластины 1, зависит от величины коэффициента рас-. сеяния Н, являкицейся функцией иссле" дуемого параметра, .например скорости движения среды.

Следовательно, постоянная времени i oïðåäåëÿåòñÿ параметрами контроли» руемого .потока.

В момент остывания .биметаллической пластины 1 (в момент восстановления контакта с вторым токоподводом

3 } замыкается цепь источника 5 питания и на первом входе элемента

И-НЕ 10 появляется сигнал, что приводит к пропаданию сигнала на выходе элемента И-HE 10.

Таким образом, на выходе термоанемометрического преобразователя появляется широтно-модулированный сиг-. нал. Период следования импульсов постоянен и равен Т „ = Тz —— const, а длительность импульсов (t

1У фиг. 2) зависит от параметров измеряемого потока.

Быстродействие термоанемометрического преобразователя увеличилось в

50- 100 раз за счет того, что измере ние параметра среды производится эа один период следования импульсов, поступающих:с,генератора импульсов.

Термоанемометрический преобразователь значительно проше прототипа, так как для его реализации требуется на 40% меньше аппаратурных затрат.

1029083

Составитель E. Сыс

Техред О,Неце Корректор A. Ференц

Редактор С. Лисина

Заказ 4968/42 Тираж 873 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4