Частотно-импульсный преобразователь скорости движения среды и ее температуры

 

ЧАСТОТНО-ИМПУЛЬСНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ СКОРОСТИ ДВИЖЕНИЯ СРЕДЫ И ЕЕ ТЕМПЕРАТУРЫ, содержащий импульсный генератор и термистор, отличающийся тем, что, с целью повьшдения чувствительности преобразования , в него введены варикап, катушка индуктивности и три резистора, образующие вместе с термистсфом измерительный мост, источник опорного напряжения, при этом в первое плечо моста включен варикап, соединенный анодом с первым выводом катушки индуктивности , во второе плечо моста включен термистор, а в третье и четвертое плечи моста включены резисторы , причем второе и третье плечи моста соединены между собой и с общей шиной устройства, четвертое плечо моста и второй вывод катушки индуктивности первого плеча соединены между собой и с шиной питания устройства , третье плечо и катод варикапа первого плеча, а также первый вывод резистора диагонали моста соединены между собой и с первым входом импульсного генератора, второе и четвертое плечи моста, а также второй вывод ре.зистора диагонали моста соединены между собой и через перемен (Л ный резистор с первой выходной шиной источника опорного напряжения, вторгш выходная шина которого подключена к второму входу импульсного генератора.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

OilNCAHHE ИЗОБРЕ

Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3515511/18-21 (22) 26. 11. 82 (46 ) 30. 05. 84. Бюл. 9 20 (72 ) В. И. Антонов, Л. М. Нудельман и И.М.Трушин (53) 621. 376. 32(088. 8) (56 ) 1. Авторское свидетельство СССР

9 347664, кл. G 01 Р 5/12, 1970.

2. Авторское свидетельство СССР

Р 357670, кл. H 03 К 7/06, 1970 (прототип). (54)(57) ЧАСТОТНО-ИМПУЛЬСНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ СКОРОСТИ ДВИЖЕНИЯ СРЕДЫ

И ЕЕ ТЕМПЕРАТУРЫ, содержащий импульсный генератор и термистор, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью повышения чувствительности преобразования, в него введены варикап, катушка индуктивности и три резистора, образующие вместе с термистором измерительный мост, источник опорного напряжения, при этом в первое плечо моста включен варикап, соединеннйй

„.SU„„5384 А анодом с первым выводом катушки индуктивности, во второе плечо моста включен термистор, а в третье и четвертое плечи моста включены резисторы, причем второе и третье плечи моста соединены между собой и с общей шиной устройства, четвертое плечо моста и второй вывод катушки индуктивности первого плеча соединены между собой и с шиной питания устроЯства, третье плечо и катод варикапа первого плеча, а также первый вывод резистора диагонали моста соединены между собой и с первым входом импульсного генератора, второе и четвертое плечи моста, а также второй

: вывод резистора диагонали моста сое-э динены между собой и через переменный резистор с первой выходной шиной источника опорного напряжения, вторая выходная шина которого под-. ключена к второму входу импульсного ге нер атора.

1095384

Изобретение относится к измери— тельной и контрольной технике.

Известно устройство для преобразования скорости потока жидкости или газа в частотно-импульсный модулируемый сигнал, содержащее преобразова- 5 тель скорости потока в электрический сигнал, выполненный на основе симметричного мультивибратора, работающего в автоколебательном режиме и содержащего чувствительный элемент, вклю- 10 ченнный в цепь разряда одного из конденсаторов преобразователя и второй чувствительный элемент, включенный в цепь разряда второго конденсатора(1), Недостатки данного устройства заключаются в низкой чувствительности преобразователя, а также невысокой точности преобразования, обусловленной зависимостью частоты мультивибратора от напряжения питания и темпера- 0 турной нестабильностью.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является частотно-импульсный преобразователь скорости движения среды и ее температуры, выполненный в виде генератора линейно изменяющегося напряжения и содержащий термистор, входной транзистор, коллектор которого через усилительный транзистор соединен с базой и коллектором выходного транзистора, при этом термистор включен между эмиттерами входного и выходного транзисторов f 21.

