SU1040352A1 - Устройство дл измерени показател тепловой инерции термоэлектрического преобразовател - Google Patents

Description

Изо()ретение относитс  к электроизмерительной технике и преднаэнамено дл  измерени  показател  тепловой инерции промышленных термопар в услови х естественного теплообмена термопары со средой, в которой она находитс 

Известно устройство дл  измерени  показател  тепловой инерции термопар , содержащее усилитель, нагреватель , схему Сравнени  и регистратор lj.

Недостатком известного устройства  вл етс  невысока  точность, обусловленна  тем, что в процессе измерени  сигнал термопары дифференцируетс .

Наиболее-близким к предлагаемому по технической сущности  вл етс  устpOficTBO дл  измерени  показател  тепловой инерции термоэлектрического преобразовател , содержащее усилитель вход которого соединен с первым переключателем , а выход через второй переключатель и резистив-ный делитель подключен к входам аналогового ключа, управл ющие входы которого соответственно соединены с выходами триггера, соединенными с управл ющим входом цифрового регистратора ..и входом одновибратора , а также нагреватель, подключенный к первому переключателю 2.

Недостатками указанного устройства  вл ютс  низка  точность, обусловленна  сравнением напр жени , измен ющегос  по закону затухающей экспоненты , с двум  различными посто нными уровн ми, а также низкое быстродействие , обусловленное тем, что йрем  определени  посто нной,времени равно этой посто нной.

Цель изобретени  - повышение точности и быстродействи  измерени .

Поставленна  цель достигаетс  тем, что в устройство дл  измерени  показател  тепловой инерции термоэлектрического преобразовател , содержащее усилитель, вход которого соединен с первым переключателем, а выход через второй переключатель и резис .тивный делитель подключен к входам аналогового ключа, управл ющие входв которого соответственно соединены с выходами триггера, соединенными с уп равл ющим входом цифрового регистратора и входом одновибратора, а также нагреватель, подключенный к первому переключателю, введены генератор импульсов , втора  схема сравнени , дополнительный триггер, счетчик импульсов , кодоуправл ема  резистивна  матрица и схема И, первый вход которой 5 соепинен с упоавл юшим входом устройства , второй вход -,с генератором им ПУЛЬСОВ, третий вход - с инверсным выходом дополнительного триггера, а выход соединен с первым входом счетчика.. второй вход которого соединен с выходом одновибратора и первым входом счетчика, второй вход которого соединен с выходом одновибратора и первым входом дополнительного триггера,

5 а выходы подключены к управл ющим входам кодоуправл емой резистивной матрицы , первый вход которой соединен с источником опорного напр жени , а выход подключен к второму входу первой

0 схемы сравнени  и первому входу второй схемы сравнени , второй вход кото рой соединен с вторым переключателем, а выход подключен к второму входу дополнительного триггера.

5 На фиг. 1 приведена структурна  схема устройства; на фиг, 2 - зависимости напр жений на выходе усилител  от временив ,

Устройство содержит перруй ключатель 1,нагреватель 2,усилитель 3 второй переключатель 4, аналоговый ключ 5, первую схему 6 сравнени , триггер 7, цифровой регистратор, состо щий из генератора 8 опорной частоты , ключа Э, счетчика 10 и блока 11

цифровой индикации, транзисторы 12 и 13, одновибратор 1, делитель 15 напр жени , генератор 16 импульсов, схему И 17, счетчик 18 импульсов, кодоуправл емую резистивную матрицу 13, вторую схему 20 сравнени  и дополнительный триггер 21.

На фиг. 2 обозначены кривые 22-2 соответственно зависимостей напр жений от времени на выходах усилител  3, транзистора 13 и транзистора 12о

Устройство работает следующим образом

На вход устройства подключают ис . следуемую термопару, котора  установлена непосредственно на объекте и на ходитс  в среде с определенной температурой в услови х естественного теплообмена . Переключатель 1 рода работы

5 устанавливают в положение Измерение (tl) , а второй-переключатель k - в положение 01 . На управл ющий вход устройства подают управл ющий сигнал.

На выходе термопары имеетс  установившиес  значение сигнала, пропорщиональное f., которое после усилени  усилителем 3 через переключатель k поступает на второй вход второй схемы 20 сравнени .

