Устройство для преобразования температуры вращающихся объектов в электрический сигнал Советский патент 1991 года по МПК G01K13/08 

&

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к устройствам для измерения температуры вращающихся объектов различных механизмов и агрегатов.

Цель изобретения - повышение быстродействия при расширении функциональных возможностей за счет получения информации об отношении температур различных зон вращающегося объекта,

На чертеже представлена структурная схема устройства.

Устройство содержит первый и второй вращающиеся конденсаторы 1 и 2, первый и второй добавочные вращающиеся конденсаторы 3 и 4, резистивный датчик 5 температуры .дополнительный резистивный датчик 6 температуры, опорный элемент 7, дополнительный опорный элемент 8, усилитель Э.дополни- тельный усилитель 10, первый инвертор 11, первый логарифматор 12, второй инвертор 13, первый дифференциатор 14, третий инвертор 15, второй логарифматор 16, четвертый инвертор 17, второй дифференциатор 18, интегратор 19, блок 20 сравнения.

Устройство работает следующим образом.

В момент времени, когда включено питание, на выходе блока 20 сравнения скачкообразно установится напряжение + V0. Это напряжение поступает на выходы конденсаторов 1 (CI) и 3 (СЗ). Функция передачи усилителя 9 имеет вид

Ro

К(Р)(-1

Rt5 +

1

1

PCi РС2

jRo

Rt5

Сэ

Р + Ci -С2

1

Rts Сэ

К(Р) Rt6

Р +

1

г Сз С4

C3l--c7Tcv

Rt6 СЭ1

Ci + C2

Аналогично записывается функция печи усилителя 10

RoeР

40

Выходной сигнал усилителя 9 будет

Ug - С RlT ,

где t - текущее время. Выходной сигнал усилителя 10 описывается45

- t

Uio - Rt6 с-1

В случае положительного напряжения на выходе блока 20 сравнения инверторы 11,13,15, и 17 инвертирую г сигналы, т.е. коэффициент передачи этих устройств - 1.

Напряжение,поступающее на вход ло- гарифматора 12, соответственно будет

U l2 сэ ,

выходной сигнал логарифматора U12 Ki2 (In V0 + InRoy - InRts -т

t

-)Rts C9

где Ki2 - коэффициент передачи логарифматора 12. Аналогично выходной сигнал логарифматора 16 описывается

JL)

Выходной сигнал инверторов 13 и 17 соответственно описывается выражением

tч

Die Kie (lnV0 + InRos - InRtG -т

0

Ui3 - Ki2 (InVo -t- InRo - lnRr5 - Ui - Ki6 (InVo + InRoa - InRte Rts Сэ

V

Rte

Выходные сигналы дифференциаторов 14 и 18 соответственно имеет вид

0

5

5

0

5

0

5

Ui4 т U is T3ie

dUis

Г(5н

Kl2

Rt5

dt

Kie

RIG СЭГ

где ,r3i8 -постоянные времени дифференцирования дифференциаторов 14 и 18.

Выходной сигнал дифференциатора 14 поступает на неинвертирующий вход блока 20 сравнения и поддерживает на выходе положительное напряжение, равное напряжению насыщения сравнивающего устройства.

Напряженнее выхода дифференциатора 18 поступает на вход интегратора 19,

U19

1 Т 3l8 К16

t,

Rte Сэ1

где Т4 - постоянная времени интегратора 19.

Напряжение с выхода интегратора 19 поступает на инвертирующий вход блока 20 сравнения. В момент времени ti равенства напряжений на входах блока 20 сравнения выходное напряжение на его выходе скачкообразно изменится на противоположные и станет - V0. Момент времени определится из выражения

K-I2 ти . dis Kie 4Rts Сэ 4 Rte Сэ1 Rte Rts1

Tdl4 K12 T4 Сэ1

TdUf

где М

f die Kie C9

При изменении знака выходного напряжения блока 20 сравнения инверторы 11,13,15 и 17 изменят свои коэффициенты передачи на противоположные и они станут равны 1.