Однако и данный преобразователь характеризуется невысокой чувстви- 35 тельностью преобразования, а также пониженной точностью, обусловленной нестабильностью генератора линейно изменяющегося напряжения.

Цель изобретения — повышение чув- 40 ствительности преобразования скорости движения среды и ее температуры в частоту.

Поставленная цель достигается тем, что в частотно-импульсный пре- 45 образователь скорости движения среды и ее температуры, содержащий импульсный генератор и термистор, введены варикап, катушка индуктивности .и три резистора, образующие вместе с термистором измерительный мост, источник опорного напряжения, при этом в первое плечо моста включен варикап, соединенный анодом с первым выводом катушки индуктивности, во второе плечо моста включен термистор, а в третье и четвертое плечи моста резисторы, причем второе и третье пг.ечи моста соединены между собой и с общей шиной устройства, четвертое плечо моста и второй вывод катушки индуктивности первого плеча соединены между собой и с шиной питания устройства, третье плечо и катод варикапа первого плеча, а также первый вывод резистора диагонали моста соеди- 65 нены между собой и с первым входом импульсного генератора, второе и четвертое плечи моста, а также второй вывод резистора диагонали моста соединены между собой и через переменный резистор с первой выходной шиной источника опорного напряжения, вторая выходная шина которого .подключена к второму входу импульсного генератора.

На чертеже изображена принципиальная схема предлагаемого частотно-импульсного преобразователя.

Частотно-импульсный преобразователь скорости движения среды и ее температуры содержит импульсный генератор 1, источник 2 опорного напряжения, термистор 3, варикап 4, катушку индуктивности 5, резисторы 6-8 и переменный резистор 9. Импульсный генератор 1 выполнен на основе дифференциального усилителя, содержит транзисторы 10-13, конденсатор 14 и резисторы 15-19.

Источник 2 опорного напряжения содержит транзисторы 20 и 21, термо» компенсирующие диоды 22 и 23 и резисторы 24-27.

Термистор 3, резисторы б и 7, а

Также катушка индуктивности 5 с варикапом 4 образуют измерительный мост, в диагональ которого включен резистор 8. Одна вершина моста, включающая резистор 8, соединена через переменный резистор 9 с первой выходной шиной .источника 2 опорного напряжения, а вторая вершина соединена с первым входом импульсного генератора.

Преобразователь работает следующим образом.

Измерительный мост, образованный резисторами 6-8, тремистором 3 и катушкой индуктивности 5 с варикапом 4, совместно с импульсным генератором 1 и переменным резистором 9 служит для преобразования скорости движения среды и ее температуры в частоту.

При изменении скорости движения средь и ее температуры изменяется сопротивление термистора 3, включенного в плечо моста, что приводит к его разбалансу. При этом изменяется импеданс с плеча, содержащего катушку индуктивности 5 и варикап 4, из-эа изменения потенциала на аноде варикапа 4.

Емкость варикапа 4 наряду с индуктивностью катушки 5, емкостью конденсатора 14 и резистором 18 являются времязадающими для импульсного генератора 1, и ее изменение приводит к девиации следования импульсов на его выходе.

В импульсном генераторе 1 транзистор 13 с резистором 17 служат источником стабилизированного тока для дифференциального усилителя на тран ° эисторах 10,11 и резисторах 15,16.

1095384 ременный резистор 9 привязывает диаго-. наль моста к термостабильному потенциалу, что дает возможность управлять в широких пределах емкостью ва- 20 рикапа 4. Кроме того, изменяя величину сопротивления переменного резистора 9, можно регулировать начальный разбаланс измерительного моста. Вторая выходная шина (Vqqq) источника 2 опорного напряжения подключена к второму входу импульсного генератора и обеспечивает заданное смещение на базе транзистора 13.

