Квадратор

Союз Советских Социалистических Республик(22) Заявлено 020379 (21) 2732179/18-24 с присоединением заявки Нов Р 1)М КЗ 0 06 6 7/20 Государственный омитет СССР но делам изобретений н открытийДата опубликования описания 200381(54) КВАДРАТОР Изобретение относится к аналоговой вычислительной технике, Известны квадраторы, содержащие нагревательи датчик температуры, находящийся втепловом контакте с нагревателем 11.Недостатки таких квадраторов состоят в низкой чувствительности и ограниченном динамическом диапазоне входных сигналов.Наиболее близким к предлагаемомуявляется квадратор, содержащий нагреватель, датчик температуры и охладитель, установленные в тепловом контакте между собой (2),Недостатки данного устройства состоят в низкой точности квадратирования, что объясняется нелинейностьюхарактеристик известных термоэлектрических охладителей.Цель изобретения - повышение точности квадратирования.Поставленная цель достигается тем,что квадратор, содержащий нагреватель, датчик температуры и термоэлектрический охладитель, установленные 25в тепловом контакте между собой, дополнительно снабжен усилителем и импульсным модулятором, причем входусилителя соединен с выходом датчикатемпературы, выход усилителя - со 30 2входом импульсного модулятора, выход которого соединен с цепью питания тер. моэлектрического охладителя.На чертеже показана схема квадра" тора.Квадратор содержит нагреватель 1, датчик температуры 2, термоэлектрический охладитель 3, усилитель 4, импульсный модулятор 5. Импульсный .модулятор 5 может быть выполнен в виде широтно-импульсного или частотно-импульсного модулятора.Кзадратор работает следующим образом (рассматривается случай выполнения импульсного модулятора 5 в виде широтно-импульсного модулятора).Входной электрический сигнал поступает на нагреватель 2 и выделяет на нем тепловую мбщностьц 2р ЯН Кгде 8 - сопротивление нагревателя 1.Выделяемая тепловая. мощность р вызывает повышение температуры нагревателя 1, что приводит к изменению сигнала датчика 2 температуры. Сигнал датчика 2 температуры усиливается усилителем 4 и поступает на вход импульсного модулятора 5, на входе.Р: Рою;нТили:К Т 1;8 ХЦ . ЬЬ 1 ХИ аОьх-кйэ т Х), = к Формула изобретения Рока Р где Рохл = 1 с 1 50:,оторого формируются импульсы тока постоянной амплитуды и постоянной частотьЯ длительность которых пропорциональна величине выходного сигнала усилителя 4, а, следовательно, и величине выходного сигнала датчика 2 температуры. Эти импульсы поступают в цепь питания термоэлектрического охладителя 3, который выделяет охлаждающую мощность Рохл:Рохл:КЭ тЬьв и где М - коэФФициент пропорциональности- сопь 1 - амплитуда выходного тока импульсного модулятора 5; 15со пь - частота импульсоввыходного тока импульсногомодулятора 5;Т- длительность импульсов выИходного тока импульсного 20модулятора 5.Охлаждающаяся мощность Рохэ снижает температуру нагревателя до тех пор, пока сигнал датчика температуры не станет равным нуяпо, т. е. в состоянии 25 равновесия обозначив КЙЗ т =Кеь 1 х 35 получим 0: К ТЭ.Таким образом, длительность выходных импульсов квадратора прямо пропорциональна квадрату входного на пряжения.Преимущества предлагаемого устройства в сравнении с известным устройством состоят в следующем.Работа известного устройства описывается следующими выражениями: и - величина тока питания охладителяИЛИ ОЕХ = к,Иэ приведенных выражений видно,что квадратичная зависимость междувходным и выходным сигналом известного. устройства сохраняется при условии линейной зависимости между током питания охладителя и охлаждающей мощностью. Однако реальные термоэлектрические охладители не обеспечивают строгой линейной зависимости между током питания и величиной охлаждающей мощности, что приводит к возникновению погрешности квадратирования при работе в широком диапазоне входных сигналов. Это объясняется тем, что в термоэлектрическом охладителе выделяется не только охлаждающая мощность, линейно зависящая от тока питания, но и тепловая мощность, зависящая от квадратора тока питания и сопротивления охладителя.В предложенном устройстве термоэлектрический охладитель работает в одной точке вольтамперной характеристики при амплитуде тока 7 = соль, следовательно, падение напряжения на охладителе О = сопят. Поэтому нелинейность вольтамперных характеристик охладителя не вносит погрешностей в результат квадратирования, этим и обеспечивается повышение точности квадратирования.Наличие отрицательной обратной связи между выходом квадратора и его входом приводит к повышению быстродействия устройства, так как отрицательная обратная связь уменьшает постоянную времени замкнутой системы регулирования. Это снижает такие динамические погрешности предложенного квадратора. Квадратор, содержащий нагреватель,термоэлектрический охладитель и датчик температуры, установленные в тепловом контакте между собой, о тл и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения точности он снабженусилителем и импульсным модулятором,причем вход усилителя соединен с выходом датчика температуры, выход усилителя соединен с входом импульсногомодулятора, выход которого соединенс цепью питания термоэлектрическогоохладителя.Источники инФормации,принятые во внимание при экспертизе1. Попов В. С. Металлические подогреваемые сопротивления в электроизмерительной технике и автоматике.М., "Наука", 1964, с. 115-127, рис. 1114.2; Авторское свидетельство СССРпо заявке Р 2587583/24,кл. С 06 6 7/20 (прототип).813464 Тираж 745 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Рауюская наб., д. 4/5