Квадратор

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А8ТОРСКОМУ СВИДЮТВЛЬСТВУ ©юа Советских

СоциаиистичФО(им

Республик () 675427 (61) дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 06.03,78 (21) 2587583/18 — 24 с присоединением заявки № (23) Приоритет

2 (51) М. Кл.

G 06 G 7/20

Гавудваатвенй измит

СССР м дезен ямбратюнва

3I 4TNplNTNII

Опубликовано, 25 07.79. Бюллетень №27 (53) УДК 681.335..8 (088.8) Дата опубликования описания - 29.07.79

Ъ (72) Авторы . изобретения

Ю. С. Мальцев, В. Д. Шевченко и М. М. Черпни

ВПТУ

Ф ; „3 ЩИ Ц (7l) Заявитель (54) КВАДРАТОР

Изобретение относится к аналоговой вычислительной технике.

Известен квадратор, содержащий операционные усилители, резисторы, источники опорных напряжений и диодно-резисторные элементы (1) .

Недостатком такого устройства является относительно высокие аппарагурные затраты.

Наиболее близким к предлагаемому является квадратор, содержащий нагреватель, датчик температурй, находящийся в тепловом контакте с нагревателем 12).

Однако это устройство имеет низкую чувствйтельность и узкий динамическии диапазон входных сигналов. Динамический диапазон в сторону больших сигналов ограничен перегрузочной способностью нагревателя, температура которого растет по квадратичному закону. при увеличении входного сигнала, чувствительность таких уст- ройств ладает по квадратичному закону.

Целью изобретения является расширение динамического диапазона и ltdabllBeHHe чувствительности квадратора.

Это достигается тем, что квадратор, содержащий нагреватель, датчик температуры, находя2

1цийся в тепловом контакте с нагревателем, дополнительно содержит теплоизолирующую оболочку и охладйтель, находящийся в тепловом контакте с датчиком температуры и нагревателем, причем нагреватель, датчик температуры и

5 охладитель охвачены теплоизолирующей оболочкой.

На чертеже приведена схема расположения элементов квадратора.

I0 Квадратор содержит нагреватель 1, выполненный в виде металлической нити, охладитель 2 и датчик 3 температуры. Нагреватель 1, охладитель 2 и датчик 3 температуры установлены в тепловом контакте между собой и помещены в

Л замкнутую теплонзолирующую оболочку 4, Охладитель 2 может быть выполнен, например, в виде термоэлектрического охладителя, а датчик температуры в виде термопары, термистора и т.п. Квадратор работает следующим образом, Входной электрический сигнал Ов„поступает на нагреватель 1, а на охлацнтель 2 поступает регулируемый опорный сигнал в виде злектри675427 выделяРн

20

„г !

Поскольку КЭ = „в то . ср= ex

Формула изобретения

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР N 425184, кл. G 06 G 7/20, 1974.

2. Попов В. С. Металлические подогреваемые сопротивления в электроизмерительной технике и автоматике. М., "Наука", 1964, с, 115-127, рис. П вЂ” 14.

3 ческого тока 3 и . Входной сигнал U> ет на нагревателе 1 тепловую мощность ввв в P и

Ф где R — сопротивление нагревателя 1.

Выделяемая тепловая мощность Рн вызывает повышение температуры внутри теплоизолирующей оболочки 4, что приводит к изменению сигнала, снимаемого с датчика 3 температуры. Изменяя величину опорного тока Зов, через охла,дитель 2 можно уравновесить тепловую мощность Р„охлаждающей мощностью Р,„„, при этом сигнал датчика 3 температуры возвратится . к исходному уровню.

В установившемся режиме можно записать, что Рохл Рн.

При использовании термоэлектрического охладителя

ox* ср где К вЂ” коэффициент пропорциональности;

Зс — среднее значение тока через охладитель 2, Таким образом, предлагаемое устройство имеет квадратичную зависимость между напряжением на нагревателе 1 и током через охладитель 2.

Тепловой контакт между нагревателем 1, охла- 30 дителем 2 и датчиком 3 температуры необходим

" для ускорения процесса уравновешивания тепловой мощности Рн охлаждающей мощностью

Р . Теплоизолирующая оболочка 4 исключает охл. теплообмен квадратора с внешней средой. зс

Преимущества предлагаемого квадратора состоят в следующем, .--:- В предлагаемом квадраторе охлаждение датчика температуры и нагревателя производится принудительно. При неравенстве тепловой и охлаж- 40 дающей мощностей внутри теплоизолирующей оболочки выделяется энергия, Изменяющаяся во времени цо линейному закону

J(,„„- в„)а1=(в,„„- „)t, s где t — время.

Следовательно, температура внутри теплоизолирующей оболочки также зависит от времени, т.е. кввдратор можно рассматривать как астати, ческое звено, чувствительность которого зависит

4 от времени квадратирования. При прочих равных условиях (одинаковых нагревателях, датчиках температуры) предлагаемый квадратор имеет большую чувствительность, причем величину чувствительности можно регулировать, изменяя длительность такта квадратирования.

В предлагаемом квадраторе температура нагревателя компенсируется охладителем, т.е. элемент работает практически при нулевой избыточной температуре, Вследствие этого можно расширить диапазон входных сигналов в сторону больших значений, не опасаясь перегорания нагревателя, а повышенная чувствительность позволяет расширить диапазон входных сигналов и в сторону меньших значений, Таким образом, предлагаемый квадратор имеет большую чувствительность и более широкий динамический диапазон входных сигналов, Применение этого квадратора в вычислительных устройствах позволит исключить усилительные устройства необходимые в известных квадраторах для-расширения динамического диапазона, в сторону малых сигналов, а широкий динамический диапазон в сторону больших значений сигналов обеспечивает высокую надежность, т.к. исключается возможность перегорания нагревателя при случайных перегрузках.

Квадратор, содержащий нагреватель, датчик температуры, находящийся в тепловом. контакте с нагревателем, отличающийся тем, что, с целью повышения чувствительности и расширения динамического диапазона входных сигналов, он содержит теплоизолирующую оболочку и охладитель, находящийся в тепловом контакте с датчиком теМпературы и нагревателем, причем нагреватель, -датчик температуры и охладитель охвачены теплоизолирующей оболочкой, 675427

Тираж 780 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Заказ 4568/40

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

Составитель И. Балабошко

Редактор Н. Хлудова Техред З.Фанта Корректор В. Синицкая