Устройство для моделирования температурного*: поля массивной пластины

Устройство для моделирования температурного*: поля массивной пластины

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

318040

0flHCAHHE

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Саветския

Сониалистическия

Реслублик ф

Зависимое от авт. свидетельства ¹â€”

МПК G 06О 7/56

Заявлено 23.111,1970 (№ 1417305/18-24) с присоединением заявки ¹â€”

Приоритет—

Опубликовано 19.Х.1971. Бюллетень ¹ 31

Дата опубликования описания 24.1.!972

Комитет ло делам иаобретений и открытий лри Совете Министров

СССР

УД» 681.333(088,8) 1О. А. Самойлович, М. М. Гордон, К. M. Пахалуев, В. М. Оркин, В. В. Быков и Г. А. Кецлах

Авторы изобретения

Всесоюзный научно-исследовательский институl металлургической теплотехники

Заявитель!

," .:

УСТРОЙС1 ВО ДЛЯ МОДЕЛИРОВАНИЯ ТЕМПЕРА1УРН ГОт.. :- - .

ПОЛЯ МАССИВНОЙ ПЛАСТИНЫ

Изобретение относится к области аналоговых вычислительных устройств, предназначенных для моделирования тепловых процессов, в частности процесса нагрева массивной пластины в методических и проходных печах.

Известны аналоговые вычислительные устройства для расчета температурного поля нагреваемого металла, содержащие последова.тельно соединенные интегрирующие опера онные усилители с делителями напряжения п сопротивлениями во входных цепях, обеспечивающие послойное определение температур . пластины.

Однако такие устройства не обеспечивают достаточной точности при определении температуры нагреваемого металла, так как конструкция схемы допускает возможность суммирования ошибок, возникающих вследствие дрейфа нуля операционных интегрирующих силителей.

Кроме того, при несимметричном нагреве металла для определения температур его поверхности приходится число дефицитных интегрирующих усилителей увеличивать вдвое.

Целью изобретения является создание такого устройства для расчета температурного поля массивной пластины, которое при более простой и дешевой конструкции позволило бы повысить точность определения температур- ного поля н обеспечило непрерывный съем с, устройства значений температур центра, верх- ней и нижней поверхности пластины.

5 (1

Эта цель достигается тем, что в предло- женном устройстве в цепь источников напря-, жений, пропорциональных тепловым потокам на пластину сверху и снизу, параллельно инте-!

О грирующему операционному усилителю через делители напряжений и входные сопротивления включен суммирующий усилитель, соединенный входом через резистор с выходом ннтсгрирующего операционного усилителя, выход-, 15 ная цепь которого содержит два последова-,, тельно соединенных суммирующих усилителя, ко входам которых через делители напряжений и входные резисторы параллельно подключены выходными цепями последовательно сос20 диненные между собой инвертор, суммирую-, щий усилитель, на второй вход которого под-, соединен источник напряжения, пропорционального тепловому потоку на пластину снизу интегрирующий операционный усилитель и

25 источник напряжения, пропорционального тепловому пропорционального начальной температуре пластины.

Делитель напряжений н входные сопроти»-

30 лення подбираются по формуле:

О(х p) — ",, " + Q.„, (I ) (— — „.

q „(P)+ Q ()) (---1)" cos n П х

)) — Зга) — 2рХ, .. р -!- I) „, )Р) ) и- П (Р --) )) .2-) (—, 1 cosn Пх, (Зх — бх+2) — 2 р Х 2 „, +„,,) где р — оператор Лапласа; л. — координата точки, в которой определяется температура;

n — число членов ряда (принц)маем равным 1);

Q„„— тепловой поток на пластину сверху;

Q„, — тепловой поток на пластину снизу.

На чертеже приведена схема устройства для расчета температурного поля массивной пластины.

Устройство содержит интегрирующие операционные усилители 1, 2, суммирующие усилители 8 — б, инвертор 7, делители напряжения 8 — 19 и входные сопротивления 20 — 41.

Усилитель 8 через делитель напряжений 8 и 9 и сопротивления 20 и 22 включен в цепь источников напряжений, пропорциональных тепловым потокам Q „Q „параллельно .Ы) лго усилителю 1, выход которого через резистор

28 соединен со входом суммирующего усилителя.

Во входную цепь усилителя 1 последовательно включены два суммирующих усилителя 4 и 5, ко входам которых параллельно подсоединены выходными цепями инвертор 7 через делители напряжения 12 и 18 и сопротивления 29 и 81, усилитель б через делители напряжений 14 и 15 и сопротивления 84 и 35, усилитель 2 с обратной связью с делителем напряжения 16 на входе и сопротивлениями

37 и 88 в выходной цепи, источник напряжения, пропорционального тепловому потоку

Q „, через делители напряжения 18 и 19 и сопротивления 40 н 41.