Потенциалы, поступающие на второй Итретий входы схемы И 17 соответственно с управл ющего входа устройства , и инверсного выхода дополК ительного триггера 21, разрешают прохождение импульсов с выхода генератора 16 импульсов через схему И Г/ на первый вход счетчика 18. С выхода кодоуправ .л емой резистивной матрицы 19 на первый вход второй схемы 20 сравнени  поступает ступенчатонарастающее напр жение , В момент равенства сигналов , поступа101цих на входы второй схемы 21) сравнени , последн   вырабатывает сигнал, измен ющий состо ние триггера 21. Ори этом блокируетс  состо ние дополнительного счетчика 18 и на выходе кодоуправл емой резистивной ма-трицы 19 фиксируетс  потенциал, равный выходному сигналу усилител  3

1осле этого переключатель 1 рода работы перевод т на определенный промежуток времени (например, с) в положение Нагрев (Н}. Термопара при этом подключаетс  к нагреватели) 2 и последний при помощи переменного тока разогревает термопару до некоторой температуры, превышающей температуру среды, в которой находитс  термопара ,

Затем переключатель 1 возвращаетс  в исходное положение LI, а трёхполюсный переключатель k - в положение В этом положении на вход делител  15 напр жени  поступает напр жение , пропорциональное Е (t) исследуемой термопары, измен ющеес  по закону затухающей экспоненты Е11)-ЕеЧ(Е-Ео)-е

где г - показатель тепловой инерции; t - текущее врем ; Е - выходное значение усилител  в момент времени t 0.

На второй вход первой .схемы 6 сравнени  поступает напр жение, пропорцио нальное Ejj. На первый ход первой 6 сравнени , через открытый транзистор 13 аналогового ключа 5 поступает напр жение, пропорциональное /И- Е (t) исследуемой термопары, где 0( - коэффициент делени  делител  ( а 1).

В момент времени ivj , когда текущее значение а--t(t) достигает значени  Е0, перва  схема 6 сравнени 

выходным импульсом переводит три1- гер 7 в нулевое состо ние, благодар  чему на управл ющие входы аналогового ключа 5 поступают напр жени , закрывающие транзистор 12 и открывающие транзистор 13. На первую схему 6 сравнени  поступает напр жение, пропорциональное Ь Е (t) исследуемой термопары ( Ь - коэффициент делени  )

При этом одновременно выходным сигналом триггера 7 замыкаетс  ключ 9 цифрового регистратора и на счетчик 10 с генератора 8 опорной частоты поступают импульсы, количество которых высвечиваетс  в блоке 11 цифровой индикации .

При достижении напр жени  b-ECt) значени  ЕО (момент -Ь1)перва  схема 6. .-срабатывает вторично и перево7|ит триггер 7 в единичное состо ние. , Ключ 9 размыкаетс  на управл ющие входы аналогового ключа 5 поступают напр жени , открывающие транзистор 12 и закрывающие транзистор 13. Одновременно передним фронтом импульса пер вый триггер 7 запускает одновибратор , который формирует короткий импульс , сбрасывающий счетчик 18 и дополнительный триггер 21 в начальные состо ни .

Так как в моменты времени t и. a.E(t) Ko,b K.(t2) Eg, то интервал времени t t.-ti будет пропорционален показателю тепловой инер ИИ f .1,1 .

i ,p(L.

° %Н-ЪГ:

В процессе работы устройства ключ 9 цифрового регистратора открываетс  на врем  tg триггером 7. При этом число импульсов, поступившее в счетчик 10 от генератора 8, будет пропорционально величине

Повышение точности измерени  происходит в результате более точного оп ,ределени  моментов времени t и 2 . Точность отсчета моментов t и ±2 определ етс  порогом чувствительности д U устройства сравнени  и углом, который образует касательна  к экспоненциально измен ющейс  кривой в точке ее г1ересечени  с пр мой, параллельной оси абс(иссо В устройстве в моменты fc и t касательные расположены под одним углом, вследствие чего при посто нном пороге чувствительноетиди за врем  tj, исключаетс  погрешность , обусловленна  наличием порога чувствительности схемы сравнени . {(о ышение быстродействи  измерени  происходит благодар  тому, что по сравнению с прототипом в предлагаемом устройстве уменьшено значение коэффициента пропорциональности между to Введение в устройство генератора импульсов, второй схемы сравнени , дополнительного триггера, счетчика импульсов , кодоуправл емой резистивной матрицы и схемы И позвол ет повысить точность и быстродействие-измерени .

Фиг. f

ф1/г.г

Claims (1)

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ПОКАЗАТЕЛЯ ТЕПЛОВОЙ ИНЕРЦИИ ТЕРМОЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ, содержащее усилитель, вход которого соеди- . нен с первым переключателем, а выход через второй переключатель и резистивный делитель подключен к входам аналогового ключа, управляющие входы* которого соответственно соединены с выходами триггера, соединенными с управляющим входом цифрового регистратора и входом одновибратора, а также нагреватель, подключенный к первому переключателю, отличающеес я тем, что, с целью повышения точности и быстродействия измерения, в него введены генератор импульсов, вторая схема сравнения, дополнительный триггер, счетчик импульсов, кодоуправляемая резистивная матрица и схема И, первый вход которой соединен с управляющим входом устройства, второй вход - с генератором импульсов, третий вход - с инверсным выходом дополнительного триггера, а выход соединен с первым входом счетчика, второй вход которого соединен с 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 с источником опорного напряжения, а выход подключен к второму входу первой схемы сравнения и первому входу второй схемы сравнения, второй вход которой соединен с вторым переключателем, а выход подключен к второму входу дополнительного триггера.