Устройство для определения динамических параметров терморезистора косвенного подогрева Советский патент 1984 года по МПК G05B23/02 

Устройство для измерения динамических параметров терморезистора косвенного подогрева предназначено для использования в электроизмерительной технике и в системах автома тического регулирования. Известно устройство для измерения динамических параметров терморезистора косвенного подогрева по переходному процессу установления сопротивления при скачкообразном изменении тока подогрева. Недостатком известного устройства является низкая точность определения динамических параметров терморезистора . Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому являетья устройство для измерения динамических параметров терморезистора, в котором использована схема стабилизатора постоянного напряжения, где регулирующим элементом является терморезистор косвенного подогрева Устройство содержит два генератора постоянного тока, подключенных соответственно к измеряемому терморезистору косвенного подогрева и задающему резистору, ключ с добавочI ным резистором, подключенным парал лельно задающему резистору, дифференциальный усилитель, входы которого соединены с незаэемпенными кон цами задающего резистора и терморезистора косвенного подогрева, а вы ход через усилитель напряжения - с усилителем постоянного тока, выход которого связан с индикатором и нагружен на нить подогрева терморезистора косвенного подогрева. В дифференциальном усилителе про исходит сравнение постоянного напря жения на терморезисторе косвенного подогрева и напряжения на задающем резисторе. В исходном состоянии (установившийся режим) эти напряжения равны. При скачкообразном изменении задающего сопротивления (замыкании и размыкании ключа) напряжение на задающем резисторе также изменяется скачком на некоторую величину. При этом на выходе дифференциального усилителя возникает сигнал ошибки, который усиливается усилителем напряжения и постоянного тока. Выходной ток усилителя постоянного тока, ;воздействуя на. нить подогрева терморезистора, из482меняет его сопротивление таким об разом, чтобы падение напряжения на терморезисторе косвенного подогрева стало равным напряжению на задающем резисторе. Переходной процесс установления постоянного напряжения на терморезисторе косвенного подогрева отображается на осциллографе. По известному коэффициенту усиле.ния схемы, основной постоянной времени t, термор.езистора, величине перерегулирования переходного процесса, измеренной на экране осциллографа, находят вторую постоянную временй t терморезистора косвенного подогрева (постоянная подогревателя) . Недостатком известного устройства является невысокая точность измерения постоянной времени ся , которая зависит от точности измерения коэффициента усиления и точности измерения величины пере14егулирования процесса, а также большая длительность-измерения коэффициента усиления для получения достоверной оценки. Цель изобретения - сокращение времени и повьш1ение точности измереНИИ постоянной времени терморезистора косвенного подогрева. Поставленная цель достигается тем, что в известное устройство для определения динамическ1 х параметров терморезистора косвенного подогрева, содержащее два источника постоянного тока, подключенные соответственно к задающему резистору и терморезистору косвенного подогрева, дифференциальный усилитель, неинвертирующий вход которого подключён к выходу первого источника постоянного тока, а инвертирующий - к выходу второго источника постоянного тока, усилитель напряжения с регулируемым коэффициентом усиления, усилитель , постоянного тока, вход которого соединен с выходом усилителя напряжения, а выход связан с индикатором и нитью подогрева терморезистора, дополнительно введено апериодическое звено, вход которого связан с выходом дифференциального усилителя, а выход - с входом усилителя напряжения. На чертеже представлен блок-схема устройства. Устройство содержит два генератора 1 и 2 постоянного тока, измеряемый терморезистор 3 косвенного подогрева, задающий резистор 4, дифференциальный усилитель 5, апериода1ческое звено 6, усилитель 7 напряжения, усилитель 8 тока, индикатор 9 роль которого вьшолняет частотомер.

Устройство работает следующим образом.

Токи от ИСТОЧНИКОВ постоянного тока 1 и 2, протекающие по измеряемому терморезистору 3 и задающему резистору 4, создают на них падения напряжения, пропорциональные их сопротивлению. Эти напряжения поступают на схему сравнения, функцию которой выполняет дифференциальный усилитель 5, рде происходит их сравнение. В случае их: неравенства на выходе блока 5 возникает сигнал рассогласования. Так как незаземленный конец измеряемого терморезистора подключен к инвертирующему входу дифференциального усилителя, для сигнала, поступающего с терморезистора косвенного подогрева, дифференциальный усилитель 5 вносит инверсию, т.е. фазовый сдвиг на 180 . Далее сигнал поступает на апериодическое звено 6, представляющее собой, в частности, интегрирующую RC -цепь, передаточная функция которой W (р) равна . (р-рггт

где р - комплексная переменная,

T«RC - постоянная времени интегри

рующей цепи.

