Способ создания временной задержки Советский патент 1980 года по МПК H03K17/28 

(54) СПОСОБ СОЗДАНИЯ ВРЕМЕННОЙ ЗАДЕРЖКИ

I

Изобретение относится к способам создания временной задержки в импульсных устройствах инфранизких частот и может быть использовано при реализации устройств временной за- 5 держки, реле времени и генераторов импульсов.

Известен способ создания временной задержки, заключающийся в гам, что в рабочем теле возбуждают ультра-10 звуковые колебания , а затем фиксируют промежуток времени, за который эти колебания достигают определенной области рабочего тела 1.

однако использование такого спо- |5 соба создания временной задержки в инфранизкочастотном диапазоне связано с большиьж трудностями, обусловленными высокой скоростью распространения ультразвуковых колеба- JO НИИ в рабочем теле.

Известен способ создания временной задержки, заключающийся в том, что в тепловоде возбуждают нестационарный тепловой процесс путем скач- 25 кообразного увеличения температуры нагревателя, а затем фиксируют промежуток времени, .за который температура определенной области тепловода достигает порогового значения f2 . 30

Недостатком известного способа явлйется узкий диапазон временно{ эгщержки, а так;1се существенная за висимость времени ззщержки при его . увеличении от температуры окружающей среды. Указанные недостатки обусловлены сравнительно малыми зна- чениями удельной теплоемкости тепловодов и экспоненциальным законом изменения температуры, при котором скорость нарастания температуры уменьшается с увеличением времени задержки. Увеличение времени задержки за счет увеличения массы тепловода связано с увеличением габаритов устройства, реализующего известный способ создания временной задержг ки.

Цель изобретения - расширение диапазона временной задержки в сторону инфранизких частот и повышение стабильности задержки. .

