Устройство для определения интенсивности обледенения

 

Изобретение относится к оборудованию летательных аппаратов. Устройство содержит датчик обледенения, к первому выводу которого подсоединен своим выходным положительным выводом регулятор мощности нагревания, и индикатор. Датчик обледенения выполнен в виде металлической пластины, электроизоляционной пленки и электропроводной термочувствительной дорожки. Электроизоляционная пленка расположена на поверхности металлической пластины. На верхней поверхности электроизоляционной пленки расположена электропроводная термочувствительная дорожка. Последняя подсоединена своим первым выводом к первому выводу первого входа регулятора мощности нагревания, вторым выводом через термостабильное сопротивление - к отрицательному выходному выводу регулятора мощности нагревания и к первому выводу его второго входа. Вторые выводы первого и второго входов регулятора мощности нагревания подсоединены к его отрицательному выходному выводу. Индикатор подсоединен своим входом к выходу регулятора мощности нагревания. Предложенное устройство позволит с наименьшими затратами энергии точнее и быстрее измерить интенсивность обледенения. 1 з.п.ф-лы, 4 ил.

Предлагаемое решение относится к области авиационной техники и может быть использовано для более быстрого и точного определения интенсивности обледенения с меньшими затратами электроэнергии.

Аналогичные технические решения известны, см., например, авторское свидетельство СССР N 1135690, которое содержит: - датчик обледенения с узлом нагрева, выполненный в виде спирали, расположенной и закрепленной внутри корпуса датчика обледенения и мерной поверхности, выполненной в виде сетки, закрепленной внутри корпуса датчика обледенения и расположенной у поверхности спирали; - сигнализатор обледенения, расположенный и закрепленный внутри корпуса датчика обледенения; - источник постоянного напряжения, подсоединенный своим положительным выводом к первому контакту сигнализатора обледенения; - пороговое устройство, выполненное в виде электромагнитного реле, подсоединенного одним концом своей обмотки к второму контакту сигнализатора обледенения и другим концом своей обмотки к отрицательному выводу источника постоянного напряжения, своим первым контактом к одному из концов спирали узла нагрева, подсоединенной своим другим концом к отрицательному выводу источника постоянного напряжения, а вторым контактом к положительному выводу источника постоянного напряжения; - формирователь сигнала индикации, выполненный в виде диодной развязки, подсоединенный своим входом к первому контакту электромагнитного реле и фильтра, подсоединенного своим входом к выходу диодной развязки; - индикатор, подсоединенный своим входом к выходу диодной развязки формирователя сигнала индикации.

Общими признаками аналога описанного выше и предлагаемого решения являются: - датчик обледенения; - источник постоянного напряжения; - индикатор.

Технический результат, который невозможно достичь вышеописанным аналогом, заключается в получении максимально возможной теплопередачи с нагревателя на поверхность обледенения.

Причиной невозможного достижения технического результата является то, что в процессе образования льда на поверхности обледенения и в процессе нагревания отдельным нагревателем этой поверхности, нагреватель и поверхность обледенения разнесены друг от друга на достаточно большое расстояние, что в широком диапазоне температур не позволяет получить максимально возможной теплопередачи с нагревателя на поверхность обледенения, а средства для максимального сближения поверхности обледенения к поверхности нагревателя отсутствуют, что в свою очередь приводит к значительному расходу электроэнергии, к небольшому быстродействию и низкой точности определения интенсивности обледенения.

Известно также устройство для определения интенсивности обледенения, см. , патент Российской Федерации N 2005666, который выбран в качестве прототипа и который содержит:
- датчик обледенения, выполненный в виде двух поверхностей, разделенных между собой теплоизоляционными прокладками, расположенными и закрепленными внутри корпуса датчика обледенения и двух разделенных и встроенных внутрь поверхностей первого и второго нагревателей;
- первый датчик температуры, расположенный и закрепленный на корпусе первой поверхности;
- второй датчик температуры, расположенный и закрепленный на корпусе второй поверхности;
- датчик температуры торможения воздушного потока, расположенный и закрепленный на верхней части корпуса датчика обледенения;
- первый регулятор мощности нагревания, подсоединенный своим входом к выходу первого датчика температуры, а первым выходом к входу первого нагревателя;
- второй регулятор мощности нагревания, подсоединенный своим входом к выходу второго датчика температуры, а первым выходом к входу второго нагревателя;
- формирователь сигнала индикации, выполненный в виде вычислителя и подсоединенный своим первым входом к второму выходу первого регулятора мощности нагревания, своим вторым входом к второму выходу второго регулятора мощности нагревания и своим третьим входом к выходу датчика температуры торможения воздушного потока;
- индикатор, подсоединенный своим входом к выходу формирователя сигнала индикации.

