Устройство для измерения показателя тепловой инерции термоэлектрического преобразователя

1040352 А СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИК 3151) " 01 К 15 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТ РЕТЕНИ Е ЕТЕЛЬСТВУ ОРСКОМ К(21) 3405346/18"1 О с я тем, что, с целью повышения точ" (22) 10.03.82 ности и быстродействия измерения, в (46) 07.09.83. Бюл. й 33 него введены генератор импульсов, (72) В.Г. Зубов и А.И. Хлюнев вторая схема сравнения, дополнитель-, (71) Физико-механический институт.ный триггер, счетчик импульсов, кодоим. Г.В. Карпенко АН Украинской ССР управляемая резистивная матрица и (53) 536.53(088.8) схема И, первый вход которой соеди" (56) 1. Авторское свидетельство СССР нен с управляющим входом устройства, Ю 624123, кл. 6 01 К 15/00, 1976.второй вход - с генераторомимпуль 2. Авторское свидетельство СССР сов, третий вход - с инверсным выхо" 1 г 655912, кл. (4 О 1 К 15/00, 1977 дом дополнительного триггера, а вы(прототип). ход соединен с первым входом счетчи"ка, второй вход которого соединен с (54)(57) УСТРОЙСТВО ф)Я ИЗМЕРЕНИЯ ПО" . выходом одновибратора и первым вхо- КАЗАТЕЛЯ ТЕПЛОВОЙ ИНЕРЦИИ ТЕРИОЭЛЕКТ" дом счетчика, второй вход которого РИЧЕСКОГО НРЕОЬРАЗОВАТЕЛЯ, содержа"- соединен с выходом одновибратора ищее усилитель, вход которого соеди- , первым входом дополнительного триггенен с первым переключателем, а выход ра, а выходы подключены к управлячерез второй переключатель и резис- ющим входам кодоуправляемой резистивтивный делитель подключен к входам : ной.матрицы, первый вход которой соаналогового ключа, управляющие входы . единен с источником опорного напряжекоторого соответственно соединены сния, а выход подключен к второму вхо" выходами триггера, соединенными с уп.- ду первой схемы сравнения и первому равляющим входом цифрового регистра" входу второй схемы сравнения, второй . тора и входом одновибратора, а также .вход которой соединен с вторым пере" нагреватель, подключенный к первому ключателем, а выход подключен к вто- переключателю, о т л и ч а ю щ е е.-: рому входу дополнительного триггера.Изобретение относится к электроизмерительной технике и предназначено для измерения показателя тепловойинерции промышленных термопар в усло"виях естественного теплообмена термопары со средой, в которой она находится.Известно устройство для измеренияпоказателя тепловой инерции термопар, содержащее усилитель, нагреватель, схему сравнения и регистратор Я.Недостатком известного устройстваявляется невысокая точность, обусловленная тем, что в процессе изме- д 5рения сигнал термопары дифференцируется.Наиболее. близким к предлагаемомупо технической сущности является устрорство для измерения показателятепловой инерции термоэлектрическогопреОбразователя, содержащее усилительвход которого соединен с первым переключателем, а выход через второй переключатель и резистивный делительподключен к входам аналогового ключа,управляющие входы которого соответственно соединены с выходами триггера,соединенными с управляющим входомцифрового регистратора,и входом од 30новибратора, а также нагреватель,подключенный к первому переключателю 2.Недостатками указанного устройства являются низкая точность, обусловленная сравнением напряжения, изменя.35ющегося по закону затухающей экспоненты, с двумя различными постоянными уровнями, а также низкое быстродействие, обусловленное тем, чтоЭре"мя определения постоянной. времениравно этой постоянной,Цель изобретения - повышение точности и быстродействия измерения.Поставленная цель достигается тем,что в устройство для измерения показателя тепловой инерции термоэлектрического преобразователя, содержа"щее усилитель, вход которого соединен с первым переключателем, а выходчерез второй переключатель и резис,тивный делитель подключен к входаманалогового ключа, управляоцие входакоторого соответственно соединены свыходами триггера, соединенными с управляющим вкодом цифрового регистратора и входом одновибратора, а такженагреватель, подключенный к первомуФпеоеключателю, введены генератор импульсов, вторая схема сравнения, дополнительный триггер, счетчик импульсов, кодоуправляемая резистивная мат.рица и схема И, первый вход которойсоепинен с упоавляюшим вхопом устоойства. втооой вход -,с генеоатооом им"пульсов. третий вход - с инверснымвыходом дополнительного триггера, авыход соединен с первым входом счетчика. второй вход которого соединенс выходом одновибратора и первым входом счетчика, второй вход которого соединен с выходом одновибратора и первым входом дополнительного триггера,а выходы подключены к управляющим входам кодоуправляемой резистивной матрицы, первый вход которой соединен систочником опорного напряжения, а вы"ход подключен к второму входу первойсхемы сравнения и первому входу вто"рой схемы сравнения, второй вход которой соединен с вторым переключателем,а выход подключен к второму входу дополнительного триггера,На Фиг, 1 приведена структурнаясхема устройства; на Фиг, 2 - зависимости напряжений на выходе усилителя от времени с .Устройство содержит перрый переключатель 1,нагреватель 2,усилитель 3второй переключатель М, аналоговыйключ 5, первую схему б сравнения,триггер , цифровой регистратор, состоящий из генератора 8 опорной частоты, ключа 9, счетчика 10 и блока 11цифровой индикации, транзисторы 12и 13, одновибратор 11, делитель 15напряжения, генератор 16 импульсов,схему И 17, счетчик 18 импульсов,кодоуправляемую резистивную матрицу 1 Ч, вторую схему 20 сравнения идополнительный триггер 21.