Электротепловое вычислительное устройство
Патент 483676
Авторы
Классы МПК
Электротепловое вычислительное устройство
Иллюстрации
Реферат
< 1483676
ОП ИСАНИЕ
И ЗОБРЕТЕ Н ИЯ .
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ
Сок1з Советских
Социалистических
Республик. Li é (61) Зависимое от авт. свидетельства— (22) Заявлено 29.01.73 (21) 1879974 18-24 с присоединением заявок 1917626, .18-24, 1919980/18-24, 1928740/18-24 (32) Приоритет—
Опубликовано 05.09.75. bfoëëåòåíü ¹ ЗЗ
Дата опубликования описания 13.04.76 (51) М. K.
Гасударственный комитет
Совета Министров СССР ло делам изобретений и открытий (53) УДК 681."- (088.8) (72) Автор
|изобретения
И. 3. Окунь
Агрофизический научно-исследовательский институт (71) Заявитель (54) ЭЛЕКТРОТЕПЛОВОЕ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНОЕ
УСТРОЙСТВО
Ю вЂ”вЂ”
) .х" +у +а +
Изобретение относится к аналоговой вычислительной технике.
Известны электротепловые вычислительные устройства, содержащие источник входного сигнала, соединенный с термопреобразователем.
Недостаток этих устройств заключается в малом динамическом диапазоне преобразования, в особенности для функциональных пре1 образований вида тс< = —. Это объясняется
Х тем, что при нагреве на несколько сот градусов сопротивление используемых в качестве термопреобразователей проволочных терморезисторов изменяется всего в несколько раз.
Использование же голупроводнпковых термисторов для функционального преобразования электрических сигналов практически исключается вследствие большого разброса величин их сопротивления и температурного коэффициента сопротивления.
Кроме того, реализация многих распространенных функциональных зависимостей, на1 пример тс< = —, и = и т. д., известными х 2 электротепловыми устройствами сопряжена со значительными трудностями, что обусловлено сложным и специфичным характером вольтамперной характеристики применяемых проволочных терморезисторов.
Цель изобретения — расширить динамический диапазон преобразования электрических сигналов электротепловым устройством, а также упростить реализацию ряда распространенных функциональных зависимостей и расширить таким образом функциональные возможности электротеплового метода.
Это достигается тем, что термообразователь в электротепловом вычислительном устройстве выполнен в виде крптезистор: .
Крптезисторы (терморезисторы с критической температурой — температурой фазового пер— . ода 8, в окрестности которой нх сопротивление резко — на несколько порядков изменяет свою величину) по своему основному назначению являются бесконтактпыми терморел,-.
cрабатывающими «на замыкание:> (крптезпсторы с отрицательным температурным коэффициентом сопротивления (ТКС) или «па размь|ка ие:> (крптезисторы с положительным
ТКС) прп повышении температуры среды д< температуры пх фазового перехода.
На фпг. 1 приведена схема вычислительного устройства, реализующего зависимости вида:
483676 х к/
Х" + У- +»" + с помощью критезистора с отрицательным
ТКС;
»а фиг. 2 — схема вычислительного устройства, реализующего те же зависимости с помощью критезистора с положительным TKC.
Электротепловое вычислительное устройство (фиг. 1) состоит из критезистора 1, подключенного через клеммы 2, 8 к источнику 4 входного сигнала, и вольтметра 5.
Электротепловое вычислительное устройство (фиг. 2) состоит из критезпстора 1, подключенного через клеммы 2, 3 к источнику 4 входного сигнала, и амперметра 5, Вычислительные устройства работают следующим образом.
Известно, что критезисторы, разогретые протекающим по ним током до критической температуры О, автостабилизируют свою температуру Т, изменением собственного сопротивления g как при изменении температуры
Т, окружающей среды, так и при изменении в определенных пределах питающего их тока (напряжения и). При этом критезисторы с отрицательным ТКС автостабилизируют свою температуру при работе в режиме заданного тока, т. е. от источника тока с достаточно большим внутренним сопротивлением; выходным сигналом для них является напряжение и на критезисторе. Наоборот, критезпсторы с положительным ТКС автостабилизируют свою температуру при работе в режиме заданного напряжения, т. е. от источника напряжения с достаточно малым внутренним сопротивлением; выходным сигналом для пих является ток через критезистор.