Общими признаками прототипа и предлагаемого решения являются:
- датчик обледенения;
- регулятор мощности нагревания, подсоединенный своим положительным выводом к первому выводу датчика обледенения, и индикатор.

Технический результат, который невозможно достичь прототипом, заключается в получении максимально возможной теплопередачи с нагревателя на поверхность обледенения.

Причиной невозможного достижения указанного технического результата является то, что при образовании льда на поверхности обледенения и в ходе нагревания этой поверхности:
- нагреватель и поверхность обледенения разнесены друг от друга на достаточно большое расстояние, что в широком диапазоне температур не позволяет получить максимально возможной теплопередачи с нагревателя на поверхность обледенения, а средства для максимально возможного сближения поверхностей обледенения и нагревания отсутствуют, что в свою очередь приводит к значительному расходу электроэнергии, низкому быстродействию и невысокой точности измерения интенсивности обледенения.

Учитывая характеристику и анализ известных аналогичных технических решений, можно сделать вывод, что задача создания устройств для более быстрого и точного определения интенсивности обледенения с меньшими затратами электроэнергии является актуальной на сегодняшний день.

Технический результат, указанный выше, достигается тем, что в устройстве для определения интенсивности обледенения, содержащем датчик обледенения, регулятор мощности нагревания, подсоединенный своим положительным выходным выводом к первому выводу датчика обледенения, и индикатор: - датчик обледенения выполнен в виде металлической пластины, электроизоляционной пленки, расположенной своей одной из поверхностей на поверхности металлической пластины и расположенной на верхней поверхности электроизоляционной пленки электропроводной термочувствительной дорожки, подсоединенной своим первым выводом к первому выводу первого входа регулятора мощности нагревания и вторым выводом через термостабильное сопротивление к отрицательному выходному выводу регулятора мощности нагревания и к первому выводу его второго входа, вторые выводы первого и второго входов регулятора мощности нагревания подсоединены к его отрицательному выходному выводу, а индикатор подсоединен своим входом к выходу регулятора мощности нагревания.

При этом металлическая пластина выполнена из сплава алюминия и магния, электроизоляционная пленка выполнена из окислов алюминия и магния толщиной 10 - 80 мкм, а электропроводная термочувствительная дорожка выполнена в виде плоской спирали никеля, при этом отношения длины (L) электропроводной термочувствительной дорожки к ее ширине (Ш) выбрано L/Ш ≥ 50, а общая площадь электропроводной термочувствительной дорожки составляет не менее 60% от площади металлической алюминиево-магниевой пластины.

Выбор алюминиево-магниевого сплава (марка АМГ-2) в качестве металлической пластины обусловлен тем, что позволяет формировать на поверхности металлической пластины прочную электроизоляционную пленку, состоящую из окислов алюминия и магния известными способами электрохимии. Полученная электроизоляционная пленка имеет повышенную адгезию в широком диапазоне температур, т. к. температурный коэффициент линейного расширения алюминиево- магниевого сплава металлической пластины и электроизоляционной пленки из окислов алюминия и магния совпадают. При этом сплав АМГ-2 обладает достаточно хорошей теплопроводностью, что обеспечивает высокую теплопередачу от электропроводной термочувствительной дорожки к поверхности обледенения алюминиево-магниевой металлической пластины и от поверхности обледенения алюминиево-магниевой металлической пластины к термочувствительной электропроводной дорожке. Это обеспечивает максимальное приближение температуры поверхности алюминиево-магниевой металлической пластины к температуре электропроводной термочувствительной дорожки. Электроизоляционная пленка предохраняет от короткого замыкания электропроводную термочувствительную дорожку, толщина которой выбрана 10-80 мкм, надежно предотвращает короткое замыкание и достаточно просто обеспечивается технологически. Уменьшение толщины электроизоляционной пленки менее 10 мкм приводит к снижению надежности электроизоляции и повышению вероятности появления короткого замыкания. Увеличение толщины электроизоляционной пленки более 80 мкм приводит к усложнению технологического процесса и перерасходу материала.

