Способ создания временной задержки

 

-,(,,ио Г4 .в Q f д

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИ ЕТВЛЬСТВУ

Союз Соеетскмк

Социалмстмческмк

Республмк ()790308, (61) Дополнительное к ввт. свид-ву = (51)М. Кл. (22) Заявлено 02. 10. 78 (21) 2668645/18-21 с присоединением заявки ЙФ (23) Приоритет

Н 03 К 17/28

Государственный комитет

СССР но делам изобретений н открытий

Опубликовано 231280 Бюллетень М 47 (53) УДК 621 ° . 374. 5 (088.8) Дата опубликования описания 231280 (72) Автор изобретения

А, Я. Дружинин (71) За яв и тель (54 ) СПОСОБ СОЗДАНИЯ ВРЕИЕННОИ ЗАДЕРЖКИ

Изобретение относится к способам создания временной задержки в импульсных устройствах инфраниэких частот и может быть использовано при реализации устройств временной за- % держки, реле времени и генераторов импульсов.

Известен способ создания временной задержки, заключаюцийся в том, что в рабочем теле возбуждают ультра- 10 звуковые колебания, а затем фиксируют промежуток времени, за который зти колебания достигают определенной области рабочего тела f1).

Однако использование такого способа создания временной задержки в инфранизкочастотном диапазоне связано с большими трудностями, обусловленными высокой скоростью распространения ультразвуковых колеба-, ф ний в рабочем теле.

Известен способ создания временной задержки, заключающийся в том, что в тепловоде возбуждают нестационарный тепловой процесс путем скач- 23 кообраэного увеличения температуры нагревателя, а затем фиксируют промежуток времени, за который температура определенной области тепловода достигает порогового значения (21. 30

Недостатком известного способа является узкий диапазон временной задержки, а также сушественная за висимость времени задержки при его увеличении от температуры окружающей среды. Указанные недостатки обусловлены сравнительно малыми зна-. чениями удельной теплоемкости тепловодов и экспоненциальным законом изменения температуры, при котором скорость нарастания температуры уменьшается с увеличением времени задержки. Увеличение времени задержки эа счет увеличения массы тепловода связано с увеличением габаритов устройства, реалиэукщего известный способ создания временной задерж-. ки.

Пель изобретения - расширение диапазона временной задержки в сторону инфранизких частот и повышение стабильности задержки.. Укаэанная цель достигается тем, что в способе создания временной задержки эаключаюшемся в том, что в тепловоде возбуждают нестационарный тепловой процесс путем скачкообразного увеличения температуры нагревателя, а затем фиксируют промежуток времени, эа который температура on790308 ределенной области тепловода достигнет порогового значения, в качестве основного времяэадающего процесса при нагреве теплонода исполь.зуют процесс плавления вещества тепловода с соблюдением условия

Tn< Tn 7 То, a

Т вЂ” температура плавления вепл щества тепловода, Т вЂ” максимальное значение темомс кс пературы окружающей среды, а также тем, что в тепловоде возбуждают второй нестационарный тепловой процесс путем скачкообразного уменьшения температуры нагревателя, а в качестве основного нремяэадающего процесса при охлаждении тепловода до второго порогового значения температуры используют процесс эатвердевания вещества тепловода с соблюдением условия.

Ту 7 Тдр 7 Т О.лл(лкс где Т вЂ” температура эатвердевания

3 н еще с тв а теплов ода;

Т вЂ” второе пороговое эначеП1 ние температуры теплонода, а также тем, что после скачкообразного увеличения температуру нагревателя стабилизируют.

Существенное расширение диапазона временной задержки по предлагаемому способу обеспечивается благодаря использованию в качестве времязадающих процессов плавления и отнердевания вещества тепловода при указанных условиях. Величина удельной теплоты плавления вещества теплонода более чем на два порядка превышает величину удельной теплоемкости этого же вещества.

Так, для твердого гидрата окиси бария, имеющего температуру плавления 78 С, а отвердевающего при 77 С, теплоемкость составляет С вЂ” 1,22 дж/г град, тогда как теплота плавления = 308 Дж/г. Следовательно, чтобы нагреть тепловод массой

m = 1 г до пороговои температуры

T =80 С, необходимо количество теплоты О =mC(Тп -Т )=1,22(80 — 20) 73 дж, а для тогo,чтобы нагреть и расплавить эту же массу, необходимо

=-Q„+ Я = 73 + 308 = 381 дж

Отсюда следует, что во втором случае необходимо в 5 раз больше теплоты, что, эквивалентно увеличению тепловой емкости одного грамма тепловода в 5 раз, а при равных тепловых сопротивлениях тепловод-средан 5 раз времени задержки.. При увеличении теплоты плавления вещества выигрыш возрастает.

При использовании, кроме процес.са плавления вещества, такие процесса его эатнердевания, время задержки увеличивается не менее чем на

d0

65 и напряжение на входе бистабильного элемента достигают значения, при котором бистабильныи элемент переходит н закрытое состояние, нагреватель 4 обесточивается и начинается процесс охлаждения тепловопорядок по сравнению с известным способом.

Использование процесса плавления вещества повышает температурную стабильность временной задержки даже при сравнительно низкой пороговой температуре Тп<,поскольку изменение температуры среды изменяет в основном время нагрева тепловода до температуры плавления вещестна, которое существенно меньше времени его плавления. Стабилизация температуры нагревателя после скачкообразного унеличения его температуры обеспечивает постоянство скорости плавления вещества при изменении температуры срецы.

