Термоанемометрический преобразователь

(1% (И 3; СОНИ СОВЕТСНИХОВИЛВПЕИииРЕСПУБЛИН Э(53 6 01 Р 5 12 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ наитут 7.СССР05.77 ПРЕ- ник токоо дат ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР. ОО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ(54)(57) ТЕРИОАНЕИОМЕТРИЧЕСКИОБРАЗОБАТЕЛ, содержащий истопитания, соединенный с первымповодом термоанемометрическо чика с чувствительным элементом ввиде биметаллической пластины, второй токоподвод которого соединен спервым резистором, о т л и ч а юа и й с я тем, что, с целью увеличения быстродействия и упрощенияпреобразователя, в него введены вто"рой резистор, ключ, генератор импульсов и элементов И-НЕ, первыйвход которого соединен с вторым токо".подводом термоанемометрического дат".чика и через первый резистор с входом ключа и вторым резистором, выходкоторого подключен к выходу ключа,второй вход которого соединен с выходом генератора импульсов и вторымвходом элемента И-НЕ. ФИзобретение относится к измерительной технике и может быть использовано при измерениях параметров( скорость, давление, составгазовыхи жидких сред.Известен термоанемометрический5преобразователь, содержащий термоанемометрический датчик с чувствительным элементом в виде биметаллическойпластины, включенный последовательно с резистором в электрическую цепь 10источника питания, цепь управлениякоторого через интегратор соединенас выходом схемы измерения длительности импульса, вход которой соединен с резистором 1 . 15Наиболее близким к предлагаемомупо технической сущности являетсятермоанемометрический преобразователь, содержащий источник питания,соединеннный с первым токоподводомтермоанемометрического датчика счувствительным элементом в виде биметаллической пластины, второй токоподвод которого соединен с первымрезистором 21,Недостатки известного преобразователя - малое быстродействие связанное с необходимостью преобразования частотного сигнала, поступающего с датчика в постоянное напряжение, управляющее источником питания, 30а также сложность, прскольку измери;тель частоты следования импульсов иуправляемый источник питания являются сложными устройствами.цель изобретения - увеличение 35быстродействия и упрощение термоане.мометрического преобразователя.Поставленная цель достигаетсятем, что в термоанемометрическийпреобразователь, содержащий источникпитания, соединенный с первым токоподводом термоанемометрического датчика с чувствительным элементом ввиде биметаллической пластины, втоРой токоподвод котОРОГО соединен с 45первым резистором, введены второйрезистор, ключ, генератор импульсови элемент И-НЕ, первый вход которогосоединен с вторым токоподводом термоанемометрического датчика и черезпервый резистор с входом ключа и вторым резистором, выход которого подключен к выходу ключа, второй входкоторого соединен с выходом генератора импульсов и вторым входом элемента .И-НЕ. 55На фиг. 1 представлена блок-схемапреобразователя; на фиг. 2 - временные диаграммы его работы.Термоанемометрический преобразователь состоит из чувствительного б 0элемента в виде биметаллической пластины 1, неподвижно соединенного спервым 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-НЕ 10 является выходом тер моанемометрического преобразователя.Термоанемометрический преобразователь работает следующим образом.Под действием тока Э равного01 Р + +Рсопротивление биметалличес.пкой пластины 1;В - сопротивление первого реЬзистора б;В - сопротивление второго резистора 7;О - напряжение источника 5питания,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 условияОст минг+-отр максгде с = сопят - длительность импульсов на выходе генератора 9 импульсов;- минимальное времяостывания (до момента восстановленияконтакта с вторымтокоподводом 3 ) би-,металлической пластины 1;й- максимальное времяотрыва потеря контакта с вторым токоподводом 3 ) биметаллической пластины 1с момента приходаимпульса с генератора 9 импульсов.Поскольку до момента прихода импульса с генератора 9 импульсов биметаллическая пластина 1 уже была разогрета токомтобиост минОтр максПериод следования импульсов на выходе генератора 9 импульсов выбирается из.условияТг Ъ натрмсвс+ ост марксгде Т = сопз 1 - период следованияимпульсов на выходегенератора 9 импульсов;йщ- максимальное времянагрева (до моментаотрыва . биметаллической пластины 1; 1 ООстмакс- максимальное времяостывания (до момента восстановленияконтакта с вторымтокоподводом 3) би "5металлической пластины 1.При закорачивании второго резистора 7 ток разогрева биметалличесвой пластины 1 Резко увеличивается и становится равнымО+ьПод 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- ЗО 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 35, отсутствует,а на выходе появляется импульс. Длительность импульса на выходе элемента И-НЕ 10 зависит от времени остывания Собиметалличесосткой пластины 1. Время остываниябиметаллической пластины 1ойределяется постоянной времени биметаллической пластины 1 и от тока разогрева не зависит. Постоянная временивсН фгде с - удельная теплоемкость материала биметаллической пластины 1;- постоянная времени.биметаллической пластины 1;в - масса биметаллической пластины 1 фН - коэффициент рассеяния биме.таллической пластины 1, зависит от величины коэффициента рассеяния Н, являющейся функцией иссле" дуемого параметра, например скорости движения среды.Следовательно, постоянная времени сопределяется 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-НЕ 10.Таким образом, на выходе термоанемометрического преобразователя появляется широтно-модулированный сиг-. нал. Период следования импульсов пос" тоянен и равен Т= Тг -- сопэй, а длительность импульсов (11 ф 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 проще прототипа, так как для его реализации требуется на 40 меньше аппаратурных затрат.1029083 Составитель Е. Сысдактор С. Лисина Техред О,Неце орректор А. Ферен Заказ 496 лиал ППП фПатентф, г. Ужгород, ул. Проектная,Тираж 873 ВНИИПИ Государственного по делам изобретений и 035, Москва, Ж, Раушс