Выбор в качестве материала электропроводной термочувствительной дорожки никеля обусловлен тем, что из распространенных термочувствительных материалов никель имеет максимальный температурный коэффициент изменения сопротивления и обеспечивает максимальное изменение сопротивления от температуры и, соответственно, максимальную точность определения температуры. Поэтому для получения определенного значения термочувствительного сопротивления можно уменьшить длину электропроводной термочувствительной дорожки или увеличить ее сечение, соответственно уменьшить габариты металлической пластины датчика обледенения.

Выполнение электропроводной термочувствительной дорожки в виде плоской спирали с общей площадью, максимально приближенной к площади металлической пластины и составляющей не менее 60% площади металлической пластины, позволяет максимально сблизить температуры металлической пластины и электропроводной термочувствительной дорожки за счет максимальной теплопередачи. Это обеспечивает повышенную достоверность регистрации температуры металлической пластины, интенсивности обледенения и высокое быстродействие.

Отношение длины "L" электропроводной термочувствительной дорожки к ее ширине "Ш" выбрано L/Ш ≥ 50 позволяет обеспечить исходное (при температуре = +20^oC) значение сопротивления термочувствительной электропроводной дорожки от единиц Ом и выше при реальной толщине электропроводной термочувствительной никелевой дорожки.

Вышесказанное поясняется следующим примером. Сопротивление электропроводной термочувствительной никелевой дорожки при температуре = +20^oC равно
,
где ρ - удельное сопротивление никеля = 0,087• 10^-3 Ом • мм;
L - длина электропроводной дорожки, мм;
Ш - ширина электропроводной термочувствительной дорожки, мм;
d - толщина электропроводной термочувствительной дорожки, мм.

Полагая ≥ 5 Ом,
L/Ш ≥ 50, определяем d в мм
d ≥ 0,087 • 10^-3 • 50/5 = 0,87 • 10^-3 мм = 0,87 мкм.

Уменьшение отношения менее 50 раз приводит к уменьшению толщины электропроводной термочувствительной дорожки, что в свою очередь уменьшает сечение и максимальный ток, пропускаемый через электропроводную термочувствительную никелевую дорожку.

Выполнение датчика обледенения, как указано выше, и его подсоединения позволяют максимально возможно сблизить поверхности металлической пластины и электропроводной термочувствительной дорожки, так как электроизоляционная пленка, расположенная между ними, обеспечивает не только их электроизоляцию, но и дает возможность максимально приблизить поверхность металлической пластины к поверхности электропроводной термочувствительной дорожки. А в процессе образования льда на поверхности металлической пластины и наличия напряжения на электропроводной термочувствительной дорожке разогреть ее и осуществить передачу тепловой энергии от электропроводной термочувствительной дорожки к поверхности металлической пластины, а так как эти поверхности максимально приближены друг к другу, то процесс теплоотдачи происходит очень быстро и лед на поверхности металлической пластины плавится гораздо быстрее. При этом процесс нагревания и плавления идет одновременно и непрерывно, а тепловой энергии расходуется гораздо меньше, т.к. разнесение поверхностей в пространстве сведено до минимума.

При интенсивном образовании льда и при интенсивном его плавлении с выхода регулятора мощности нагревания на вход электропроводной термочувствительной дорожки поступает энергия, прямо пропорциональная интенсивности обледенения, а за счет обратной связи с выводов термостабильного сопротивления и с выводов электропроводной термочувствительной дорожки на соответствующие входы регулятора мощности нагревания происходит подача сигналов обратной связи и корректировка выходной мощности нагревания, прямо пропорционально зависящая от интенсивности образования льда.

Следовательно, получая сигнал изменения с соответствующего выхода регулятора мощности нагревания на вход индикатора, происходит индикация интенсивности обледенения на индикаторе. При этом процесс определения интенсивности происходит гораздо точнее и быстрее, так как отсутствует практически пространство между поверхностью металлической пластины и поверхностью электропроводной термочувствительной дорожкой, чем и достигается не только технический результат, указанный выше, но и более высокое быстродействие и точность определения интенсивности образования льда.

Для оценки патентоспособности предлагаемого решения были рассмотрены и проанализированы известные технические решения аналогичного назначения.

