Инфранизкочастотный генератор треугольных импульсов

 

Союз Советских

Социалистических

Республик

<,741430 (б1) Дополнительное к авт. свид-ву

Р (22) Заявлено 251077 (21) 2542186/18-21 с присоединением заявки ¹ (23) Приоритет

Опубликовано 150630. Бюллетень № 22

Дата опубликования описания 150680

Н 03 К 4/06

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий (53) УДК 621. 373..3(088.8) (72) Авторы изобретения

М.Г. Вердиев и Б.И. Зельцер (71) Заявитель (54 ) ИНФРАНИЗКОЧАСТОТН61Й ГЕНЕРАТОР ТРЕУГОЛЬН61Х

ИМПУЛЬСОВ

Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано в аналоговой и медицинской технике, электронике, сейсмологии для настройки и снятия частотных характеристик аппаратуры и при моделировании.

Известен генератор треугольных импульсов, содержащий операционный усилитель, входы которого через резистивные делители соединены с источником напряжения смещения, а в цепь обратной связи включен времязадающий управляемый элемент, выполненный из конденсатора и полупроводникового элемента (1).

Недостатком известного генератора является малая длительность импульсов. 20

Наиболее близким техническим решением к данному изобретению является генератор синусоидальных колебаний инфранизких частот, содержащий времязадающий и релейный элемен- 25 ты, времязадающий элемент выполнен инерционным в виде трубчатого электронагревателя насаженного на гильзу, в которой с одной стороны рас,положены стержень с радиатором, а

" другой — накопитель тепловой энергии с термодатчиками релейного элемента и выходного сигнала (21.

Недостатком известного генератора является малые пределы регулировки частоты.

Цель изобретения — расширение пределов регулировки частоты, а также увеличение длительности выходных .импульсов.

Поставленная цель достигается тем, что в инфранизкочастотном генераторе треугоЛьных импульсов, содержащем усилитель постоянного тока, в цепь обратной связи которого последовательно включены пороговый элемент с релейной характеристикой и времязадающий элемент, времязадающий элемент выполнен в виде термоэлектрической батареи, коллекторы холодных спаев которой соединены с радиатором через тепловое сопротивление, а два термодатчика включены дифференциально и расположены соответственно на радиаторе коллекторов горячих спаев и в-! тепловом сопротивлении термоэлектрической батареи.

Термоэлектрическая батарея выполнена двухкаскадной.

741430

На фиг; 1 представлен времязадающий элементу иа фиг. 2 - принципиальная электрическая схема генератора; на фиг. 3 — временная диаграмма выходного импульса.

Времяэадак(щий элемент выполнен в виде термоэлектрической батареи 1, состоящей из полупроводниковых термоэлементов Р(+) и n (-) типов.

Коллектор 2 холодных спаев соединен с радиатором 3 посредством теплового сопротивления 4, а коллектор 5 горячих спаев соединен с радиатором 6. На радиаторе 6 и тепловом сопротивлении 4 расположены термодатчики 7 и 8. Термодатчики 7 и 8 соединенные дифференциально, подклю- 15 чены через усилитель 9 постоянного тока к пороговому элементу 10, содержащему блок питания 11, электронные реле 12, 13, нагруженные на реле 14, 15. В режиме охлаждения при пропусканищо через термоэлетрическуЮ батарею 1 постоянного по величине и направлению тока перепад температур горячих и хо,лодных .спаев возрастает во времени экспоненциально 25 ьт= ат „(т-exp(- a)) где аТ то — максимально возможный для данной конкретно термоэлектрической батареи при данной величине то- ЗО ка перепад температур. с — постоянная времени термоэлектрической, время.

При t « cp ; получаем

3S

Таким образом, при условии, что «го (фиг. 3) (.(Т растет линейно.

Термодатчики 7 и 8 преобразуют d T в @ напряжение, имезняющееся линейно в укаэанном интервале времени. Это напряжение поступает на вход порогового элемента 10, где сравнивается с напряжением задатчика длительности импульса. При равенстве их 15 величины пороговый элемент 10 через блок питания 11 изменяет полярность и величину протекающего через термоэлектрическую батарЕю 1 тока. При этом термоэлектрическая батарея 1 59 переходит в режим нагрева и h T начинает уменьшаться по зкспоненциаль ному закону: ат ьг EKD(-

Наш для данной термоэлектричес-3 кой батареи и для данного тока перепад температур в режиме нагрева; постоянная временитермо-, батареи в режиме нагрева. 65

При условии 1« 1 что можно считать, (т.д „;к„ где дч ать,„а„.