Согласно вышесказанному, в уравнении энергетического баланса критезистора и; = k(7; — T,, ) (здесь k — коэффициент рассеяния критезистора) можно положить
Т, = 6 = const
Следовательно, при постоянстве температуры
Т, окружающей среды мощность рассеяния критезистора А практически постоянна и не зависит от и или t, в определенном диапазоне их изменения (при этом предполагается, что критезистор защищен от вынужденной конвекции, существенно влияющей на величину
k).
Таким образом, при работе критезистора в режиме автостабилизации его температуры напряжение и на критезисторе и ток I через него связаны весьма простым соотношением и; = const (при T, = const).
Это соотношение может быть непосредствеш|о положено в основу функционального преооразоваппя вида:
const
Ю =
Если критезистор. запитать суммой сигналов х, у, z ... различных частот, то действующее значение выходного сигнала связано с действующими значениями х, у, z ... соотношением:
const
Ыl:
V- - + V- + z- + (2) 15
Если же измерять составляющую выходного сигнала, имеющего частоту одного из входных сигналов, например х, то она связана с величинами х, у, z ... соотношением:
20 х
Iv» = const х + V - .— а
Далее, если запитать, например, критезистор с отрицательным ТКС током у, разогревающим его до критической температуры, и малым напряжением z частоты f ., отличной от частоты f,, сигнала у, и удовлетворяющим неА2 равенству z ((- (выполнение этого нераУ венства исключает, в частности, возможность перегрева критезистора сигналом z), то ток
w. частоты f через критезистор будет равен:
zV
А (4) А /у -
40 Д сопротивление критезистора т. е. реализуется зависимость вида tv = zg .
Преобразование вида ы = zuv можно получить, используя известный прием соединения двух терморезисторов в схему сравнения. Дей45 ствительно, ес Чи запитать один из критезисторов, включенных в схему сравнения, суммой токов у1 = u+v, а второй — их разностью у = и — v, подать одновременно малое напряжение + z на первый критезистор и — z на второй, то суммарный выходной сигнал преобразователя ы будет равен разности токов частоты f через критезисторы, т. е.
Преобразования вида tB=zJL и EJ = гиг легко могут быть выполнены и с помощью критезисторов с положительным ТКС, для которых сигналы у (или и и v) должны быть напряжениями, à z — малым током, удовлетворяющим > А - неравенству z ((— (или z - (().
V (и - ; v) -
При преобразованиях вида (1) — (5) вы55 ходной сигнал преобразователя зависит от
1 1,, 4гип
w = --z (и + v) - — — z(u — v)- . (5)
55 А А А
483676
10 1
Ю
V х - +- у - + z" х —,, ит.д. а 1 а (а
Предмет изобретения
20 или
- Риа Z
Составитель А. Наумов
Редактор В. Фельдман Техред Е. Подурушина Корректор В. Гутман
Заказ 164/339 Изд. № 5
ЦНИИПИ Государственного комитета по делам изобретений
Москва, Ж-35, Раушская
Тираж 579 По,"ппсное
Совета Министров СССР и открытий иаб., д. 4, 5
Тип. Харьк. фил. пред. «Патент» температуры среды Т„поэтому для повышения точности желательно терм остати ровать окружающую критезистор среду.
Ширина m динамического диапазона изменения знаменателя оз при выполнении функ1 циональных преобразований вида tv = —, x
ы) ., и т. и. предложенV х - — y - + z пым устройством определяется величиной скачRmax ка сопротивления критезистора при
Rmin его фазовом переходе. Действительно, условием функционального преобразования является автостабилизация температуры критезистора, а, следовательно, и выделяющейся в нем электрической мощности (при Т,=const). При ш max Rmin: >аmin Rmax если оз — ток, 2
+ max in min ,если о) — напряжение. TaRmaх Rmin ким образом, динамический диапазон т изменения знаменателя равен
Для критезисторов на основе окислов ванадия VOa и V>O, например, величина скачка
Rmax может достигать 10", при этом допустиR аа1п мый динамический диапазон изменения знаме1 нателя при выполнении операций в11 = =, х составит 100, т. е. существенно превысит динамический диапазон известных электротепловых устройств, выполняющих аналогичные операции.
Электротепловое вычислительное устройство, содержащее источник входного сигнала, соединенный с термопреобразователем, отличаюи ееся тем, что, с целью расширения динамического диапазона работы устройства, термопреобразователь выполнен в виде критезистора, разогреваемого входным сигналом до температуры автостабилизацип.