В результате анализа известных технических решений был сделан вывод, что предлагаемое устройство для определения интенсивности обледенения обладает новизной и соответствует изобретательскому уровню.

Сущность предлагаемого решения поясняется нижеследующим описанием и чертежами, где:
на фиг. 1 представлена схема устройства для определения интенсивности обледенения;
на фиг. 2 представлена схема порогового элемента;
на фиг. 3 представлена схема формирователя сигнала блокировки;
на фиг. 4 представлена схема нормирующего усилителя.

Устройство для определения интенсивности обледенения содержит:
датчик обледенения 1, выполненный в виде металлической алюминиево-магниевой пластины 2, электроизоляционной пленки 3 толщиной 10-80 мкм, состоящей из окислов алюминия и магния и расположенной своей одной из поверхностей на поверхности металлической алюминиево-магниевой пластины 2, расположенной и распределенной на верхней поверхности электроизоляционной пленки 3 электропроводной термочувствительной никелевой дорожки 4 в виде плоской спирали (змеевика), при этом отношение длины "L" электропроводной термочувствительной дорожки 4 к ее ширине "Ш" выбрано:
L/Ш ≥ 50, а общая площадь электропроводной термочувствительной дорожки 4 составляет не менее 60% от площади металлической алюминиево-магниевой пластины 2, выполненной методами литографии с помощью вакуумного напыления термочувствительного материала никеля на верхнюю поверхность электроизоляционной пленки 3,
- регулятор мощности нагревания 5 выполнен в виде: порогового элемента 6; формирователя сигнала блокировки 7, подсоединенного своим входом к выходу порогового элемента 6; регулируемого источника постоянного напряжения 8, подсоединенного своим первым входом к выходу формирователя сигнала блокировки 7 и нормирующего усилителя 9, подсоединенного своим выходом к второму входу регулируемого источника постоянного напряжения 8. При этом электропроводная термочувствительная дорожка 4 датчика обледенения 1 подсоединена своим первым выводом к положительному выходному выводу и к первому выводу первого входа регулятора мощности нагревания 5 и своим вторым выводом к отрицательному выходному выводу через термостабильное сопротивление 10 и к первому выводу второго входа регулятора мощности нагревания 5.

Причем, вторые выводы первого и второго входов регулятора мощности нагревания 5 подсоединены к его отрицательному выходному выводу, а индикатор 11 подсоединен своим входом к выходу регулятора мощности нагревания 5.

Пороговый элемент 6, представленный на фиг. 2, содержит: операционный усилитель ОУ 12 типа КР544УД (справочник "Интегральные микросхемы и их зарубежные аналоги" серии К544 - К564, том 5, стр.74-78, издательство Радиософт, 1999 год, автор Нефедов А.В.); первый резистор 13, подсоединенный одним своим выводом к неинвертирующему входу ОУ 12; второй резистор 14, подсоединенный одним своим выводом к неинвертирующему входу ОУ 12 и другим выводом к корпусу; третий резистор 15, подсоединенный одним своим выводом к источнику питания и вторым выводом к катоду стабилитрона 16, анод которого подсоединен к корпусу; четвертый резистор 17, подсоединенный одним своим выводом к катоду стабилитрона 16 и другим своим выводом к инвертирующему входу ОУ 12; пятый резистор 18, подсоединенный одним своим выводом к инвертирующему входу ОУ 12 и другим к корпусу; шестой резистор 19, подсоединенный своим одним выводом к инвертирующему входу и другим к выходу ОУ 12, и седьмой резистор 20, подсоединенный одним своим выводом к выходу ОУ 12.

Формирователь сигнала блокировки 7 (см. фиг. 3) содержит: диод 21; конденсатор 22, подсоединенной одной своей обкладкой к катоду диода 21 и другой к корпусу; первый резистор 23, подсоединенный одним своим выводом к катоду диода 21 и другим к корпусу; транзистор 24, подсоединенный своей базой к катоду диода 21; второй резистор 25, подсоединенный одним своим выводом к эмиттеру транзистора 24 и вторым выводом к корпусу. Коллектор транзистора 24 подсоединен к источнику питания.

