PL187232B1 - Układ elektroniczny termoanemometru stałotemperaturowego - Google Patents

Abstract

1. Układ elektroniczny termoanemometru " stałotemperaturowego, zawierający w jednej gałęzi mostka czujnik termoanemometryczny, a w drugiej czujnik kompensacji temperaturowej, znamienny tym, że szeregowo z czujnikami (1), (2) połączone są sterowane źródła prądowe wytwarzające prądy o różnych natężeniach, płynące w tych samych kierunkach, odpowiednio (3), <4), a pomiędzy połączone wzajemnie końce czujników <1), (2) i połączone wzajemnie bieguny źródeł prądowych (3), (4) włączone jest źródło napięciowe (Uo), przy czym zaciski napięciowe każdego czujnika połączone są z wejściami wzmacniaczy różnicowych, czujnika termoanemometrycznego (1) z wejściami wzmacniacza (5) nieodwracąjącego fazy i czujnika kompensacyjnego (2) z wejściami wzmacniacza (6) odwracającego fazę, natomiast wyjścia tych wzmacniaczy dołączone są do wejścia odwracającego wzmacniacza operacyjnego (9), z wyjścia którego sterowane są źródła prądowe (3), (4).

Description

Przedmiotem wynalazku jest układ elektroniczny termoanemometru stałotemperaturowego.

Znane są termoanemometry stałotemperaturowe, w których czujnik jest jednym z czterech rezystorów układu mostka Wheatstone'a. Są też znane układy termoanemometrów, w których stosuje się dwa włókna i stanowią one dwa rezystory w układzie mostka Wheatstone'a.

W układach z dwoma włóknami jedno, cieplejsze, jest właściwym czujnikiem służącym do pomiaru prędkości; drugie, chłodniejsze, służy do kompensacji zmian temperatury płynów.

Znany jest skompensowany temperaturowo termoanemometr stało temperaturowy, w którym w jednej gałęzi mostka umieszczony jest czujnik termoanemometryczny, a w drugiej - dodatkowy kompensacyjny czujnik temperatury, którego rezystancja jest wielokrotnie

187 232 większa od rezystancji czujnika termoanemometrycznego. Prąd płynący przez czujnik temperatury jest więc mały w porównaniu z prądem czujnika termoanemometrycznego i nie ogrzewa go w sposób istotny. Oba czujniki umieszczone są w badanym przepływie. W układzie takim kompensacja temperaturowa sygnału wyjściowego z termoanemometru realizowana jest poprzez utrzymanie stałego współczynnika nagrzania czujnika termoanemometrycznego względem temperatury badanego medium, mierzonej czujnikiem kompensacyjnym.

Niedogodnością znanych rozwiązań jest konieczność stosowania długiego włókna, co znacznie komplikuje budowę czujników. Ponadto rezystancja przewodów wpływa na wskazania przyrządów.

Zgodnie z wynalazkiem układ elektroniczny termoanemometru stałotemperaturowego zawierający w jednej gałęzi mostka czujnik termoanemometryczny, a w drugiej czujnik kompensacji temperaturowej, charakteryzuje się tym, że szeregowo z czujnikami połączone są sterowane źródła prądowe wytwarzające prądy o różnych natężeniach, o stałym współczynniku proporcji, płynące w tych samych kierunkach. Pomiędzy połączone wzajemnie końce czujników i połączone wzajemnie bieguny źródeł prądowych włączone jest źródło napięciowe. Zaciski napięciowe każdego czujnika połączone są z wejściami wzmacniaczy różnicowych; czujnika termoanemometrycznego tak, że wzmacniacz nie odwraca fazy i czujnika kompensacyjnego tak, że wzmacniacz odwraca fazę. Wyjścia tych wzmacniaczy dołączone są za pośrednictwem rezystorów do wejścia odwracającego wzmacniacza operacyjnego, z wyjścia którego sterowane są źródła prądowe.

Czujniki połączone są z resztą układu za pośrednictwem ośmiu przewodów; dwa przewody prądowe pomiędzy końcami czujników i ich wspólnym punktem, dwa przewody prądowe pomiędzy biegunami źródeł prądowych i drugimi końcami czujników, dwa przewody pomiędzy zaciskami napięciowymi jednego czujnika i wejściami wzmacniacza różnicowego odwracającego fazę oraz dwa przewody pomiędzy zaciskami napięciowymi drugiego czujnika i wejściami wzmacniacza różnicowego nieodwracającego fazy.