Причем инвертор 7, усилители б и 2 и источник напряжения, пропорционального тепловому потоку Q соединены между собой ,!t2 последовательно. Источник подключен также ко второму входу усилителя б через сопротивление 88. На вход усилителя 4 подключен исгочник напряжения, пропорционального на чальной температуре пластины (,) „.

Устройство работает следующим образом.

На входы усилителей 3 и 1 подаются»апряжения, величины которых пропорциональны тепловым потоком на пласти»у сверху и снизу.

Сумма напряжений, поступающих на вход усилителя 1 через делители 10 и 11 сопротивления 24 и 25 интегрируются, и на выход по ступает напряжение, соответствующее инт

F0 гралу этой cyvrrrrr j (Q „, + аа, )d)c, отауйа

0 последнее поступает через сопротивления 23 н

З»18040

26 на входы усилителей 1 и 4 соответственно.

На вход усилителя 8 поступают тйкже через делители напряжений 8 и 9» сопротивле6 ния 20 и 22 напряжения, пропорциональные тепловым потокам Q „Q „. На выходе уси г1 -02 лителя 1 образуется напряжение, пропорциональ»ое температуре середины пластины.

Fè

1 1

QÄ(o, Fo) =,l(Q„,-t-Q„)dF,— —,— (q )

Напряжение, пропорциональное тепловому

16 потоку, поступает на вход инвертора 7, меняет знак и поступает на вход усилителя б, н одновременно через делители напряжения 12 и 18 и через сопротивления 29 и 81 на входы усилителей 4 и 5.

Ко второму входу суммирующего усилителя б подводится напряжение, соответствующее тепловому потоку Q „, суммируется с напряжением первого входа, и на выходе усилителя 7 образуется инверсная разность напряжений, которая через делители 15 и 14 и сопротивления 84 и 35 подается на вход усилителей 4 и 5 и одновременно через делитель напряжения 16 и сопротивление 36 на вход

ЗО усилителя 2 с обратной связью через делитель напряжения 17 и сопротивление 39.

Проинтегрированная разность напряжений через сопротивления поступает на входы усилителей 4 и 5.

Таким образом, на вход усилителя 4 одноЗo временно подаются напряжения с усилителя

1, инвертора 7, усилителя б, усилителя с обратной связью 2 и с источников напряжений, пропорциональных тепловому потоку Q „,. и

40 начальной температуре пластины Q „. Все напряжения суммируются, в результате на выходе усилителя образуется напряжение, пропорциональное температуре верхней поверхности пластины.

4- На выход усилителя 5 через сопротивление

27 подается напряжение с усилителя 4 через делитель напряжения 12 и сопротивление 29— с инвертора 7, через делитель 15 и сопротивление 85 — с усилителя б, через сопротивле»ие 88»апряжения 19 и сопротивление 41 — от источника напряжения, пропорционального тепловому потоку.

С выхода усилителя 5 снимается»апря"t, 66»ие, пропорциональное температуре нижней поверхности пластины.

Предмет изобретения

60 Устройство для моделирования температурного поля массивной пластины при двустороннем нагреве, содержащее источники напряжения, операционные усилители с делите лями напряжений и резисторами во входных

66 цепях, отличающеися тем, что, с цЕлью уп318040

Составитель Е. Тимохина

Техред Е. Борисова

1,оррскторы О. Тюрина и Л. Орлова

Редактор Л. Утехина

Заказ 5817 Изд. № 1357 Тираж 473 Подписное

Ц11ИИПИ Комиrera по делам изобретений и открытий при Совете Министров СССР

Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Загорская типография рощеиия устройства и повышения точности исследований, в ием в цепь источников напряжений, пропорциональных тепловым потокам иа пластину сверху и снизу, параллельио первому интегрирующему усилителю вкгпочеи первый суммирующий усилитель, вход которого соединен через резистор с выходом первого интегрирующего усилителя, выход «оторого подключен к последовательно соединенным второму и третьему суммирующим усилителям, ко входам которых через соответствующие делители напряжений и входные резисторы параллельно подключены своими выхол6 (1 ными цепями последовательно соединенные i инвертор, четвертый суммирующий усилитель и второй иитегрирующ1«й усилитель с обратной связью, причем ко входам второго и

5 третьего суммирующих усилителей подключен источник напряжения, пропорционального тс:. ловому потоку на пластину снизу, соединенный со вторым входом первого суммирующего усилителя, а ко входу второго суммирующего

10 усилителя подключен источник напряжения, пропорционального начальной температуре, пластины.