Квадратор Советский патент 1981 года по МПК G06G7/20 

1

Изобретение относится к аналоговой вычислительной технике. Известны квадраторы, содержащие нагреватель и датчик температуры, находящийся в тепловом контакте с нагревателем l.

Недостатки таких квадраторов состоят в низкой чувствительности и ограниченном динамическом диапазоне входных сигналов.

Наиболее близ.ким к предлагаемому является квадратор, содержащий нагреватель, датчик температуры и охладитель, установленные в тепловом контакте между собой 2 .

Недостатки данного устройства состоят в низкой точности квадратирований, что объясняется нелинейностью характеристик известных термоэлектрических охладителей.

Цель изобретения - повышение точности квадратирования.

Поставленная цель достигается тем, что квадратор, содержащий нагреватель, .датчик температуры и термоэлектрический охладитель, установленные в тепловом контакте между собой, дополнительно снабжен усилителем и импульсным модулятором, причем вход усилителя соединен с выходом датчика температуры, выход усилителя - со

2tвходом импульсного модулятора, выход которого соединен с цепью питания термоэлектрического охладителя.

На чертеже показана схема квадратора.

Квадратор содержит нагреватель 1, датчик температуры 2, термоэлектрический охладитель 3, усилитель 4, импульсный модулятор 5. Импульсный .модулятор 5 может быть выполнен в виде широтно-импульсного или частотно-импульсного модулятора

Квадратор работает следующим образом (рассматривается случай выполнеНИН импульсного модулятора 5 в виде широтно-импульсного модулятора).

Входной электрический сигнал поступает на нагреватель 2 и выделяет на нем тепловую мощность о „гv-- -

где R - сопротивление нагревателя 1. Выделяемая тепловая мощность р

-вызывает повышение температуры нагревателя 1, что приводит к изменению сигнала датчика 2 температуры. Сигнал датчика 2 температуры усиливается усилителем 4 и поступает на вход

импульсного модулятора 5, на входе которого формируются импульсы тока постоянной амплитуды и постоянной частотьЯ длительность которых пропо циональна величине выходного сигнал усилителя 4, а, следовательно, и ве личине выходного сигнала датчика 2 температуры. Эти импульсы поступают в цепь питания термоэлектрического охладителя 3, который выделяет охла дагощую мощность Рохл: . где k - коэффициент пропорциональ ности ; 3„ - const - амплитуда выходно го тока импульсного модул тора 5; f const - частота импульсов выходного тока импульсног модулятора 5; Т. - длительность импульсов вы ходного тока импульсного модулятора 5. Охлаждающаяся мощность РОКА снижа ет температуру нагревателя до тех п пока сигнал датчика температуры не станет равным нулю, т. в. в состоян равновесия Р РОХЛ; 8Х ,, обозначив er-v«получимТаким образом, длит ьность выхо ных импульсов квадратора прямо пропорциональна квадрату входного напряжения. Преимущества предлагаемого устро ства в сравнении с известным устрой ством состоят в следующем. Работа известного устройства опи вается следующими выражениями: Рохл Р, где Рохл k i i - величина тока питания охладител или . ki. Из приведенных выражений видно, что квадратичная зависимость между входным и выходным сигналом извест ного устройства сохраняется при условии линейной зависимости между то ком питания охладителя и охлаждающей мощностью. Однако реальные термоэлектрические охладители не обеспечивают строгой линейной зависимости между током питания и величиной охлаждающей мощности, что приводит к возникновению погрешности квадратирования при работе в широком диапазоне входных сигналов. Это объясняется тем, что в термоэлектрическом охладителе выделяется не -только охлаждающая мощность, линейно зависящая от тока питания, но и тепловая мощность, зависящая от квадратора тока питания и сопротивления охладителя. В предложенном устройстве термоэлектрический охладитель работает в Одной точке вольтамперной характеристики при амплитуде тока J const, следовательно, падение напряжения на охладителе U const. Поэтому нелинейность вольтамперных характеристик охладителя не вносит погрешностей в результат квадратирования этим и обеспечивается повышение точности квадратирования. Нсшичие отрицательной обратной связи между выходом квадратора и его входом приводит к повышению быстродействия устройства, так как отрицательная обратная связь уменьшает постоянную времени замкнутой системы регулирования. Это снижает также динамические погрешности предложенного квадратора. Формула изобретения Квадратор, содержащий нагреватель, термоэлектрический охладитель и дат-чик температуры, установленные в тепловом контакте между собой, отличающийся тем, что, с целью повышения точности он снабжен усилителем и импульсным модулятором, причем вход усилителя соединен с выходом датчика температуры, выход усилителя соединен с входом импульсного модулятора, выход которого соединен с цепью питания термоэлектрического охладителя. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Попов В. С. Металлические подогреваемые сопротивления в электроизмерительной технике и автоматике. М., Наука, 1964, с. 115-127, рис.1114. 2.- Авторское свидетельство СССР по заявке № 2587583/24, кл. G 06 G 7/20 (прототип).