Нормируемый усилитель 9 (см. фиг. 4) содержит: операционный усилитель (ОУ) 26, выполненный на базе микросхемы типа КР544УД (справочник "Интегральные микросхемы и их зарубежные аналоги" серии К544 - К564, том 5, стр. 74-78, издательство Радиософт, 1999 год, автор Нефедов А.В.); первый резистор 27, подсоединенный одним своим выводом к неинвертирующему входу ОУ 26; второй резистор 28, подсоединенный одним своим выводом к неинвертирующему входу ОУ 26 и вторым к корпусу; первый конденсатор 29, включенный параллельно второму резистору 28; третий резистор 30, подсоединенный одним своим выводом к инвертирующему ОУ 26 и другим к корпусу; четвертый резистор 31, подсоединенный одним своим выводом к выходу ОУ 26 и другим к инвертирующему входу ОУ 26; второй конденсатор 32, включенный параллельно четвертому резистору 31; переменный резистор 33, подсоединенный своими выводами к выводам ОУ 26.

В качестве регулируемого источника постоянного напряжения 8 использован регулируемый стабилизатор напряжения, опубликованный в справочнике "Интегральные микросхемы" издательство Додекс, 1998 год, стр.79, микросхема - К142ЕН.

Предлагаемое устройство для определения интенсивности обледенения работает следующим образом.

Регулируемый источник постоянного напряжения 8 регулятора мощности нагревания 5, подсоединенный через термостабильное сопротидление 10 к выводам электропроводной термочувствительной дорожки 4 датчика обледенения 1, развивает на ней мощность, позволяющую разогреть датчик обледенения 1 до температуры значительно выше +100^oC.

Нормированный ток, протекающий через электропроводную термочувствительную дорожку 4, определяет необходимую мощность для разогрева датчика обледенения 1 до температуры выше +100^oC, задается исходным напряжением на выходе нормирующего усилителя 9 резистором 33. В свою очередь напряжение на выходе нормирующего усилителя 9 однозначно задает величину напряжения на выходе регулируемого источника постоянного напряжения 8.

Нормируемый ток поддерживается постоянным при разогреве электропроводной термочувствительной дорожки 4 и, соответственно, при изменении от температуры разогрева сопротивления электропроводной термочувствительной дорожки 4.

Стабильность нормированного тока обеспечивается за счет действия отрицательной обратной связи по току.

Напряжение отрицательной обратной связи с термостабильного сопротивления 10 поступает на неинвертирующий вход нормирующего усилителя 9 через резистор 27 (фиг. 4). При разогреве электропроводной термочувствительной дорожки 4 сопротивление ее будет возрастать, что приводит к уменьшению тока, протекающего через нее, и, соответственно, к уменьшению напряжения на термостабильном сопротивлении 10.

Так как термостабильное сопротивление 10 соединено с неинвертирующим входом, на выходе нормирующего усилителя 9 напряжение будет также уменьшаться. Напряжение с выхода нормирующего усилителя 9 поступает на вход (2) управления регулируемого источника постоянного напряжения 8, причем уменьшение напряжения на входе (2) управления приводит к увеличению напряжения на выходе регулируемого источника постоянного напряжения 8.

Увеличение напряжения на выходе регулируемого источника постоянного напряжения 8 приводит к увеличению тока, протекающего через электропроводную термочувствительную дорожку 4, т.е. в результате протекающий через электропроводную термочувствительную дорожку 4 ток не меняется и остается равным нормированному и не зависит от ее разогрева (температуры).

Точность поддержания нормированного тока неизменным при изменении сопротивления электропроводной термочувствительной дорожки 4 (нагревании и охлаждении ее) определяется коэффициентом усиления нормирующего усилителя 9 (задаваемым сопротивлениями 31 и 30) и коэффициентом усиления но цепи управления регулируемого источника постоянного напряжения 8. Конденсаторы 32, 29 определяют необходимую полосу пропускания частот.

Так как нормированный ток, протекающий через электропроводную термочувствительную дорожку 4, неизменен, то при ее разогреве, на нее воздействует увеличивающаяся мощность вследствие увеличения сопротивления, что в свою очередь приводит к более быстрому разогреву.

Напряжение на контактах электропроводной термочувствительной дорожки при разогреве возрастает прямо пропорционально росту ее сопротивления, т.е. росту температуры.

Напряжение с контактов электропроводной термочувствительной дорожки 4 поступает на вход порогового элемента 6, на неинвертирующий вход ОУ 12 через делитель напряжения, выполненный на резисторах 13 и 14 (фиг. 2).