Емкость конденсатора 14 значительно превышает емкость варикапа 4, практически не оказывая влияния на частоту преобразования, и служит для ограничения по постоянной составляющей напряжения разбаланса на резисторе 8, который включен для ограниченияЗ5 тока времязадающей цепи в плечо с термистором 3.

Пусть при включении транзистор 11 закрыт, а транзистор 10 открыт и че ез него п отекает 40

0 р р ток источника стабильного тока на транзисторе 13 и резисторе 17. При этом на базе транзистора 10 и эмиттере транзистора 12 высокий потенциал, а в последовательном контуре, состоя-45 щем из,резистора 18, конденсатора 14, варикапа 4 и катушки индуктивности 5, ударно возбуждается ток, изменяющийся почти по синусоидальному закону с затуханием. В результате этого конденсатор 14 и варикап 4 заряжаются до уровня открывания транзистора 11.

Транзистор 10 закрывается и происходит переключение тока источника стабильногo тока на транзисторе 13 и резисторе 17 в транзистор 11. При этом потенциал базы транзистора 10 и эмиттера транзистора 12 резко падает и в последовательном контуре, состоящем из резистора 18, конденсатора 14, варикапа 4 и катушки индуктивности 5, ударно возбуждается ток

Выходной сигнал, снимаемый с выхода эмиттерного повторителя на транзисторе 12, поступает по цепи положительной обратной связи к базе транзистора 10 и используется в качестве порогового напряжения генератора, а также поступает по ":пи отрицательной обратной связи через резистор 18 к базе транзистора 11 и к конденсатору 14. Таким образом, э;риттер транзистора 12 и база транзистора 10 всег- 10 да находятся под одинаковым напряжением. Резистор 19 является нагруэочным для эмиттерного повторителя на транзисторе 12.

Первая выходная шина (Y ) источ-15 ника 2 опорного напряжения через пепротивоположного направления, изменяющийся по синусоидальному закону с затуханием. В результате этого конденсатор 14 и варикап 4 разряжаются до момента закрывания транзистора 11. Транзистор 10 открывается и происходит переключение тока источника стабильного тока на транзисторе

13 и резисторе 17 в транзистор 10.

При этом потенциал базы транзистора

10 и эмиттера транзистора 12 резко возрастает, что приводит к очередному возбуждению тока в последовательном контуре.

Применение в качестве времязадающего устройства в преобразователе плеча измерительного моста, содержащего варикап и катушку индуктивности, управляемых термистором, обеспечивает генерирование импульсов прямоугольной формы на частоте, близкой к резонансной и с высокой стабильностью, что обуславливает повышенную чувствительность преобразования скорости движения среды и ее температуры.

Кроме того, повышенная чувствительность преобразования обусловлена наличием обратной связи по напряжению между источником опорного напряжения и измерительным мостом, которая дает возможность управлять в широких пределах емкостью варикапа и, как следствие, начальной и конечной значениями частоты на выходе преобразователя.

Высокая точность преобразования обусловлена наличием индуктивности и варикапа во времязадающей цепи, что приводит к снижению чувствитель-. ности генератора при изменении напряжения питания, исключением чувствительного элемента непосредственно из времязадающей цепи и наличием обратной связи между измерительным мостом и термостабильным источником опорного напряжения. Кроме того, применение регулируемой обратной связи по напряжению дает возможность устанавливать начальный разбаланс измерительного моста и, как следствие, начальное значение выходной частоты, что важно при использовании преобразователя в контрольной и измерительной технике.

Предлагаемый частотно-импульсный преобразователь скорости движения среды и ее температуры может быть применено в цифровых приборах и системах измерения скорости движения среды и ее температуры, контроля теплового режима в ЭВМ и цифровых системах слежения и регулирования параме тр ов среды.

1095384 ъ

° ь ф

Оц

Составитель В. Пешков

Редактор М. Келемеш ТехредЖ.Кастелевич!

Корректор Н. Лазарева

Филиал ППП "Патент", г.Ужгород, ул. Проектная, 4

Заказ 3621/41 Тираж 862 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5