Электротепловое вычислительное устройство

п 1)483676 ОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕН ИЯ .К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз Советских Социалистических Республик.73 (21) 1879974/18-2аявок 1917626/18-24,(51) М хч 606 д 712 1919980/18-24, 1928740/18-2 Гасударственный ком Совета Министров С 32) Приоритет -публиковано 05,09.7(53) УДК 681.3(088.8 ло делам нзобретенн и открытий(71) Заявитель к аналоговой вы Изобрете слптельной т Известны устройства,сигнала, сое лем,Недостато малом дина пия, в особеие относитсехнике. электротеплсодержащиедипенный с амперноп характеристики применяемых проволочных терморезисторов,Цель изобретения - расширить динамический диапазон преобразования электрическихсигналов электротепловым устройством, а также упростить реализацию ряда распространенных функциональных зависимостей и расширить таким образом функциональные возможности электротеплового метода.Это достигается тем, что термообразователь в электротепловом вычислительномустройстве выполнен в виде критезистор:,Крптезисторы (терморезисторы с критическойтемпературой - температурой фазового пер. -хода 8, в окрестности которой нх сопротивление резко - на тгесколько порядков изменяет свою величину) по своему основному назначению являются бесконтактпыми терморел,срабатывающими на замыкание; (крптезпсторы с отрицательным температурным коэффициентом сопротивления (ТКС) или па размькание (крптезисторы с положительныдТКС) прп повышении температуры среды дотемпературы пх фазового перехода.25На фпг. 1 приведена схема вычислительного устройства, реализующего зависимостивида: ые вычислительные источник входного ермопреобразоватек этих устроиств зак мическом диапазоне и ности для функцпона 1 вида ю = в . Это оючается в реобразовальных пребразовани ъясняет о сот граду в качестве ых терморе сколько раз овых терми образования ки исключа оса величит ого коэффиагреве на нескольк ение используемых ователей проволочн няется всего в не же полупроводник нкционального пре сигналов практичес ие большого разбр ния и температурн ивления,тем, что присов сопротивл термопреобраз зисторов изме Использование сторов для фу электрических ется вследств их сопротивле циента сопрот Кроме того,пенных функ реализация многих циональных зависим и=. и т. д.су 2 ми устройствами соп трудностями, что об ецифичным характерраспрост остей, на звестным ример ы= ряжена со условлено ом вольтэлектротепловьзначительнымсложным и спхгг/Х" +У +2" +с помощью критезистора с отрицательным ТКС;на фиг. 2 - схема вычислительного устройства, реализующего те же зависимости с помощью критезистора с положительным ТКС,Электротепловое вычислительное устройство (фиг. 1) состоит из критезистора 1, подключенного через клеммы 2, 3 к источнику 4 входного сигнала, и вольтметра 5.Электротепловое вычислительное устройство (фиг. 2) состоит из критезистора 1, подключенного через клеммы 2, 3 к источнику 4 входного сигнала, и амперметра 5,Вычислительные устройства работают следующим образом.Известно, что критезисторы, разогретые протекающим по ним током до критической температуры О, автостабилизируют свою температуру Т, изменением собственного сопротивления 1 как при изменении температуры Т, окружающей среды, так и при изменении в определенных пределах питающего их тока г (напряжения и). При этом критезисторы с отрицательным ТКС автостабилизируют свою температуру при работе в режиме заданного тока, т. е. от источника тока с достаточно большим вцутрецпим сопротивлением; выходным сигналом для них является напряжение и на критезисторе. Наоборот, критезисторы с положительным ТКС автостабилизируют свою температуру при работе в режиме заданного напряжения, т. е. от источника напряжения с достаточно малым внутренним сопротивлением; выходным сигналом для пих является ток г через критезистор,Согласно вышесказанному, в уравнении эцергетического баланса критезистораи у: А(Т Т)(здесь Й - коэффициент рассеяния критезистора) можно положитьТ, = О= сопз 1Следовательно, при постоянстве температуры Т, окружающей среды мощность рассеяния критезистора А практически постоянна и не зависит от и или г в определенном диапазоне их изменения (при этом предполагается, что критезистор защищен от вынужденной конвекции, существенно влияющей на величину А).