Термоанемометрический преобразователь Советский патент 1983 года по МПК G01P5/12 

to

со

о

00

со

ТЕРМОАНЕМОМЕТРИЧЕСКИЙ ПРЕ- , . ОБРАЗОВАТЕЛЬ, содержащий источник питания, соединенный с первым токопсф водом термоанемометрического датчика с чувствительным элементом в виде биметаллической пластины, второй токоподвод которого соединен с первым резистором, отличаю ts и и с я тем, что, с целью увеличения быстродействия и упро4цения преобразователя, в него введены второй резистор, ключ, генератор импульсов и элементов И-НЕ, первый вход которого соединен с вторым токо подводом те1 1оанемометрического дат чика и через первый резистор с входом ключа и вторым резистором, выход которого подключен к выходу ключа, второй вход которого соединен с выходом генератора импульсов и вторым входом элемента И-НЕ.: g /

«Чий/ Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано при измерениях параметров . (скорость, давление, состав ) газовых и жидких сред. Известен термоанемометрический преобразователь, содержащий термоане мометрический датчик с чувствительным элементом в виде биметаллической пластины, включенный последовательно с резистором в электрическую цепь источника питания, цепь управления которого через интегратор соединена с выходом схемы измерения длитель-. ности импульса, вход которой сое- динен с резистором Ql. Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является термоанемометрический преобразователь , содержащий источник питания, соединеннный с первым токоподводбм термоанемометрического датчика с чувствительным элементом в виде биметаллической пластины, второй токоподвод которого соединен с первым резистором 2. Недостатки известного преобразователя - малое быстродействие,, свя занное с необходимостью преобразования частртного сигнала, поступающего с датчика в постоянное напряжение, управляющее источником питания а также сложность, прскольку измери j-тель частоты следования импульсов и управляемый источник питания являют ся сложными устройствами. Цель изобретения - увеличение быстродействия и упрощение термоане мометрического преобразователя. Поставленная цель достигается тем, что в термоанемометрический преобразователь, содержащий источни питания, соединенный с первым токоподводом термоанемометрического дат чика с чувствительным элементом в виде биметаллической пластины, второй токоподвод которого соединен с первым резистором, введены второй резистор, ключ, генератор импульсов и элемент И-НБ, первый вход которог соединен с вторым токоподводом термоанемометрического датчика и через первый резистор с входом ключа и вт рым резистором, выход которого подключен к выходу ключа, второй вход которого соединен с выходом генерат ра импульсов и вторым входом элемен та И-НЕ. На фиг. 1 представлена блок-схем преобразователя; на фиг. 2 - времен ные диаграммы его работы. Термоанемометрический преобразователь состоит из чувствительного-: элемента в виде биметаллической пла тины 1, неподвижно соединенного с первым токоподводом 2 и контактирую щего с вторым токоподводом ,3, закре ленным в державке 4. Токоподводы 2 3 подключены к источнику..5 питания через резисторы 6 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 термоанемометрического преобразователя. Термоанемометрический преобразователь работает следующем образом. Под действием Э равного сопротивленйе биметалличесгде RP кой пластины 1} сопротивление первого резистора 6} сопротивление второго резистора 7; напряжение источника 5 питания, биметаллическая пластина 1 разогревается . Велич:ина 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 первйй вход элемента И-НЕ 10 поступает напряжение, снимаемое с псзследовательно соединенных резисторов 6 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 условия ОСТ мин t (- оТр MotKC где tf - const - длительность импульсов на выходе генератора 9 импульсов; минимальное время ост мин остывания (до момента восстановления контакта с вторым токоподводом 3 ) би-. металлической пласти ны 1} максимальное время отрыва (потеря контакта с вторым токоподводом 3 ) биметаллической пластины 1 с момента прихода импульса с генератора 9 импульсов. Поскольку до момента прихода импульса с генератора 9 импульсов биметаллическая пластина 1 уже была разогрета током то ост «Ин отр макс Период следования импульсов на выходе генератора 9 импульсов выбирается из. условия TT ноггр/иоисс -ост мякс где Т const - период следования импульсов на выход генератора 9 импульсов;Ч(с«грмяжГ максимальное время нагрева (до момент отрыва ) биметаллич кой пластины 1; остмакс максимальное время остывания {до моме та восстановления контакта с вторым токоподводом 3) би металлической плас тины 1. При закорачивании второго резис тора 7 ток разогрева биметаллической пластины 1 резко увеличивается и становится равным 2--R Под действием тока Jg биметаллическая пластина 1 дополнительно разогревается и теряет контакт с вторым токоподводом 3, что приводит к разрыву цепи источника 5 питания. На первом входе, элемента И-НЕ 10 сигна ла нет, а на втором входе появляетс импульс с выхода генератора 9 импульсов, 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 сигна отсутствует, а на выходе появляется импульс. Длительность импульса на выходе элемента И-НЕ 10 зависит от времени остывания t биметалличес кой пластины 1. Время остывания j.-tQj.. биметаллической пластины 1 определяется постоянной времени биметаллической пластины 1 и от тока разогрева не зависит. Постоянная времени тс где с - удельная теплоемкость материала биметаллической пластины 1; Т - постоянная времени биметаллической пластины 1; m - масса биметаллической пластины 1; Н - коэффициент рассеяния биметаллической пластины 1, зависит от величины коэффициента рассеяния Н, являющейся функцией исследуемого параметра, например скорости движения среды. Следовательно, постоянная времени L определяется параметрами контролируемого .потока. В момент остывания биметаллической пластины 1 (в момент восстановлений 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-г нал. Период следования импульсов постоянен и равен Т г const, а длительность импульсов (t , t г фиг, 2) зависит от параметров измеряемого потока. Быстродействие термоанемометрического преобразователя увеличилось в 50-100 раз за счет того, что измерен ние параметра среды производится за один период следования импульсов, поступающих, с.генератора импульсов. Термоанемометрический преобразователь значительно проще прототипа, так как для его реализации трюбуется на 40% меньше аппаратурных затрат.