Частотно-импульсный преобразователь скорости движения среды и ее температуры Советский патент 1984 года по МПК H03K7/06 

сд

О5 00

4: Изобретение относится к измерительной и контрольной технике. Известно устройство для преобраз вания скорости потока жидкости или газа в частотно-импульсный модулиру мый сигнал, содержащее преобразователь скорости потока в электрически сигнал, выполненный на основе симме ричного мультивибратора, работающег в автоколебательном режиме и содержащего чувствительный элемент, вклю ченнный в цепь разряда одного из ко денсаторов преобразователя и второй чувствительный элемент, включенный цепь разряда второго конденсатора i Недостатки данного устройства заключаются в низкой чувствительнос преобразователя, а также невысокой точности преобразования, обусловлен ной зависимостью частоты мультивибр тора от напряжения питания и темпер .турной нестабильностью. Наиболее близким по технической сущности к изобретению является частотно-импульсный преобразователь скорости движения среды и ее температуры, выполненный в виде генератора линейно изменяющегося напряже ния и содержащий термистор, входной транзистор/ коллектор которого через усилительный транзистор соедине с базой и коллектором выходного транзистора, при этом термистор вкл чен мелщу эмиттерами входного и выходного транзисторов 2. Однако и данный преобразователь характеризуется невысокой чувствительностью преобразования, а также пониженной точностью, обусловленной нестабильностью генератора линейно иэменяюцегося напряжения. Цель изобретения - повышение чув ствительности преобразования скорости движения среды и ее температуры в частоту. Поставленная цель достигается тем, что в частотно-импульсный преобразователь скорости движения среды и ее температуры, содержащий импульсный генератор и термистор, вве дены варикап, катушка индуктивности и три резистора, образующие вместе с термистором измерительный мост, источник опорного напряжения, при S1TOM в первое плечо моста включен варикап, соединенный анодом с первым выводом катушки индуктивности, во второе плечо моста включен термистор а в третье и четвертое плечи моста резисторы, причем второе и третье плечи моста соединены между собой и с общей шиной устройства, четвертое плечо моста и второй вывод катушки индуктивности первого плеча соединены между собой и с шиной питания уст ройства, третье плечо и катод варика па первого плеча, а также первый вывод резистора диагонали моста соединены между собой и с первым входом импульсного генератора, второе и четвертое плечи моста, а также второй вывод резистора диагонали моста соединены между собой и через переменный резистор с первой выходной шиной источника опорного напряжения, вторая выходная шина которого -подключена к второму входу импульсного генератора. На чертеже изображена принципиальная схема предлагаемого частотно-импульсного преобразователя. Частотно-импульсный преобразователь скорости движения среды и ее температуры содержит импульсный генератор 1, источник 2 опорного напряжения, термистор 3, варикап 4, катушку индуктивности 5, резисторы 6-8 и переменный резистор 9. Импульсный генератор 1 выполнен на основе дифференциального усилителя, содержит транзисторы 10-13, конденсатор 14 и резисторы 15-19. Источник 2 опорного напряжения содержит транзисторы 20 и 21, термокомпенсирующие диоды 22 и 23 и резисторы 24-27. Термистор 3,резисторы б и 7, а ±акже катушка индуктивности 5 с варикапом 4 образуют измерительный мост, в диагональ которого включен резистор 8. Одна вершина моста, включающая резистор 8, соединена через переменный резистор 9 с первой выходной шиной источника 2 опорного напряжения, а вторая вершина соединена с первым входом импульсного генератора. Преобразователь работает следующим образом. Измерительный мост, образованный резисторами 6-8, тремистором 3 и катушкой индуктивности 5 с варикапом 4, совместно с импульсным генератором 1 и переменным резистором 9 служит для преобразования скорости движения среды и ее температуры в частоту. При изменении скорости движения среды и ее температуры изменяется сопротивление термистора 3, включенного в плечо моста, что приводит к его разбалансу. При этом изменяется импеданс с плеча, содержащего катушку индуктивности 5 и варикап 4, из-за изменения потенциала на аноде варикапа 4. Емкость варикапа 4 наряду с индуктивностью катушки 5, емкостью конденсатора 14 и резистором 18 являются времязсщающими для импульсного генератора 1, и ее изменение приводит к девиации следования импульсов на . его выходе. В импульсном генераторе 1 транзистор 13 с резистором 17 служат источником стабилизированного тока для ифференциального усилителя на транзисторах 10,11 и резисторах 15,16. Выходной сигнал, снимаемый с выхода эмиттерного повторителя на транзисто ре 12, поступает по цепи положительной обратной связи к базе транзистора 10 и используется в качестве поро гового напряжения генератора, а также поступает по пи отрицательной обратной связи через резистор 18 к базе транзистора 11 и к конденсатору 14. Таким образом, эмиттер транзи стора 12 и база транзистора 10 всегда находятся под одинаковым