На инвертирующий вход ОУ 12 поступает опорное напряжение от стабилитрона 16 через делитель напряжения, выполненный на резисторах 17 и 18.

Когда положительное напряжение на инвертирующем входе больше положительного напряжения на неинвертирующем входе, на выходе ОУ 12 будет низкий уровень напряжения, близкий к "0" вольт, в случае, когда больше напряжение на неинвертирующем входе, на выходе ОУ 12 будет высокий уровень положительного напряжения "+". Порог перехода на выходе ОУ 12 от "0" до уровня "+", при разнице напряжений на инвертирующем и неинвертирующем входах, определяется коэффициентом усиления ОУ 12 (резисторы 17, 18, 19) и напряжением питания ОУ 12. Чем больше коэффициент усиления ОУ 12, тем при меньшей разнице напряжений на входах ОУ 12 будет осуществляться переброс на выходе его напряжения от "0" до "+" и наоборот (порог срабатывания уменьшается).

Сопротивления 13, 14, 17 и 18, стабилитрон 16 выбраны такими, чтобы напряжение на неинвертирующем входе ОУ 12, поступающее от электропроводной термочувствительной дорожки 4 при ее температуре +100^oC, было равно напряжению на инвертирующем входе ОУ 12 поступающем от стабилитрона 16.

При возрастании температуры электропроводной термочувствительной дорожки 4 напряжение на ее выводах возрастает и напряжение на неинвертирующем входе ОУ 12 становится больше напряжения на инвертирующем входе, при этом на выходе ОУ 12 будет плюсовое напряжение.

При температуре электропроводной термочувствительной дорожки 4 менее +100^oC на выходе ОУ 12 напряжение, соответственно, будет равно "0".

Напряжение с выхода ОУ 12 поступает через резистор 20 на вход формирователя сигнала блокировки 7 (фиг. 3), диод 21, емкость 22, резистор 23 и эмиттерный повторитель на транзисторе 24 и резисторе 25. При положительном напряжении на выходе ОУ 12 происходит заряд емкости 22. Постоянная времени заряда τ_з = R₂₀ • С₂₂. Разряд емкости 22 идет через резистор 23 с постоянной времени τ_р = R₂₃• C₂₂.

Так как входное сопротивление эмиттерного повторителя много больше резистора 23, то разрядом конденсатора 22 через базовую цепь транзистора 24 можно пренебречь.

Постоянная времени разряда конденсатора 22 выбрана много больше постоянной времени ее заряда τ_р ≫ τ_з.

Положительное напряжение с выхода эмиттерного повторителя на транзисторе 24 поступает на вход блокировки регулируемого источника постоянного напряжения 8 и при плюсовом уровне напряжения блокирует его выходное напряжение, т. е. на выходе регулируемого источника постоянного напряжения 8, напряжение становится равным "0" вольт.

Ток, протекающий через электропроводную термочувствительную дорожку 4, становится равным "0", напряжение на термостабильном сопротивлении 10 также становится равным "0" и напряжение на выходе ОУ 12 также равно "0".

Диод 21, при этом, оказывается включенным в обратном направлении, к его катоду приложено плюсовое напряжение с конденсатора 22, а к аноду - нулевое напряжение с выхода ОУ 12.

При разряде конденсатора 22 через резистор 23 положительное напряжение на выходе эмиттерного повторителя, выполненного на транзисторе 24, снижается и с определенного уровня блокировка регулируемого источника постоянного напряжения 8 прекращается и на его выходе возникает напряжение, обеспечивающее нормированный ток, протекающий через электропроводную термочувствительную дорожку 4. Длительность блокировки регулируемого источника постоянного напряжения 8 определяется постоянной времени разряда конденсатора 22 и устанавливается в зависимости от габаритов датчика обледенения 1.

Если за период времени, в течение которого электропроводная термочувствительная дорожка 4 была обесточена, его температура стала ниже +100^oC, то напряжение, поступающее на неинвертирующий вход ОУ 12, будет меньше напряжения на его инвертирующем входе, на выходе ОУ 12 будет нулевое напряжение, следовательно, на входе блокировки регулируемого источника постоянного напряжения 8 будет нулевое напряжение и, соответственно, будет происходить разогрев электропроводной термочувствительной дорожки 4 датчика обледенения 1.

После разогрева электропроводной термочувствительной дорожки 4 выше температуры +100^oC описанный выше процесс повторяется.