Для сигнала с круговой частотой СО фазовой сдвиг, вноС1|Мый апериодическим звеном, paBeHCf ai-ctg(oT).

С выхода апериодического звена 6 сигнал поступает на усилитель 7 напряжения с регулируемым коэффициентом усиления. Усилитель напряжения осуществляет усиление сигнала и его регулировку по амплитуде. Усилитепь 7 напряжения широкополосный работает начиная с постоянного тока и для сигнала не вносит фазового сдвига. Далее сигнал поступает на усилитель 8 постоянного тока, который обеспечивает необходимый ток подогрера через нить подогрева терморезистора. Усилитель 8 постоянио го тока также широкополосный и для сигнала не вносит фазового сдвига. Ток подогрева терморезистора изменяет его сопротивление таким образом, чтобы напряжение на терморезиСторе 3 косвенного подогрева стало равным напряжению на задающем резисторе. .При увеличении (ручном или автоматическом) коэффициента усиления усилителя 7 до критической величины в устройстве возникает автоколебания в контуре регулирования. Автоколебания в контуре регулирования возникают при условии баланса фаз и баланса амплитуд. Бгшанс амплитуд достигается регулировкой усиления усилителя 7 напряжения. Ба- ланс фаз выполняется только для одной частоты, которая и является частотой генерациисо.р. Условие ба ланса фаз на частоте генерации записывается в виде

180 О,

Ч.-ьср

ткп

где (ft. - сдвиг фазы сигнала на частоте 0j-e апериодического

звена

.

Т - сдвиг фазы сигнала на частоте терморезистора косвенного подогрева, 180 - сдвиг фазы дифференциаль-. ного усилителя 5 на частотеыге;.

Фазовый сдвиг сигнала, проходящего через терморезистор 3 косвенногоподогрева, определяется его передаточной функцией ). и имеет |вид,

til / , rtin.

TKnW- t.pt.

где К: - коэффициент передачи терморезистора 3, - первая основная постоянная

времени терморёзистора t - постоянная времени подогревателя терморезистора 3. Из приведенной формулы следует, чт передаточная функция терморезистора 3 представляет последовательное соединение двух апериодических звеньев с постоянными времени и 2 . Фазовый сдвиг терморезистора косвенного подогрева 3, вносимый для сигнала на частотеб),, определяется как

1,я-агс1 Кен«,)-агс1 С ге„Ч

с учетом значений фаз If условие баланса фаз примет вид

-arcl CWreHTVarct l.UrehtV -агс1(и)ген г ВО 0

или

.1&o4arct(UreHT)

ГсИ

(WreH,).

Величина Т известна, величина t, известна из технических условий на терморезистор. Величина СОгеч „измеряется частотомером 9. По известным данным вычисляется .

При использовани стрелочного частотомера 9 его шкала может быть проградуирована в значениях -f в результате чего значения 1 будут получены непосредственно на шкале частотомера 9.

Использование предлагаемого уст ройства сокращает время измерения динамических параметров не менее, чем в 2 раза по сравнению с прототипом, так как измеряется либо частотаи),.р, по которой определяется величина t , либо непосредственно измеряется прототипе же необходимо проводить два измерения: коэффициента усиления и переходного процесса по осциллографу с последующим расчетом динамических характеристик. При одинаковой погрешности применяемых приборов- зто позволяет не менее, чем в 1,5 раза получить выигрыш в точности измерений.

В предлагаемом устройстве, в отличие от базового, по измеряемой величине (U,) возможен автоматический контроль выхода величины «; за заданные допустимые границы, что позволяет автоматизировать входной контроль динамических параметров терхорезисторов при производстве аппаратуры.

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ДИНАМИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ ТЕРМОРЕЗИСТОРА КОСВЕННОГО ПОДОГРЕВА, содержащее два источника постоянного тока, подключенные соответственно к задающему резистору и терморезистору косвенного подогрева, дифференциальный усилитель неинвертирующий вход которого подключен к вькоду первого источника постоянного тока, а инвертирукиций - к выходу второго источника постоянного тока, усилитель напряжения с регулируемым коэффициентом усиления, усилитель достоянного тока, вход которого соединен с выходом усилителя напряжения, а выход связан с индикатором и нитью подогрева терморезистора косвенного подогрева, отличающееся тем, что, с целью сокращения времени и повышения точности измерений, между выходом дифференциального усилителя и входом усилителя иапряжения введено апериодическое звено. « эо lu ас