напряжением. Резистор 19 является нагрузочным для эмиттерного повторителя на транзисторе 12. Первая выходная шина{ /(5п, источ ника 2 опорного напряжения через переменный резистор 9 привязывает диаг наль моста к термостабильному потенциалу, что дает возможность управлять в широких пределах емкостью варикапа 4. Кроме того, изменяя величи ну сопротивления переменного резисто ра 9, можно регулировать начальный разбаланс измерительного моста. Вторая выходная шина ( источника 2 опорного напряжения подключена к второму входу импульсного генератора и обеспечивазт заданное смещение на базе транзистора 13. Емкость конденсатора 14 значитель но превышает емкость варикапа 4, практически не оказывая влияния на частоту преобразования, и служит для ограничения по постоянной составляю щей напряжения разбаланса на резисто ре 8, который включен для ограничени тока времязадающей цепи в плечо с термистором 3. Пусть при включении транзистор 11 закрыт, а транзистор 10 открыт и через него протекает ток источника стабильного тока на транзисторе 13 и резисторе 17. При этом на базе транзистора 10 и эмиттере транзистора 12 высокий потенциал, а в последовательном контуре, состоя щем из.резистора 18, конденсатора 14 варикапа 4 и катушки индуктивности 5 ударно возбуждается ток, изменяющийся почти по синусоидальному закону с затуханием. В результате этого конденсатор 14 и варикап 4 заряжаются до уровня открывания транзистора 11. Транзистор 10 закрывается и происходит переключение тока источника стабильного тока на транзисторе 13 и резисторе 17 в транзистор 11. При этом потенциал базы транзистора 10 и эмиттера транзистора 12 резко падает и в последовательном контуре, состоящем из резистора 18, конденсатора 14, варикапа 4 и катушки индуктивности 5, ударно возбуждается ток противоположного направления, изменяющийся по синусоидальному закону с затуханием. Б результате этого конденсатор 14 и варикап 4 разряжаются до момента закрывания транзистора 11. Транзистор 10 открывается и происходит переключение тока источника стабильного тока на транзисторе 13 и резисторе 17 в транзистор 10. При этом потенциал базы транзистора 10 и эмиттера транзистора 12 резко возрастает, что приводит к очередному возбуждению тока в последовательном контуре. Применение в качестве времязадающего устройства в преобразователе плеча измерительного моста, содержащего варикап и катушку индуктивности, управляемых термистором, обеспечивает генерирование импульсов прямоугольной формы на частоте, близкой к резонансной и с высокой стабильностью, что обуславливает повышенную чувствительность преобразования скорости движения среды и ее температуры. Кроме того, повышенная чувствительность преобразования обусловлена наличием обратной связи по напряжению между источником опорного напряжения и измерительным мостом, которая дает возможность управлять в широких пределах емкостью варикапа и, как следствие, начальной и конечной значениями частоты на выходе преобразователя. Высокая точность преобразования обусловлена наличием индуктивности и варикапа во времязадающей цепи, что Приводит к снижению чувствитель-: ности генератора при изменении напряжения питания, исключением чувствительного элемента непосредственно из времязадающей цепи и наличием обратной связи между измерительным мостом и термостабильным источником .опорного напряжения. Кроме того, Применение регулируемой обратной связи пЬ напряжению дает возможность устанавливать начальный разбаланс измерительного моста и, как следствие, начальное значение выходной частоты, что важно при использовании преобразователя в контрольной и измерительной технике. Предлагаемый частотно-импульсный преобразователь скорости движения среды и ее температуры может быть применено в цифровых приборах и системах измерения скорости движения среды и ее температуры, контроля теплового режима в ЭВМ и цифровых системах слежения и регулирования параметров среды.

ЧАСТОТНО-ИМПУЛЬСНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ СКОРОСТИ ДВИЖЕНИЯ СРЕДЫ И ЕЕ ТЕМПЕРАТУРЫ, содержащий импульсный генератор и термистор, отличающийся тем, что, с целью повьшдения чувствительности преобразования, в него введены варикап, катушка индуктивности и три резистора, образующие вместе с термистсфом измерительный мост, источник опорного напряжения, при этом в первое плечо моста включен варикап, соединенный анодом с первым выводом катушки индуктивности, во второе плечо моста включен термистор, а в третье и четвертое плечи моста включены резисторы, причем второе и третье плечи моста соединены между собой и с общей шиной устройства, четвертое плечо моста и второй вывод катушки индуктивности первого плеча соединены между собой и с шиной питания устройства, третье плечо и катод варикапа первого плеча, а также первый вывод резистора диагонали моста соединены между собой и с первым входом импульсного генератора, второе и четвертое плечи моста, а также второй вывод ре.зистора диагонали моста соединены между собой и через перемен(Л ный резистор с первой выходной шиной источника опорного напряжения, вторгш выходная шина которого подключена к второму входу импульсного генератора.