Таким образом, цепь: выводы электропроводной термочувствительной дорожки 4, пороговый элемент 6, формирователь сигнала блокировки 7, блокирующий вход регулируемого источника постоянного напряжения 8, не позволяют разогреваться электропроводной термочувствительной дорожки 4 (датчику обледенения 1) выше температуры +100^oC.

Выход регулируемого источника постоянного напряжения 8 подсоединен к входу индикатора 11, который реагирует на среднюю величину выходного напряжения регулируемого источника постоянного напряжения 8. Поэтому в случае малого отвода тепла с датчика обледенения 1 разогрев его проводится за короткое время, которое соответствует наличию напряжения на выходе регулируемого источника постоянного напряжения 8.

При большом отводе тепла с датчика обледенения 1 наличие напряжения на выходе регулируемого источника постоянного напряжения 8 будет более длительное время. В этом случае показание индикатора 11 будет больше.

Рассмотрим общую работу устройства для определения интенсивности обледенения в двух случаях при наличии и отсутствии обледенения.

При отсутствии обледенения отдача тепла с металлической пластины 2 незначительна. Регулируемый источник постоянного напряжения 8 обеспечивает протекающий через электропроводную термочувствительную дорожку 4 нормируемый ток, что приводит к интенсивному разогреву электропроводной термочувствительной дорожки 4 и, соответственно, металлической пластины 2 датчика обледенения 1.

При достижении температуры +100^oC напряжение на выходе регулируемого источника постоянного напряжения 8 будет равно нулю.

Таким образом, на входе индикатора 11 (выход регулируемого источника постоянного напряжения 8) будут повторяться короткие импульсы напряжения. Индикатор 11 измеряет среднее значение периодически повторяющихся коротких импульсов напряжения на выходе регулируемого источника постоянного напряжения 8.

При обледенении поверхности металлической пластины 2 датчика обледенения 1 при температуре нагрева +100^oC происходит таяние льда и испарение воды. Это сопровождается резким ростом отдачи тепла с поверхности металлической пластины 2 и, соответственно, снижением ее температуры.

В этом случае электропроводная термочувствительная дорожка 4 более длительное время будет находиться в режиме разогрева.

Периодически повторяющиеся импульсы напряжения на выходе регулируемого источника постоянного напряжения 8 имеют большую длительность, и чем выше интенсивность обледенения, тем больше длительность импульсов напряжения, а следовательно, и показания индикатора 11, соответствующего интенсивности обледенения.

Таким образом, предлагаемое устройство, для определения интенсивности обледенения, позволяет с наименьшими затратами электроэнергии точнее и быстрее осуществить измерение интенсивности обледенения, так как поверхности обледенения и электропроводной термочувствительной дорожки максимально сближены друг к другу и исключено пространство между ними, что и позволяет убрать погрешности измерения и задержки времени в определении интенсивности образования льда.

Формула изобретения

1. Устройство для определения интенсивности обледенения, содержащее датчик обледенения, регулятор мощности нагревания, подсоединенный своим выходным положительным выводом к первому выводу датчика обледенения, и индикатор, отличающееся тем, что датчик обледенения выполнен в виде металлической пластины, электроизоляционной пленки, расположенной своей одной из поверхностей на поверхности металлической пластины, и расположенной на верхней поверхности электроизоляционной пленки электропроводной термочувствительной дорожки, подсоединенной своими первым выводом к первому выводу первого входа регулятора мощности нагревания, вторым выводом через термостабильное сопротивление - к отрицательному выходному выводу регулятора мощности нагревания и первому выводу его второго входа, вторые выводы первого и второго входов регулятора мощности нагревания подсоединены к его отрицательному выходному выводу, а индикатор подсоединен своим входом к выходу регулятора мощности нагревания.

2. Устройство для определения интенсивности обледенения по п.1, отличающееся тем, что металлическая пластина выполнена из сплава алюминия и магния, электроизоляционная пленка выполнена из окислов алюминия и магния толщиной 10-80 мкм, а электропроводная термочувствительная дорожка выполнена в виде плоской спирали никеля, при этом отношение длины L электропроводной термочувствительной дорожки к ее ширине (Ш) выбрано: L/Ш≥50, а общая площадь электропроводной термочувствительной дорожки составляет не менее 60% площади металлической пластины.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4