Выходной сигнал усилителей в этом случае будет соответственно RO

U9 - V0

R(5

t Ri5 Сэ

Uvo-Vo R

01

Проходя без изменения через инверторы 11 и 15 они поступают соответственно на выходы логарифматоров 12 и 16, выходные сигналы которых будут

tч

Ul2 Ki2 (lnV0 + InRov -InRtS - Uie Kie (lnV0 + InRos -InRte-,

Ri5

-4

U14 -Г 3i4 -R-

Rt6 3i

Эти сигналы без изменения поступают на входы дифференциаторов 14 и 18 через инверторы 13 и 17, выходные сигналы которых соответственно имеют вид

К12 .

Ul8 -rdl8 R-K4V-.

Rt6 Сэ1

Напряжение с выхода дифференциатора 14 поступает на вход блока 20 сравнения. Напряжение с выхода дифференциатора 18 поступает на вход интегратора 19, входной сигнал которого описывается выражением Kie

и„

t

Rt6 СЭ1

В этом случае в момент времени т.2, когда сравняются напряжения на входах блока 20 сравнения , произойдет скачкообразное изменение его выходного напряжения на противоположное и станет + V0

Момент времени t2 определяется из равенства

rdia Kie

t

Т4 Rt6 Сэ1

отсюда t2 M -gi-.

Kt5

Период колебаний будет

Rt6

Rt5

:Г Эц Ki2 Rt5 Сэ

Т t1 + t2 2 M

Выходные сигналы дифференциаторов 14 и 18 содержат информацию о температуре данной зоны вращающегося объекта. Эта информация содержится в амплитуде сигнала. Таким образом ис-

0

5

0

5

0

5

0

5

0

с

пользуя амплитудный вольтметр переменного тока, можно контролировать температуру зон вращающегося объекта, а также получать информацию о температуре различных зон вращающегося объекта в виде амплитуды переменного напряжения, снимаемых с дифференциаторов. При использовании термореэисторов с отрицательным температурным коэффициентомполучаем прямую зависимость амплитуды от температуры контролируемой зоны.

Форму л а изобретения Устройство для преобразования температуры вращающихся объектов в электрический сигнал, содержащее опорный элемент, первый и второй вращающиеся конденсаторы, резистивный датчик температуры, подключенный к первым обкладкам первого и второго вращающихся конденсаторов, интегратор, усилитель, входом подключенный к второй обкладке второго вращающегося конденсатора и к одному из выводов опорного элемента, и блок сравнения .отличающееся тем, что, с целью повышения быстродействия при одновременном расширении функциональных возможностей за счет получения информации об отношении температур различных зон вращающегося объекта, в него введены дополнительный опорный элемент, последовательно соединенные первый инвертор, первый логарифматор, второй инвертор и первый дифференциатор, выходом подключенный к входу блока сравнения, последовательно соединенные первый добавочный вращающийся конденсатор, дополнительный резистивный датчик температуры, второй добавочный вращающийся конденсатор, дополнительный усилитель, третий инвертор, второй логарифматор, четвертый инвертор,второй дифференциатор, подключенный через интегратор к блоку сравнения, выходом подключенному к второй обкладке первого вращающегося конденсатора, управляющим входам первого, второго, третьего и четвертого инверторов и к одной из обкладок первого добавочного вращающегося конденсатора, при этом второй вывод опорного элемента подключен к выходу усилителя, а выводы дополнительного опорного элемента - к входу и выходу дополнительного усилителя соответственно.

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к устройствам для измерения температуры вращающихся объектов различных механизмов и агрегатов, и позволяет расширить функциональные возможности путем получения информации об отношении температур различных зон вращающегося объекта. Устройство состоит из двух измерительных каналов, каждый из которых содержит вращающиеся конденсаторы 1...4, терморезистивные датчики 5 и 6 температуры, усилители 9, 10, инверторы 11, 13, 15, 17, логарифматоры 12 и 16, дифференциаторы 14 и 18. Выходные сигналы измерительных каналов поступают на входы блока 20 сравнения и содержат информацию о температуре соответствующих зон вращающегося объекта. На выходе блока 20 сравнения период следования положительных и отрицательных импульсов сигнала соответствует отношению температур контролируемых зон объекта. 1 ил.