УСТРОЙСТВО для МОДЕЛИРОВАНИЯ ТЕМПЕРАТУРНОГО*: ПОЛЯ МАССИВНОЙ ПЛАСТИНЫ Советский патент 1971 года по МПК G06G7/56 

Изобретение относится к области аналоговых вычислительных устройств, предиазначенных для моделирования тепловых процессов, в частности процесса нагрева массивной пластины в методических и проходных иечах.

Известны аналоговые вычислительные устройства для расчета температурного поля нагреваемого металла, содержащие последова.тельно соединенные интегрирующие опера оииые усилители с делителями напряжения и сопротивлепиями во входных цепях, обеспечивающие послойное определение температур., пластииы.

Однако такие устройства не обеспечивают достаточной точности при определении температуры нагреваемого металла, так как конструкция схемы допускает возможность суммирования ощибок, возникающих вследствие дрейфа нуля операционных интегрирующих усилителей.

Кроме того, при несимметричиом нагреве металла для определения температур его поверхности приходится число дефицитных интегрирующих усилителей увеличивать вдвое.

повысить точность определепия температурного поля и обеспечило непрерывный съем с устройства значений температур центра, верхней и нижпей поверхиости пластины.

Эта цель достигается тем, что в нредложенном устройстве в цепь источников напряжеиий, пропорциональных тепловым потокам на пластину сверху и снизу, параллельно интегрирующему операционному усилителю через делители иапряжений и входные сопротивления включен суммирующий усилитель, соединенный входом через резистор с выходом интегрирующего операциоииого усилителя, выходпая цепь которого содержит два последовательно соединенных суммирующих усилителя, ко входам которых через делители иапряжеиий и входиые резисторы параллельно подключены выходными цепями последовательио соединенные между собой инвертор, суммирующий усилитель, на второй вход которого подсоединен источник напряжения, пропорционального тепловому потоку на пластину снизу интегрирующий операционный усилитель и

источиик напряжения, пропорциоиального тепловому пропорционального начальной температуре пластииы.

0(,,,)в.. Q,,(P)l4

« (-1) cos п ilхQ .„., (/) ,,,п.У

и /7 Л

(3.v2-6x + 2)-2 Pj.,,.,j.

где /5 - оператор Лапласа;

х - координата точки, в которой оиределяется температура;

п - число члеиов ряда (принимаем равным 1);

Q,,j - тепловой поток па пластину сверху; Р„2 - тепловой поток ла пластину снизу.

На чертеже приведена схема устройства для расчета температуриого поля массивной пластины.

Устройство содержит интегрирующие операционные усилители J, 2, суммирующие усилители 3-6, инвертор 7, делители напряжения 8-19 и входные сопротивления 20-4L

Усилитель 3 через делитель напряжений 8 и 9 и сопротивления 20 и 22 включен в цепь источников напряжений, пропорциональных тепловым потокам Q.,,| и Q „ параллельно усилителю 1, выход которого через резистор 23 соединен со входом суммирующего усилителя.

Во входную цепь усилителя / последовательно включены два суммирующих усилителя 4 и 5, ко входам которых параллельно подсоединены выходными цепями инвертор 7 через делители напряжения 12 и 13 и сопротивления 29 и 31, усилитель 6 через делители напряжений 14 и 15 и сопротивления 34 и 35, усилитель 2 с обратной связью с делителем напряжения 16 на входе и сопротивлениями 37 и 38 в выходной цепи, источник напряжения, пропорционального тепловому потоку Q „ через делители напряжения 18 и 19 и

сопротивления 40 и 41.

Причем инвертор 7, усилители 5 и 2 и источник напряжения, пропорционального тепловому потоку Q 2 , соединены между собой последовательно. Источник подключен также ко второму входу усилителя 6 через сопротивление 33. На вход усилителя 4 подключен источник напряжения, пропорционального на чальной температуре пластины Q, .

Устройство работает следующим образом.

На входы усилителей 3 к 1 подаются напряжения, величины которых пропорциональны тепловым потоком на пластину сверху и снизу.

Сумма напряжений, поступающих на в.ход усилителя / через делители 10 и 11 сопротивления 24 и 25 интегрируются, и на выход по ступает напряжение, соответствующее инт

FO

26 на входь усилителей 1 и 4 соответственно.

На вход усилителя 3 поступают тйкже через делители напряжений S и 9 и сопротнвления 20 и 22 напряжения, пропорциональные тепловым потокам Q „ и Q„ . На выходе усилителя / образуется напряжение, пропорциональное температуре середииы пластины.

Q.{T; о) ,i(Q.,,,+.«,)o-2r( Q«2).

Напряжение, пропорциональное тепловому потоку, поступает на вход инвертора 7, меняет знак и поступает на вход усилителя (5, и одновременно через делители напряжения 12 и 13 и через сопротивления 29 и 31 на входы усилителей 4 и 5.

Ко второму входу суммирующего усилителя 6 подводится напряжение, соответствующее тепловому потоку Q „., суммируется с напряжением первого входа, и на выходе усилителя 7 образуется инверсная разность напряжений, которая через делители 15 и 14 и сопротивления 34 и 35 подается на вход усилителей 4 и 5 и одновременно через делитель напряжения 16 и сопротивление 36 на вход

усилителя 2 с обратной связью через делитель напряжения 17 и сопротивление 39.

Нроинтегрированная разность напряжений через сопротивления поступает на входы усилителей 4 и 5.

Таким образом, на вход усилителя 4 одновременно подаются напряжения с усилителя /, инвертора 7, усилителя 6, усилителя с обратной связью 2 и с источников напряжений, пропорциональных тепловому потоку Q „., и

начальной температуре пластины Q ,„ . Все напряжения суммируются, в результате на выходе усилителя образуется напряжение, пропорциональное температуре верхней поверхности пластины.

На выход усилителя 5 через сопротивлеино 27 подается напряжение с усилителя 4 через делитель напряжения 12 и сопротивление 29- с инвертора 7, через делитель 15 и сопротивление 35 - с усилителя 6, через сопротивление 38 - с усилителя 2 и через делитель напряжения 19 и сопротивление 41 - от источника иапряжения, пропорционального тепловому потоку.

С выхода усилителя 5 снимается наиряж

иие, пропорциональное температуре нижней поверхности пластины.

Предмет изобретения

Устройство для моделирования температурного поля массивной пластины при двустороннем нагреве, содержащее источники напряжения, операционные усилители с делите лями напряжений и резисторами во входных

рощения устройства ii повышения точности исследований, в нем в цепь источников напряжений, пропорциональных тепловым потокам на пластину сверху и снизу, параллельно первому интегрирующему усилителю включен первый суммирующий усилитель, вход которого соединен через резистор с выходом первого интегрирующего усилителя, выход которого подключеи к последовательно соединенным второму и третьему суммирующим усилителям, ко входам которых через соответствующие делители напряжений и входные резисторы параллельно подключены своими выхолиыми цепями последовательно соедипепные инвертор, четвертый суммирующий усилитель и второй интегрирующий усилитель с обратной связью, причем ко входам второго п третьего суммирующих усил телей подключен источник напряжения, пропорционального тс:, ловому потоку на пластину снизу, соединенный со вторым входом первого суммирующего усилителя, а ко входу второго суммирующего усилителя подключен источник напряжения, пропорционального начальной температуре пластины.

.fo}

QM(O,FO}

М2