=сопЫ н то-есть, при условии, что 1„« г„, (фиг. 3) 6 Т линейно уменьшается. Термодатчики 7 и 8 преобразуют этот перепад в линейно уменьшающееся напряжение U вых. При h T=O, т. е. при вых-О пороговый элемент 10 переводит термоэлектрическую батарею 1 в режим охлаждения, начиная формировать тем самым следующий импульс.

Условием симметричности импульса, т. е. с(»=о» (фиг. 3) является равенство Ко=Кн, где Ко — коэффициент охлаждения, Кн — коэффициент нагрева.

Реализация этого условия достигается выбором определенных величин тока термоэлектрической батареи в режимах охлаждения и нагрева. Увеличение времени 1„и без нарушения линейности достигается тем, что на коллекторы холодных спаев 2 термоэлектрической батареи 1 помещено тепловое сопротивление 4, представляющее собой тонкий стержень с большой теплоемкостью для которого критерий В; < 0,25. Большая теплоемкость стержня обеспечивает выполнение условий (« то и <„ « Си при больших длительностях 1„Й ь „. При длительностях импульса „ = 30-500 сек тепловое сопротивление 4 может представлять собой металлическую пластину с поперечным сечением S < p,gg Л, 2с» где Л вЂ” коэффициент теплопроводности материала пластины, а — коэффициент теплоотдачи.

Для улучшения формы вершины импульса тепловое сопротивление 4 находится в хорошем тепловом контакте с радиатором б, форсирующим нагрев теплового сопротивления 4 в момент переключения термоэлектрической батареи 1 из режима охлаждения в режим нагрева.

Для уменьшения влияния окружающей температуры на длительность импульса, термоэлектрическая батарея

1 выполнена двухкаскадной. Выходной сигнал усилителя 9 поступает на входы двух электронных реле 12 и 13, одно из которых 12 срабатывает при

/Ос/ > /(-(зон / а другое 13 при

0c (О, т. е. при отрицательном и Т.

Электронные реле 12 и 13 нагружены на электромагнитные реле 14 и 15 соответственно. В исходном состоянии температуры коллекторов горячих, и холодных спаев термоэлектрической батареи равны т. е. A Т=О, и следовательно, сигнал с термодатчиков 7, 8 равен нулю. Реле 14 и 15 обесточены. Начинается процесс охлаждения, 741430 авив. l при котором а Т, а следовательно и выходной сигнал линейно нарастает, оставаясь меньше 0„. При l) с — 0 зад. срабатывает электронное реле 12 и следовательно реле 14, которое становится на самоблокировку и переводит термоэлектрическую батарею 1 в режим нагрева, ЬТ и выходной сигнал линейно падает. При изменении знака л Т срабатывает электронное реле 13 и следовательно реле 15. Реле 15 разблокирует реле 14 и тем самым переводит

1О термоэлектрическую батарею 1 в режим охлаждения. Процесс повторяется.

Для уменьшения эоны нечувствительности электронных реле 12 и 13 до

t5

0,1 — 0,3 С достаточно значение коэффициента усиления усилителя 9 от 11 до 100 и самых электронных реле от

10 до 20. Сопротивление 16 позволяет плавно изменять длительность импульса. сопротивление 17 крутизну, т. е. угол Ы (фиг. 3).

Испытания генератора показали, что длительность импульса может плавно регулироваться от 0,5 до 100 сек, а Ы угол от 30 до 70о . Погрешность длительности и формы импульса, обусловленная изменением окружающей температуры в диапазоне 10 до 30 С сос- 30 тавляет менее 0,5Ъ.

Формула изобретения

1. Инфранизкочастотный генератор треугольных импульсов, содержащий усилитель постоянного тока, в цепь обратной связи которого последовательно включены пороговый элемент с релейной характеристикой и времязадающий элемент, о т л и ч а ю шийся тем, что, с целью расширения пределов регулировки час. оты времязадающий элемент выполнен з виде термоэлектрической батареи кол-, лекторы холодных спаев которой соединены с радиатором через тепловое сопротивление, а два термодатчика включены дифференциально и расположены соответственно на радиаторе коллекторов горячих спаев и в тепловом сопротивлении термоэлектрической батареи.

2. Генератор по и. 1, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью увеличения длительности выходных импульсов, термоэлектрическая батарея выполнены двухкаскадной.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Патент Франции Р 2161401, кл. Н 03 К 4/00 от 10.08.73.

2. Авторское свидетельство СССР

Р 338983, кл. Н 03 В 5/30 от 17,02.71.