На фиг. 1 изображена принципиальная схема устройства, реализующего предлагаемый способ создания временной задержки, на фиг. 2 — зави20 симость температуры тепловода во времени.

Устройство, реализующее способ создания временной задержки, содержит бистабильный элемент 1, вход которого подключен к выходу делителя напряжения, состоящего из резистора 2 и термозависимого элемента 3.

B цепь нагрузки бистабильного элемента включен нагреватель 4, который имеет тепловую связь с термоэависимым элементом 3 через тепловод 5, заполненный плавящимся веществом.

К выходу бистабильного элемента под ключен конденсатор б, ко второй клемме которого подсоединены два встречно включенных диода 7 и 8, вторые клеммы каждого из которых соединены с нулевой шиной источника питания через светоиэлучающий диод одного иэ двух тиристорных оптронов

40 9 и 10.

Устройство работает следующим образом.

При включении напряжения Е бистабильныи элемент 1 переходит в от4 крытое состояние и через подогреватель 4 проходит ток, вызывающий нагрев теплонода 5 и термозависимого элемента 3, сопротивление которого уменьшается. Как видно из графика

50 фиг. 2, температура теплонода в области размещения элемента 3 достигает за сравнительно малый промежуток времени t значения Т „, и начинается процесс плавления вещества, при котором температура не меняется. После окончания процесса плавления вновь начинается рост температуры, которая в момент времени с4 достигает порогового значения Т„„.

При этом сопротивление элемента 3

7903 08 да 5. Одновременно с запиранием эле- мента 1 происходит заряд конденсатора 6 через нагреватель 4, диод 8 и светоизлучающий диод тиристорного оптрона 10, что приводит к включению последнего в момент времени tq

После охлаждения тепловода до температуры T> » Тд„начинается процесс затвердевания вещества, по окончании которого температура тепловода и элемента 3 начинает уменьшаться. В момент времени t2,ïðè порогоной температуре T„<, вследствие увеличе ния сопротивления элемента 3 и напряжения на нем, бистабильный элемент 1 переходит в открытое состояние. При этом конденсатор 6 разря- 15 жается через элементы 1, диод 7 и светоизлучающий диод тиристорного оптрона 9, что приводит к нключению последнего в момент времени с, Включаемые элементом 9 устройства Щ снимают напряжение Е, обесточивая времязадающее устройство.

При исключении элементов 7 и 9 время задержки равно t, а при исключении также элементов 6, 8 и 25

10 получаем автоколебательный генератор импульсов инфранизкой частоты, реализующий предлагаемый способ создания временной задержки.

Таким образом, по предлагаемому способу может быть создано множество различных по назначению импульсных устройств.

При стабилизации температуры нагреватель Тнскорость плавления вещества тепловода, являющегося ос35 ионным времязадающим процессом, не зависит от температуры среды, если Т ц „сТщ . В устройстве (фиг. 1) такая стабйлизация обеспечивается при использовании в качестве нагре- 4Q вателя 4 позистора, температура Которого мало зависит от температуры среды. При изменении То несколько меняется промежуток времени dt, который существенно меньше полного нремени задержки. При использовании для создания временной задержки последовательно процессов планления и отвердевания вещества тепловода стабилизировать температуру нагревателя Тн не надо, поскольку при изменении температуры среды, например увеличения, увеличение скорости плавления вещества компенсируется уменьшением скорости его затвердевания, и результирующее изменение вре- 55 мени задержки оказывается незначительным.

Предлагаемый способ создания временной задержки позволяет существенно расширить диапазон временной задержки в сторону инфранизких частот и повысить температурную ста бильность. формула изобретения

1. Способ создания временной задержки, заключающийся в том, что в тепловоде возбуждают нестационарный тепловой процесс путем скачкообразного увеличения температуры нагревателя, а затем фиксируют промежуток времени, за который температура определенной области тепловода достигнет порогового значения, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью расши— рения диапазона временной задержки в сторону инфранизких частот и повышения температурной стабильности, в качестве основного времязадающего процесса при нагреве тепловода испол1зуют процесс плавления вещества тепловода, с соблюдением условия

T>a y T як То.мс кс где Т вЂ” пороговое значение темпеМ ратуры тепловода, Т„„ - температура плавления вещества тепловода;

Т вЂ” максимальная температура о.мсяс окружающей среды, 2. Способ по и. 1, о т л и ч а юшийся тем, что в тепловоде возбуждают второй нестационарный тепловой процесс путем скачкообразного уменьшенйя температуры нагревателя, а в качестве основного времязадающего процесса при охлаждении тепловода до второго порогового значения температуры используют процесс затвердевания вещества, с соблюдением условия

Т ) Т Т где Т вЂ” температура затвердевания

Э вещества тепловода;

ТН вЂ” второе пороговое значение температуры тепловода.

3. Способ по и. 1, о т л и ч а юшийся тем, что после скачкообразного увеличения температуру нагревателя стабилизируют.

Источники информации, принятые но внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

М 454681, кл. Н 03 К 5/13, 1972.

2. Авторское свидетельство СССР

М 346765 кл. Н 01 H 61/04, 1970 (прототип).

790308

Т,1

Ъ

Ь2

Я в. 2

Заказ 9074/66 Тираж 995

BHHHIM Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Подписное

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

Составитель М. Радько

Редактор A. Маковская Техред А. Ач, Корректор С. Щомак