Таким образом, при работе критезистора в режиме автостабилизации его температуры напряжение и на критезисторе и ток г через пего связаны весьма простым соотношениеми, = сопз 1(при Т, = сопз 1). Это соотношение может быть цепосредствешоположено в основу функционального преооразоваппя вида. соп з 1 Если критезистор. запитать суммой сигналов х, у, гразличных частот, то действующее значение выходного сигнала связано с действующими значениями х, у, гсоотношением: сопз 1Ыl:Р х 2+ у+ г 2+(2) 15Если же измерять составляющую выходного сигнала, имеющего частоту одного из входных сигналов, например х, то оца связана с величиами х, у, гсоотношением:20 хг 2, = сопз 1Х -7- У -; 2 -Далее, если запитать, например, критезистор с отрицательным ТКС током у, разогревающим его до критической температуры, и малым напряжением г частотыотличной от частотысигнала у, и удовлетворяющим неЯ 2равенству г 2- (выполнение этого нераувенства исключает, в частности, возможность перегрева критезистора сигналом г), то ток в. частоты 1., через критезистор будет равен: 35 2 2Р: - = 2 УА(4) Р А/у 2 40 Р - сопротивление критезистора,т. е, реализуется зависимость вида ы = гу 2.Преобразование вида го = гио можно получить, используя известный прием соединения двух терморезисторов в схему сравнения. Дей ствительно, ес.Чи запитать один из критезисторов, включенных в схему сравнения, суммой токов у, = и+о, а второй - их разностью у 2 = и - о, подать одновременно малое напряжение + г на первый критезистор и - г на второй, то суммарный выходной сигнал преобразователя ы будет равен разности токов частоты , через критезисторы, т. е. Преобразования вида в=гу 2 и в = гиг легко могут быть выполнены и с помощью критезисторов с положительным ТКС, для которых сигналы у (или и и о) должны быть напряжениями, а г - малым током, удовлетворяющим2 А -неравенству г- (или г 2).у (и -; о)2При преобразованиях вида (1) - (5) вы ходной сигнал преобразователя зависит от 1 1 2 42 ип ц = 2 (гг + о)2 -- г(.г - о)2 . (5) 55 А А А(орректор В. Гутман В. Фельд Редак Изд.5осударственного комитетапо делам изобретенийМосква, Ж, Раушская Тираж 679Совета Министров СССи открытий1 аб., д. 4,5 аказ 164/339ЦНИИПИ одппсн Тип, Харьк. фил, пред. Патент температуры среды Тпоэтому для повышения точности желательно терм остати ровать окружающую критезистор среду.Ширина т динамического диапазона изменения знаменателя со при выполнении функ 1 циональных преобразований вида ц = - ,х1ге 1 - , и т. п. предложен)/Хз -уз+ г пым устройством определяется величиной скачРпах ка сопротивления критезистора приРп 1 и его фазовом переходе. Действительно, условием функционального преобразования является автостабилизация температуры критезистора, а, следовательно, и выделяющейся в нем электрической мощности (при Т, =сопз 1), При2ЭТОМ СО пах Рп 1 и: "1"п 1 п Впах, ЕСЛИ ОЗ - ТОК,2Ш иах О 1 ии 1 п,если оз - напряжение. ТаРвах Рв 1 пким образом, динамический диапазон т изменения знаменателя равен Для критезисторов на основе окислов ванадия ЧОа и Ч,Оз, например, величина скачка Рвахможет достигать 10", при этом допустиР в 1 имый динамический диапазон изменения знаме 1дателя при выполнении операций гг = =,х составит 100, т. е. существенно превысит динамический диапазон известных электротеп ловых устройств, выполняющих аналогичныеоперации. Предмет изобретения Электротепловое вычислительное устройство, содержащее источник входного сигнала, соединенный с термопреобразователем, отличаюи 1 ееся тем, что, с целью расширения динамического диапазона работы устройства, термопреобразователь выполнен в виде критезистора, разогреваемого входным сигналом до температуры автостабилизацип.