На Фиг. 2 обозначены кривые 22-2 чсоответственно зависимостей напряжений от времени на выходах усилителя 3, транзистора 13 и транзистора 12.Устройство работает следующим образом.На вход устройства подключают исследуемую термопару, которая установлена непосредственно на объекте и находится в среде с определенной температурой в условиях естественного теплообмена, Переключатель 1 рода работыустанавливаю в положение "Измерение"( И), а второй переключатель 4 - в положение О, На управляющий вход устройства подают управляющий сигнал.)392 3 .1 04(На выходе термопары имеется уста"1новившиеся значение сигНала пропор"у,циональное : которое после усиленияусилителем 3 через переключатель 4поступает на второй вход второй схе- Бмы 20 сравнения.Потенциалы, поступающие на второйи третий входы схемы И 17 соответственно с управляющего входа устройства и инверсного выхода дополнительного триггера 21, разрешают прохождение импульсов с выхода генератора 16импульсов через схему И 1/ на первыйвход счетчика 18. С выхода кодоуправ-,ляемой резистивной матрицы 19 на первый вход второй схемы 20 сравненияпоступает ступенчатонарастающее напряжение. В момент равенства сигналов, поступающих на входы второй схемы 20 сравнения, последняя вырабатывает сигнал, изменяющий состояниетриггера 21. При этом блокируется состояние дополнительного счетчика 18и на выходе кодоуправляемой резистив"ной матрицы 19 Фиксируется потенциал,равный выходному сигналу усилителя 3.После этого переключатель 1 родаработы переводят на определенный промежуток времени (например, 3-5 с) вположение "Нагрев" (Ну. Термопара приэтом подключается к нагревателй 2 и ЗОпоследний при помощи переменного тока разогревает термопару до некоторой температуры, превышающей температуру среды, в которой находится тер.мопара. Ф1",Затем переключатель 1 возвращается в исходное положение 0, а трехполюсный переключатель 4 - в положение о . В этом положении на вход делителя 15 напряжения поступает напряже-.40ние, пропорциональное .Е (С) исследуемой термопары, изменяющееся по закону затухающей экспонентыЦМ=Е,.(е-е ) егде с - показатель тепловой инерции;текущее время;выходное значение усилителяв момент времени Ф, = 0.На второй вход первой .схемы 6 сравнения поступает напряжение, пропорцио 50нальное Е . На первый вход первой схе-.мы б сравнения, через открытый транзис.тор 13 аналогового ключа 5 поступаетнапряжение, пропорциональное;О Е 1),.исследуемой термопары, где О - коэ-.Фициент деления делителя ( 0 ( 1),В момент времени 1, когда текущеезначение О Е 1) достигает значениямиЕЕ, первая схема 6 сравнения своим выходным импульсом переводит триггер 7 в нулевое состояние, благодарячему на управляющие входы аналоговогоключа 5 поступают напряжения, закры"вающие транзистор 12 и открывающиетранзистор 13. На первую схему 6 сравнения поступает напряжение, пропорциональное р Е (11 исследуемой термопары ( Ь - коэФФициент деления 1 Ьа)При этом одновременно выходным сигналом триггера 7 замыкается ключ 9 .циФрового регистратора и на счетчик 10с генератора 8 опорной частоты поступают импульсы, количество которых высвечивается в блоке 11 циФровой индикации.При достижении напряжения Ь Е )значения Ео (момент )первая схема 6.;срабатывает вторично и переводиттриггер 7 в единичное состояние.,Ключ 9 размыкается на управляющие входы аналогового ключа 5 поступают напряжения, открывающие транзистор 12и закрывающие транзистор 13, Одновременно передним Фронтом импульса первый триггер 7 запускает одновибратор 14, который Формирует короткий импульс, сбрасывающий счетчик 18 и дополнительный триггер 21 в начальныесостояния,Так как в моменты времени 1 1 и 12О (ф= о Ь .(1) = Е 0, то ин"тервал времени т.0 -- с1 будет про"порционален показателю тепловой инерлЬ(1-а)а 1-МВ процессе работы устройстваключ 9 циФрового регистратора откры"вается на время 10 триггером 7. Приэтом число импульсов, поступившее всчетчик 10 от генератора 8, будет про"порционально величине с .Повышение точности измерения происходит в результате более точного определения моментов времени Ф и 12 .Точность отсчета моментов 11 иопределяется порогом чувствительности Ь О устройства сравнения и углом,который образует касательная к экс"поненциально изменяющейся кривой вточке ее пересечения с прямой, парал"лельной оси абсцисс. В устройствев моменты 11 и 1 касательные расположены под одним углом, вследствие чегопри постоянном пороге чувствительности,л Ц за время 1 о исключается погрешность, обусловленная наличием порогачувствительности схемы сравнения.Иовывение быстродействия измерения происходит благодаря тому, что по сравнению с прототипом в предлагаемом устройстве уменьиено значение коэффициента пропорциональности между 1 о 5 иФ. Введение в устройство генератора импульсов, второй схемы сравнения, до" полнительного триггера, счетчика импульсов, кодоуправляемой резистивной матрицы и схемы И позволяет повысить точность и быстродействие измерения.Редактор А. Оге .е ЮМ еЕщ Заказ Ь 917/45 11Э илиа Составитель ВКулир Тех рев,М;ТеперТираж 873ИПИ Государственного компо делам изобретений и о5 Москва 3-35 Раушска3 уЙПП "Патент", г. Ужгородо оор тор А, Зимоко е ая Подпиитета СССРткрытийя наб. д.ул. Проект