W innym rozwiązaniu szeregowo z czujnikami połączone są sterowane źródła prądowe wytwarzające prądy o różnych natężeniach, o stałym współczynniku proporcji, płynące w przeciwnych kierunkach, a punkty połączenia końców czujników ze źródłami prądowymi dołączone są za pośrednictwem rezystorów, do wejścia odwracającego wzmacniacza operacyjnego, z wyjścia którego sterowane są źródła prądowe.

Czujniki połączone są z resztą układu za pośrednictwem sześciu przewodów, z których dwa, prądowe, znajdują się pomiędzy biegunami źródeł prądowych i końcami czujników, następne dwa przewody prądowe łączą wspólny punkt obu czujników odpowiednio, z masą oraz z punktem wspólnym napięć zasilających, a kolejne dwa przewody łączą pozostałe końce czujników z rezystorami dołączonymi do wejścia odwracającego wzmacniacza operacyjnego, jeden przewód - koniec jednego czujnika z pierwszym rezystorem, a przewód drugi - drugi czujnik z drugim rezystorem.

Rozwiązanie według wynalazku ma dwie zasadnicze zalety: włókna czujników mogą mieć jednakowe długości i średnice, co bardzo upraszcza konstrukcję czujników. Ponadto praktycznie całkowicie wyeliminowany jest wpływ rezystancji przewodów łączących włókna z pozostałą częścią układu na wskazania przyrządów.

Przedmiot wynalazku zostanie bliżej objaśniony w przykładzie wykonania na rysunku przedstawiającym schemat układu termoanemometru.

Układ elektroniczny termoanemometru stałotemperaturowego zawiera w jednej gałęzi mostka czujnik termoanemometryczny 1, a w drugiej czujnik 2 kompensacji temperaturowej. Szeregowo z czujnikami 1, 2 połączone są sterowane źródła prądowe wytwarzające prądy o różnych natężeniach, płynące w tych samych kierunkach, odpowiednio 3 i 4. Pomiędzy połączone wzajemnie końce czujników i połączone wzajemnie bieguny źródeł prądowych włączone jest zasilające źródło napięciowe Uo. Zaciski napięciowe każdego czujnika 1, 2 połączone są z wejściami wzmacniaczy różnicowych; zaciski czujnika termoanemometrycznego 1 z wejściami wzmacniacza 5 tak, że na jego wyjściu faza jest odwracana i zaciski czujnika kompensacyjnego 2 - z wejściami wzmacniacza 6 tak, że na jego wyjściu faza nie jest odwracana. Wyjścia tych wzmacniaczy 5, 6 dołączone są, za pośrednictwem rezystorów, odpowied4

187 232 nio 7 i 8, do wejścia odwracającego wzmacniacza operacyjnego 9, z wyjścia którego sterowane są źródła prądowe 3,4.

Czujniki 1, 2 połączone są z resztą układu za pośrednictwem ośmiu przewodów; dwa przewody prądowe pomiędzy końcami czujników 1, 2 i ich wspólnym punktem, dwa przewody prądowe pomiędzy biegunami źródeł prądowych 3, 4 i drugimi końcami czujników 12, dwa przewody pomiędzy zaciskami napięciowymi czujnika termoanemometrycznego 1 i wejściami wzmacniacza różnicowego 5 nieodwracającego fazy oraz dwa przewody pomiędzy zaciskami napięciowymi czujnika kompensacyjnego 2 i wejściami wzmacniacza różnicowego 6 odwracającego fazę.

Czujniki 1 i 2 zasilane ze źródeł prądowych, odpowiednio 3 i 4 wymieniają ciepło z przepływającym płynem w zależności od prędkości płynu. Energia oddawana w postaci ciepła jest dostarczana w postaci prądu zasilającego czujniki. Sprzężenie zwrotne realizowane w układzie działa w ten sposób, aby utrzymać stałą różnicę temperatury między cieplejszym włóknem (czujnikiem termoanemometrycznym) 1 i płynem. Miarą prędkości płynu jest prąd zasilający cieplejsze włókno (czujnik termoanemometiyczny) 1. Sterowane źródła prądowe 3, 4 mają liniowe zależności prądu od napięcia sterującego, a więc za sygnał wyjściowy najlepiej uważać napięcie sterujące tymi źródłami, tj. napięcie wyjściowe wzmacniacza operacyjnego.

W innym rozwiązaniu szeregowo z czujnikami 1, 2 połączone są - za pośrednictwem przewodów prądowych, pierwszego i drugiego, sterowane źródła prądowe wytwarzające prądy o różnych natężeniach, płynące w przeciwnych kierunkach, odpowiednio 3 i 4.