Оказанная цель достигается тем, что в спсхзобе создания временной задержки заключающемся в том, что в тепловоде возбуждают нестационарный тепловой процесс путем скачкообразного увеличения температуры нагревателя, а затем фиксируют промежуток времени, за который температура определенной области тепловода достигнет порогового значения, в каче стве основного времязадающего процесса при нагреве тепловода исполь ,зуют процесс шшэления вещества теп ловода с соблюдением условия гч То.мак,с где Т пороговое значение темпер туры тепловода; температура плавления вещества тепловода, максимальное значение тем пературы окружающей среды, а также тем, что в тепловоде возбуждают второй нестационарный те ловой процесс путем скачкообразного уменьшения температуры нагревателя а в качестве основного времязадающего процесса при охлаждении тепловода до второго порогового значения температуры используют процесс затвердевания вещества тепловода с соблюдением условия. Тт, -у Тп -7 To.лaкc где т 1 - температура затвердевания вещества тепловода; Tf, - второе пороговое значение температуры тепловода а также тем, что после скачкообразного увеличения температуру нагревателя стабилизируют. Существенное расширение диапазона временной згшержки по предлагаемому способу обеспечивается благода ря использованию в качестве времязадающих процессов плавления и отвердевания вещества тепловода при указанных условиях, величина удельной теплоты плавления вещества тепловода более чем на два порядка превышает величину удельной теплоемкости этого же вещества. Так, для твердого гидрата окиси бария, имеющего температуру плавления , а отвердевающего при 77°С теплоемкость составлзяет С 1,22 Дж/г град, тогда как теплота плавления у 308 Дж/г. Следователь но, чтобы нагреть тепловод массой m 1 г до пороговой температуры Tf|;(80 С, необходимо количество теплоты (Тп1-То)1,22(80-20) Д а- для того,чтобы нагреть и расплавить эту же массу, необходимо Ч -Q-1+ Х 73 + 308 381 дж Отсюда следует, что во втором случае необходимо в 5 раз больше теплоты, что, эквивалентно увеличе нига тепловой емкости одного грамма тепловода в 5 раз, а при равных теп ловых сопротивлениях тепловод-среда в 5 раз времени задержки.. При увеличении теплоты плавления вещества выигрьаш возрастает. При использовании, кроме процес .са плавления вещества, также проце са его затвердевания, время задерж ки увеличивается не менее чем на порядок по сравнению с известным способом. Использование процесса плавления вещества повышает температурную стабильность временной задержки даже при сравнительно низкой пороговой температуре Тп,поскольку изменение температуры среды изменяет в основном время нагрева тепловода до температуры плавления вещества, которое существенно меньше времени его плавления. Стабилизация температуры нагревателя после скачкообразного увеличения его температуры обеспечивает постоянство скорости плавления вещества при изменении температуры среды. На фиг. 1 изображена принципиальная схема устройства, реализующего предлагаемый способ создания временной задержки; на фиг. 2 - зависимость температуры тепловода во времени. Устройство,реализующее способ создания временной задержки, содержит бистабильный элемент 1, вход которого подключен к выходу делителя напряжения, состоящего из резистора 2 и термозависимого элемента 3. 8цепь нагрузки бистабильного элемента включен нагреватель 4, который имеет тепловую связь с термозависимым элементом 3 через тепловод 5, заполненный плавящимся веществом. К выходу бистабильного элемента подключен конденсатор 6, ко второй клемме которого подсоединены два встречно включенных диода 7 и 3, вторые клеммы каждого из которых соединены с нулевой шиной источника питания через светоизлучающий диод одного из двух тиристорных оптронов 9и 10. Устройство работает следующим образом. При включении напряжения Е бистабильный элемент 1 переходит в открытое состояние и через подогреватель 4 проходит ток, вызывающий на.грев тепловода 5 и термозависимого элемента 3, сопротивление которого уменьшается. Как вйдно из графика фиг. 2, температура тепловода в области размещения элемента 3 .достигает за сравнительно.малый промежуток времени значения Т, и начинается процесс плавления вещества, при котором температура не меняется. После окончания процесса плавления вновь начинается рост температуры, которая в момент времени t достигает порогового значения Т. При этом сопротивление элемента 3 и напряжение на входе бистабильного элемента достигают значения, при котором бистаОильныи элемент переходит в закрытое состояние, нагреватель 4 обесточивается и начинается процесс охлаждения тепловода 5. Одновременно с запиранием эле мента 1 происходит заряд конденсатора б через нагреватель 4, диод 8 и светоизлучающий диод тиристорного оптрона 10, что приводит к включению последнего в момент времени t После охлаждения тепловода до температуры Т -Х Трд начинается процесс затвердевания вещества, по окончани которого температура тепловода и элемента 3 начинает уменьшаться. В момент времени 12,при пороговой тем пературе Тпг/ вследствие увеличе - НИН сопротивления элемента 3 и напряжения на нем, бистабильный элемент 1 переходит в открытое состояние. При этом конденсатор б разряжается через элементы 1, диод 7 и светоизлучашщий диод тиристорного оптрона 9, что приводит к включению последнего в момент времени t2« Включаемые элементом 9 устройства снимают напряжение Е, обесточивая времязадающее устройство. При исключении элементов 7 и 9 время задержки равно t, а при исключении также элементов 6, 8 и 10 получаем автоколебательный гене ратор импульсов инфранизкой частоты, реализующий предлагаемый способ создания временной задержки. Таким образом, по предлагаемому спо собу может быть создано множество различных по назначению импульсных устройств. При стабилизации температуры на греватела Тцскорость плавления вещества тепловода, являющегося основным времязадающим процессом, не зависит от температуры среды, если T(,j.T„д. В устройстве (фиг. 1) такая стабилизация обеспечивается при использовании в качестве нагре вателя 4 позистора, температура ко торого мало зависит от температуры среды. При изменении Т несколько меняется промежуток времени At, ко торый существенно меньше полного времени задержки. При использовани для создания временной задержки по следовательно процессов плавления и отвердевания вещества тепловода стабилизировать температуру нагревателя TH не надо, поскольку при и менении температуры среды, наприме увеличения, увеличение скорости плавления вещества компенсируется уменьшением скорости его затвердев ния, и результирующее изменение вр мени задержки оказывается незначит ным. Предлагаемый способ создания временной задержки позволяет существенно расширить диапазон временной задержки в сторону инфранизких частот и повысить температурную ста бильность. Формула изобретения 1. Способ создания временной задержки, заключающийся в том, что в тепловоде возбуждают нестационарный тепловой процесс путем скачкообразного увеличения температуры нагревателя, а затем фиксируют промежуток времени, за который температура определенной области тепловода достигнет порогового значения, отличающийся тем, что, с целью расширения диапазона временной задержки в сторону инфранизких частот и повышения температурной стабильности, в качестве основного времязадающего процесса при нагреве тепловода используют процесс плавления вещества тепловода, с соблюдением условия ПК ..c где Т - пороговое значение температуры тепловодаJ - температура плавления вещества тепловода; максимальная температура окружающей среды, 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в тепловоде возбуждают второй нестационарный тепловой процесс путем скачкообразного уменьшения температуры нагревателя, а в качестве основного времязадающего процесса при охлаждении тепловода до второго порогового значения температурь используют процесс затвердевания вещества, с соблюдением условия о.лаке где Т. - температура затвердевания вещества тепловода; Тра второе пороговое значе- ние температуры тепловода. 3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что после скачкообразного увеличения температуру нагревателя стабилизируют. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР № 454681, кл. Н 03 К 5/13, 1972. 2.Авторское свидетельство СССР К 346765, кл. Н 01 Н 61/04, 1970 (прототип).

ЦТ (±S

г 4

7

гКН

-W-I

и: