Тепловой компаратор переменного тока

Союз СоветскнкСоциалистическихРеспублик ОП ИСАНИЕИЗОВРЕЕЕИИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУво делам нзебретеккй и открытий(72) Авторы изобретения 13Ленинградский ордена Ленина политехничаищ 3: институтим. М. И. Калинина(54) ТЕПЛОВОЙ КОМПАРАТОР ПЕРЕМЕННОГО ТОКА Изобретение относится к области информационно-измерительной техники, а более конкретно - к области измеренияэлектрических величин переменного тока,Известен преобразователь напряженияв частоту, содержащий два токовых ключа,интегрирующий усилитель, два генератора,триггер, имеющий два выхода,. каждый изкоторых связан с управляющими входамитоковых ключей Г 11- Недостатком его является то, что ре 1 азультат измерения зависит от постояннойвремени интегратора и пороговых уровней сравнения,Наиболее близким техническим реше 15нием к данному изобретению является цифровой вольтметр, который содержит источник регулируемого напряжения постоянного тока, термочувствительный элементс нагревателем, усилитель, формировательн схему управления с коммутатором 121.Недостатком устройства является влияние нелинейной характеристики термочув-,ствительного элемента, что резко снижает чувствительность на малых сигналах, снижает устойчивость системы в следящем режиме работы и вызывает увеличение погрешностей,Белью изобретения является упрощение теплового компаратора переменного тока и повышение точности преобразования действующего значения напряжения во временной параметр.Для этого в тепловой компаратор переменного тока, содержащий опорный стабилизатор тока, коммутатор, термочувствительный элемент с нагревателем, источник постоянного напряжения, усилитель и формирователь импульсов, введены двух- пороговый нуль-орган и две линии задержки, причем нагреватель термочувствительного элемента соединен с входной клеммой устройства через первую контактную пару компаратора, а через его вторую контактную пару - с опорным стабилизатором тока, а выход термочувствительного элемента соединен с выходом источника постоянного напряжения и через усили871085 35 40 45 50 55 тель - со входом двухпорогового нуль-органа, выход которого соединен со входомформирователя импульсов, первый выходкоторого соединен с первой выходнойклеммой устройства и через первую линию задержки с управляюшим входом первой контактной пары коммутатора, а второй выход формирователя импульсов соединен со второй выходной клеммой устройства и через вторую линию задержкис управляющим входом второй контактнойпары коммутатора.На фиг. 1 дана структурная схема теплового коМпаратора; на фиг. 2 - временная диаграмма его работы,Он содержит коммутатор 1, опорныйстабилизатор 2 тока, термочувствительныйэлемент 3 с нагревателем 4, источник пстоянного напряжения 5, усилитель 6,двухпороговый нуль-орган 7, формирователь 8 импульсов, первую и вторую линиизадержки 9 и 10 соответственно, первуюконтактную пару 11 коммутатора, вторуюконтактную пару 12 коммутатора.Компаратор работает следующим образом.В начальном полржении при отсутствииизмеряемой величины контактные пары 11и 12 коммутатора 1 разомкнуты, и термочувствительный элемент 3 (фиг. 2) характеризуется некоторой начальной температурой токружающей среды (Т, 20 С).Формирователь импульсов 8 в режиме измерений устанавливается в положение, прикотором первая контактная пара 11 открыта, и преобразуемая величина 3 (Ох)подключается к нагревателю 4 термочувствительного элемента 3, Под действиемпреобразуемой величины термочувствительный элемент 3 нагревается, причем регулярный режим нагрева описывается выражениемт тТ= Т,(1-егде Т, Тщ - текущая и установившаяся температуры;- время;С - теплопроводность и тепатлоемкость термочувствительного элемента.Сопротивление последнего зависит от температуры Рт =У(Т) и при прохождении по нему некоторого небольшого стабилизированного тока Эот источника постоянного напряжения 5 выходной сигнал с термочувствительного элемента 3 равен 10 15 20 25 30 4Напряжение Ь От усиливается усилителем 6 с коэффициентом усиления К у и выходное напряжение усилителя 6 Опоступает на двухпороговый нуль-орган 7. В момент времени 2 , когда выходное напряжение О будет равно первому уровню дискриминации ОХ = О на выходе двухпорогового нуль-органа 7 формируется первый импульс, Через интервал времени Ь 1 выходное напряжение ОК = О, двухпороговый нудь-орган 7 формирует второй импульс сравнения, поступающий на формирователь импульсов 8, на выходе которого формируется интервал времени Ь 1 По второму импульсу сравнения через время задержки 61 Ъ, формируемое линией задержки 9, контактная пара 11 размыкается, и нагреватель 4 обесточивается, и термочувствительный элемент 3 остывает. При этом выходное напряжение У уменьшается. Как только Ох станет равно сначала О затем О, двухпороговый нуль- орган 7 формирует третий () и четвертый ( 4 ) импульсы. По четвертому ( 14,) импульсу через время задержки дуб формируемое линией задержки 10, замыкается контактная пара 12 и через нагреватель 4 протекает ток 30 опорного стабилизатора тока 2. В течение времени Ь 1 нерегулярный режим заканчивается, и температура термочувствительного элемента 3 изменяется как где 1 - установившаяся температура придотоке о в нагревателе 4. Напряжение ОЧ 3 сначала достигает первого уровня О, затем 00 и в моменты равенства двухпороговым нулыорганом 7 формируются импульсы 15 и 16По шестому импульсу (1 ) через время задержки д формируется задний фронт управляющего контактной парой 12 импульса О, контактная пара 12 размыкаЦ)ется, и термочувствительный элемент 3 охлаждается (кривая От,4 ), По восьмому импульсу через время задержки Ь формируется импульс управления О контактной парой 11.коммутатора, и процесс компарирования продолжается,. Считая в первом приближении зависимость Йт= 2 (ТХ) на малом участке температур линейной,т.е. Ют= Кт"Х, изменение выходного напряжения О, сСоставитель Н. Чистяковар Н. Коляда Техред Ж.Кастелевич Корректор гное П "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 Заказ 8429/17 Тираж 735 ПодпиВНИИПИ Госурарственного комитета СССРпо делам иэобретений и открытий113038, Москва, Ж, Раушская набд. 4/5 емчик