Инфранизкочастотный генератор треугольных импульсов Советский патент 1980 года по МПК H03K4/06 

(54) ИНФРАНИЗКОЧАСТОТНЫЙ ГЕНЕРАТОР ТРЕУГОЛЬНЫХ ИМПУЛЬСОВ

Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано в аналоговой и медицинской тех нике, электронике, сейсмологии для настройки и снятия частотных характеристик аппаратуры и при моделировании. Известен генератор треугольных импульсов, содержащий операционный усилитель, входы которого через резистивные делители соединены с источником напряжения смещения, а в цепь обратной связи включен времязадающий управляемый элемент, выполненный из конденсатора и полупроводникового элемента 1. Недостатком известного генератора является малая длительность импульсов . Наиболее близким техническим решением к данному изобретению являет ся генератор синусоидальных колебаний инфранизких частот, содержащий времязадающий и релейный элемен ты, времязадающий элемент выполнен инерционным в виде трубчатого электронагревателя насаженного на гильзу, в которой с одной стороны рас:Положены стержень с радиатором, а с другой - накопитель тепловой энергии с термодатчиками релейного элемента и выходного сигнала 2. Недостатком известного генератора является малые пределы регулировки частоты. Цель изобретения - расширение пределов регулировки частоты, а также увеличение длительности выходных .импульсов. Поставленная цель достигается тем, что в инфранизкочастотнс генераторе треугольных импульсов, содержащем усилитель постоянного тока, в цепь обратной связи которого последовательно включены пороговый элемент с релейной характеристикой и времязадающий элемент, времязадающий элемент выполнен в виде термоэлектрической батареи, коллекторы холодных спаев которой соединены с радиатором через тепловое сопротивление, а два термодатчика включены дифференциально и расположены соответственно на радиаторе коллекторов горячих jспаев и втепловом сопротивлении термоэле1Гтрической батареи. Термоэлектрическая батарея выполнена двухкаскадной. На фиг,- 1 представлен времязадающий элемент; на фиг, 2 - принципиаль ная электрическая схема генератора; на фиг. 3 - временная диаграмма выходного импульса. Вр ляэаданхций элемент выполнен в виде термоэлектрической батареи 1, состоящей из полупроводниковых термоэлементов Р(+) и п (-) типов. Коллектор 2 холодн№{ спаев соединен с радиатором 3 посредством теплового сопротивления 4, а коллектор 5 горячих спаев соединен с радиа тором 6. На радиаторе 6 и тепловом сопротивлении 4 расположены термодатчики 7 и 8. Термодатчики и 8 соединенные дифференциально, подключены через усилитель 9 постоянного тока к пороговому элементу 10, содер жащему блок питания 11, электронные реле 12, 13, нагруженные на реле 14, 15. В режиме охлаждения при пропуска через термоэлетрическую батарею 1 постоянного по величине и направлени тока перепад температур горячих и хо .лодных .спаев возрастает во времени экспоненциально .где л Тяглах максимально возможный для данной конкретно термоэлектричес кой батареи при данной величине тока перепад температур, х - постоян ная времени термоэлектрической, - время. При t «to .получаем o.. Т.:о О Таким образом, при условии, что (фиг. 3) йТ растет линейно. Термодатчики 7 и 8 преобразуют и Т в напряжение, имезняющееся линейно в указанном интервале времени. Это напряжение поступает на вход порогового элемента 10, где сравнивается с напряжением задатчика длительности импульса. При равенстве их величины пороговый элемент 10 через блок питания 11 изменяет тюлярность и величину протекающего через термо электрическую батарею 1 тока. При этом термоэлектрическая батарея 1 переходит в режим нагрева и д Т начинает уменьшаться- по экспоненциа ному закону: А-Г«Д „ Е)СР()1 где Л перепада темпе ратур, достигаемого в р жиме охлаждения; лТд - максимально возмсокйый данной термоэлектри кой батареи и для данно го тока перепад темпера тур в режиме нагрева; Тц- постоянная временитермо батареи в режиме нагрев При условии t«T можно считать. bfAT, а, ншах то-есть, при условии, что {.