Przewody trzeci napięciowy i czwarty prądowy łączą wspólny punkt obu czujników 1, 2 odpowiednio, przewód trzeci z masą oraz przewód czwarty z punktem wspólnym napięć zasilających Uz+, Uz-.

Przewody piąty i szósty łączą pozostałe końce czujników 1, 2, piąty przewód z pierwszym rezystorem 10, a przewód szósty - drugi czujnik 2, kompensacyjny, z drugim rezystorem 11. Drugie końce obu rezystorów pierwszego 10 i drugiego 11, połączone są wzajemnie i dołączone do wejścia odwracającego wzmacniacza 12, którego wejście nieodwracające połączone jest z masą układu. Z wyjścia tego wzmacniacza sterowane są źródła prądowe 3, 4.

W wariancie rozwiązanie, gdzie występują źródła prądowe wytwarzające prądy w przeciwnych kierunkach unika się zastosowania dwóch dodatkowych wzmacniaczy różnicowych takich, jak w wariancie ze źródłami prądowymi wytwarzającymi prądy płynące w tych samych kierunkach.

187 232

187 232

Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 50 egz.

Cena 2,00 zł.

Claims (4)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Układ elektroniczny termoanemometru stałotemperaturowego, zawierający w jednej gałęzi mostka czujnik termoanemometr^yczny, a w drugiej czujnik kompensacji temperaturowej, znamienny tym, że szeregowo z czujnikami (1), (2) połączone są sterowane źródła prądowe wytwarzające prądy o różnych natężeniach, płynące w tych samych kierunkach, odpowiednio (3), (4), a pomiędzy połączone wzajemnie końce czujników (1), (2) i połączone wzajemnie bieguny źródeł prądowych (3), (4) włączone jest źródło napięciowe (Uo), przy czym zaciski napięciowe każdego czujnika połączone są z wejściami wzmacniaczy różnicowych, czujnika termoanemometrycznego (1) z wejściami wzmacniacza (5) nieodwracąjącego fazy i czujnika kompensacyjnego (2) z wejściami wzmacniacza (6) odwracającego fazę, natomiast wyjścia tych wzmacniaczy dołączone są do wejścia odwracającego wzmacniacza operacyjnego (9), z wyjścia którego sterowane są źródła prądowe (3), (4).
2. 2. Układ według zastrz. 1, znamienny tym, że czujniki (1), (2) połączone są z resztą układu za pośrednictwem ośmiu przewodów-; z których dwa znajdują się pomiędzy końcami czujników (1), (2) i ich wspólnym punktem, dwa przewody pomiędzy biegunami źródeł prądowych (3), (4) i drugimi końcami czujników, dwa przewody pomiędzy zaciskami napięciowymi jednego czujnika (1) i wejściami wzmacniacza różnicowego (5) nieodwracąjącego fazy oraz dwa przewody pomiędzy zaciskami napięciowymi drugiego czujnika (2) i wejściami wzmacniacza różnicowego (6) odwracającego fazę.
3. 3. Układ elektroniczny termoanemometru stałotemperaturowego, zawierający w jednej gałęzi mostka czujnik termoanemometryczny, a w drugiej czujnik kompensacji temperaturowej, znamienny tym, że szeregowo z czujnikami (1), (2) połączone są sterowane źródła prądowe wytwarzające prądy o różnych natężeniach, płynące w przeciwnych kierunkach, odpowiednio (3), (4), a punkty połączenia końców czujników (1), (2) ze źródłami prądowymi, odpowiednio (3), (4) dołączone są za pośrednictwem rezystorów, odpowiednio (10), (11), do wejścia odwracającego wzmacniacza operacyjnego (12), z wyjścia którego sterowane są źródła prądowe (3), (4).
4. 4. Układ według zastrz. 3, znamienny tym, że czujniki (1), (2) połączone są z resztą układu za pośrednictwem sześciu przewodów, z których dwa znajdują się pomiędzy biegunami źródeł prądowych (3), (4) i końcami czujników, dwa przewody łączą wspólny punkt obu czujników odpowiednio, z masą oraz z punktem wspólnym napięć zasilających, a kolejne dwa przewody łączą pozostałe końce czujników z rezystorami dołączonymi do wejścia odwracającego wzmacniacza operacyjnego (12), jeden przewód - koniec jednego czujnika z pierwszym rezystorem (10), a przewód drugi - drugi czujnik z drugim rezystorem (11).