Программа Сервисный Центр
0

Транзистор линейно оцифровывает скорость воздушного потока


В основе чувствительного и надежного способа измерения воздушного потока лежит известная взаимосвязь между тепловыделением и скоростью воздуха. Принцип тепловой анемометрии базируется на законе Кинга, согласно которому мощность, необходимая для поддержания фиксированной разности между температурой нагреваемой поверхности датчика и температурой окружающего воздуха, увеличивается пропорционально квадратному корню из скорости потока. Именно на этот принцип опирается работа теплового анемометра, однако ему присущ недостаток, связанный с использованием в качестве датчика воздушного потока специальной и очень ломкой металлической нити – «горячей струны». Этого недостатка лишена схема, изображенная на Рисунке 1, в которой для измерения скорости потока вместо ненадежной проволоки используется пара прочных и недорогих транзисторов. Входная цепь схемы на транзисторах Q1 и Q2 позаимствована из предыдущей публикации [1]. Так же, как и в статье 1996 года, схема на Рисунке 1 постоянно поддерживает соотношение VQ1 = VQ2. Для решения этой задачи температура Q1 должна стабилизироваться на уровне, превышающем температуру Q2 примерно не 50 °C.

Транзистор линейно оцифровывает скорость воздушного потока
Рисунок 1.Используя в качестве датчиков простые транзисторы, эта
схема выполняет линейные цифровые измерения скорости
воздушного потока.

Эта разница температур необходима для баланса напряжений база-эмиттер, так ток коллектора IQ1 транзистора Q1 в 100 раз превышает коллекторный ток IQ2 транзистора Q2. Если бы Q1 и Q2 имели одинаковую температуру, это соотношение приводило бы к тому, что напряжение VQ1 на 100 мВ превышало VQ2. При надлежащем управлении током IQ1 можно обеспечить дифференциальный нагрев, делающий транзистор Q1 горячее Q2. Таким образом, для управления балансом VQ в этом методе используется аппроксимация –2 мВ/°C температурного коэффициента напряжения база-эмиттер. Результирующий средний ток IQ1, пропорциональный средней мощности, рассеиваемой транзистором Q1, создает основу для температурного измерения скорости воздуха. Калибровка датчика начинается с установки нуля резистором R1. Сопротивление R1 вы должны выставить так, чтобы при обдувании схемы воздушном потоком без помощи Q3 выполнялось равенство VQ1 = VQ2. Затем, когда движущийся воздух нагревает транзисторы и увеличивает рассеяние тепла, напряжение VQ1 возрастает, и переключившийся компаратор IC1 перестает разряжать конденсатор C1. Теперь конденсатор C1 заряжается до тех пор, пока не включится микросхема IC2, формируя через Q3 импульс подогрева Q1.

Результирующий всплеск коллекторного тока генерирует импульс подогрева Q1, увеличивая температуру транзистора и возвращая напряжение база-эмиттер обратно к состоянию баланса. Регулировкой R2 калибруют величину теплового импульса, создаваемого током IQ1, чтобы добиться точного соответствия между частотой импульсов и скоростью воздушного потока.

Теперь рассмотрим линеаризацию измерений. Квадратный корень в законе Кинга, связывающий мощность нагрева со скоростью потока, делает зависимость нелинейной. Вы должны сгладить неровности на калибровочной кривой скорости воздуха. Конечно же, выполнить линеаризацию вы можете программно. Однако, в зависимости от системы обработки данных, с которой работает анемометр, программная коррекция иногда бывает неудобной. В еще одной ранней статье [2] был представлен аналоговый способ линеаризации. Но если вы хотите иметь все преимущества, предоставляемые импульсным цифровым выходом, в частности, возможность помехозащищенной передачи по длинным кабелям, вам требуется другое решение.

Схема на Рисунке 1 обеспечивает как линеаризацию измерений, так и цифровое представление результатов. Среднее количество тепла, выделяемого транзистором Q1 под действием импульсов тока, равно

Транзистор линейно оцифровывает скорость воздушного потока

где

I – амплитуда импульсов тока транзистора Q1 (установленная резистором R2);
F – частота выходных импульсов;
W – ширина импульсов.

Ширина W обратно пропорциональна току ID разряда конденсатора C1, линейно спадающее напряжение VC1 на котором определяет время включения микросхемы IC2. Q4 и Q7 усредняют выходные импульсы, превращая их в управляющее напряжение для транзистора Q5, пропорциональное коэффициенту заполнения, и, таким образом, делают W функцией F. Фактически, обратная связь неявно делает эту функцию такой:

Транзистор линейно оцифровывает скорость воздушного потока

где K – коэффициент преобразования, зависящий от номиналов использованных компонентов. Следовательно,

Транзистор линейно оцифровывает скорость воздушного потока

и

Из этого выражения получаем

Транзистор линейно оцифровывает скорость воздушного потока

что делает F требуемой функцией от H2, линеаризуя, таким образом, зависимость частоты от скорости потока.

 
 
Информация
Посетители, находящиеся в группе Гости, не могут оставлять комментарии в данной новости.
 
Обратная связь

Наши партнеры

 

Опросы

Есть ли справедливость в жизни?
Конечно есть, уверен!
Вроде как должна быть, но...
Затрудняюсь ответить...
Какая справедливость? О чем Вы?
Эх.., нет правды на свете!

 

Облако тегов

Требуется для просмотраFlash Player 9 или выше.

Показать все теги
 

Календарь публикаций

«    Июнь 2017    »
ПнВтСрЧтПтСбВс
 
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
 
 

Архив новостей

Июнь 2017 (31)
Май 2017 (45)
Апрель 2017 (47)
Март 2017 (53)
Февраль 2017 (50)
Январь 2017 (42)
 
Наверх Сервисные мануалы Даташиты Ремонт LCD, ЖК телевизоров LG Samsung Скрипт программы "Сервисный центр"