«т:г, (фиг. 3) дТ линейно уменьшается. Термодатчики 7 и 8 преобразуют этот перепад в линейно уменьшающееся напряжение и вых. При Л , т. е. при и вых-0 пороговый элемент 10 переводит термоэлектрическую батарею 1 в режим охлаждения, начиная формировать тем самым следующий импульс. Условием симметричности .импульса, т. е. (Фиг. 3) является равенство , где Ко - коэффициент охлаждения, Кн - коэффициент нагрева. Реализация этого условия достигается выбором определенных величин тока термоэлектрической батареи в режимах охлаждения и нагрева. Увеличение времени t и 11 без нарушения линейности достигается тем, что на коллекторы холодных спаев 2 термоэлектрической батареи 1 помещено тепловое сопротивление 4, представляющее собой тонкий стержень с большой теплоемкостью для которого критерий В; 0,25. Большая теплоемкость стержня обеспечивает выполнение условий «TQ при больших длительностях Л и t.При длительностях импульса tf, 30-500 сек тепловое сопротивление 4 может представлять собой металлическую пластину с поперечным сечением ,г5 Л/la где Л - коэффициент теплопроводности материала пластины, а - коэффициент теплоотдачи. Для улучшения формы вершины импульса тепловое сопротивление 4 находится в хорошем тепловом-контакте с радиатором б, форсирующим нагрев теплового сопротивления 4 в момент переключения термоэлектрической батареи 1 из режима охлаждения в режим нагрева. Для уменьшения влияния окружающей температуры на длительность импульса, термоэлектрическая батарея 1 выполнена двухкаскадной. Выходной сигнал усилителя 9 поступает на входы двух электронных реле 12 и 13, одно из которых 12 срабатывает при /DC/ /и,о(9 / а другое 13 при , т. е. при отрицательном Л Т. Электронные реле 12 и 13 нагружены на электромагнитные реле 14 и 15 соответственно. В исходном состоянии температуры коллекторов горячих , и холодных спаев термоэлектрической батареи равны т. е. , и следовательно, сигнал с термодатчиков 7, 8 равен нулю. Р.еле 14 и 15 обесточены. Начинается процесс охлаждения. |при котором & т, а следовательн о и выходной сигнал линейно нарастает, оставаясь меньше При U с -Изад срабатывает электронное реле 12 и следовательно реле 14, которое стано вится на самоблокировку и переводит термоэлектрическую батарею 1 в режим нагрева, ЛТ и выходной сигнал линейно падает. При изменении знака дТ срабатывает электронное реле 13 и сл довательно реле 15. Реле 15разблокирует реле 14 и тем самым переводит термоэлектрическую батарею 1 в режим охлаждения. Процесс повторяется. Для уменьшения зоны нечувствитель ности электронных реле 12 и 13 до 0,1 - 0,3®С достаточно значение коэф фициента усиления усилителя 9 от 11 до 100 и самых электронных реле от 10 до 20. Сопротивление 16 позволяет плавно изменять длительность импульса, сопротивление 17 крутизну, т. е. угол а(фиг. 3). Испытания генератора показали, чт длительность импульса может плавно регулироваться от 0,5 до 100 сек, аЫ угол от 30 до 70°. Погрешность длительности и формы импульса, обусловленная изменением окружающей тем пературы в диапазоне 10 до 30°С соетавляет менее 0,5%. Формула изобретения 1,Инфранизкочастотный генератор треугольных импульсов, содержащий усилитель постоянного тока, в цепь обратной связи которого последовательно включены пороговый элемент с релейной характеристикой и времязадающий элемент, отличающийся тем, что, с целью расширения пределов регулировки частоты времязадающий элемент выполнен 3 виде термоэлектрической батареи,кол-, лекторы холодных спаев которой соединены с радиатором через тепловое сопротивление, а два термодатчика вклвчены дифференциально и расположены соответственно на радиаторе коллекторов горячих спаев и в тепловом сопротивлении термоэлектрической батареи. 2.Генератор по п. 1, отличающийся тем,, что, с целью увеличения длительности выходных импульсов, термоэлектрическая батарея выполнены двухкаскадной. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Патен-т Франции № 2161401, кл. Н 03 К 4/00 от 10.08.7.3. 2./Авторское свидетельство СССР . № 338983, кл. Н 03 В 5/30 от 17.02,71. 6f HtieleiHv f лпкгмт