CS262212B1 - Zapojen? pro elektronické přepínáni libovolného počtu měřicích míst - Google Patents

Description

V průmyslové praxi, zejména v průmyslu chemickém a energetickém, se často setkávárňe s požadavkem měřit u výrobního zařízení teplotu v pravidelných intervalech Ha desítkách míst, opatřených odporovými teploměry, z jednoho řídicího pracoviště. Dosud se k přepínání měřicích míst používá mechanických kontaktů, které jsou konstruovány jako« ruční přepínače měřicích míst neboi jako elektrická relé.

Nevýhodou těchto zapojení jsou poměrně vysoké pořizovací náklady a značné náklady na údržbu, neboť kontakty je nutno čas'· to čistit. Není dále zaručena stálá přesnost měření, neboť vlivem přechodových odporů na jednotlivých kontaktech dochází časem k chybám v měření.

Nověji je známo rovněž elektronické přepínání měřicích míst s odporovými teploměry podle československého' č. 241 939. Výhodou proti použití mechanických kontaktů je předevěím výrazné snížení nákladů na pořízení obvodu. Při dlouhodobém provozování elektronického přepínání měřicích míst pro odporové snímání tepjoty podle tohoto vynálezu se zjistilo, že za určitých provozních' podmínek, například při zatopení a zamrznutí ochranných jímek pro odporové snímače teploty, vzniká určité galvanické napětí mezi vlastními vodiči odporového snímače teploty a kostrou ochranné jímky.

Očhranná jímka je potom vodivě spojena s kostrou ostathíhó technologického zařízení. Vznřkné-li uvedené galvanické napětí u více jak jednoho odporového 'snímače tepg loty, dochází k. chybnému vyhodnocení měřené teploty na všech připojených odporových snímačích teploty, protože jejich jednotlivé přívodní větve jsou prostřednictvím měřicí a k&mpenzační větve vyhodnocovacího přístroje navzájem propojeny.

Uvedené nedostatky odstraňuje zapojení pro elektronické přepínání libovolného počtu měřicích míst s odporovými teploměry podle vynálezu, jeho podstatou je, že se odporové snímače teploty napojí na vyhodnocovací přístroj a dva stabilizované zdroje hapětí prostřednictvím dvou spínacích tranzistorů v inverzním zapojení třemi vodiči.

Prvním vodičem se napojí odporový snímač teploty na měřicí větev vyhodnocova262212 čího přístroje přes první justážní rezistor 'a první spínací tranzistor v inverzním zapojení, druhým vodičem na kompenzační větev vyhodnocovacího přístroje přes druhý 'justážní rezistor a druhý spínací tranzistor fy Inverzním zapojení a konečně třetím vodičem přes oddělovací diodu v propustném směru na napájecí větev vyhodnocovacího přístroje.

Kladná větev prvního stabilizovaného zdroje se napojí přes první pracovní diodu a první dvojitý ovládací prvek na kolektor prvního budicího tranzistoru a současně přes druhý dvojitý ovládací prvek a první pracovní rezistor na bázi prvního budicího tranzistoru. Emitor prvního budicího transistoru je připojen přes první předřadný rezistor na bázi prvního spínacího tranzistoru, na jehož kolektor je propojena záporná větev prvního stabilizovaného zdroje. 'Kladná větev druhého stabilizovaného zdroje se napojí přes druhou pracovní diodu a první dvojitý ovládací prvek na kolektor druhého budicího· tranzistoru, současně přes druhý dvojitý ovládací prvek a druhý pracovní rezisltor na bázi druhého budicího tranzistoru.

Emitor druhého budicího tranzistoru je připojen přes druhý předřadný rezistor na hází druhého spínacího tranzistoru, na jehož kolektor je připojena záporná větev druhého stabilizovaného zdroje. Mezi emitor prvního budicího tranzistoru a kolektor 'prvního spínacího tranzistoru je dále připojen první paralelní rezistor. Podobně mezi 'emitor druhého budicího tranzistoru a kolektor druhého spínacího tranzistoru je připojen druhý paralelní rezistor. Mezi napájecí a kompenzační větev vyhodnoícovacího přístroje je připojena v propustném směru ochranná dioda a mezi napájecí a měřicí větev jsou připojeny do série dvě ochranné diody.

Zapojení podle vynálezu umožňuje nahradit jednotlivé mechanické kontakty dvojicemi křemíkových tranzistorů spínacích a budicích v inverzním Zapojení, jejichž pracovní body jsou nastaveny na úroveň minimálního saturačního napětí, budicí tranzistory přitom plní funkci logického součinu pro oba dvojité ovládací prvky. Jednotlivé dvojice spínacích a budicích tranzistorů jsou párovány podle velikosti minimálního saturačního napětí při daných provozních podmínkách a případné rozdíly jsou dojustovány justážními odpory. Teplotní změny minimálního satuťačního napětí jsou navzájem kompenzovány.

Zapojením ochranných diod jsou chráněny spínací tranzistory proti vytvoření nedovoleného napětí, oddělovací diody zajišťují galvanické oddělení napájecí větve vyhodnocovacího přístroje od všech ostatních odporových snímačů teploty zapojených v systému.

Výhodou zapojení podle vynálezu jsou zhruba poloviční pořizovací náklady, ve srovnání ,s dosud používanými mechanickými systémy 'k přepínání měřicích míst s odporovými teploměry, a dále stálost v přesnosti měření, minimální údržba a možnost přímého připojení různých spínacích prvků, jako jsou číslicové obvody, výstupní porty počítačů a podobně.

Výhody zapojení podle vynálezu ve srovnání s dosud známými elektronickými systémy přepínání měřených míst jsou jednak možnost dekadické volby daného odporového snímače teploty, z čehož vyplývají úspory na pořízení zejména rozsáhlých měřicích systémů s mnoha desítkami měřených míst, jednak naprostá odolnost proti cizím rušivým napětím, což se projevuje zvýšenou přesností a spolehlivostí měření.

Příklad zapojení podle vynálezu je zachycen na přiloženém výkresu, pro jednoduchost bylo zakresleno jenom jedno měřicí místo s tím, že spínač je znázorněn v poloze zapnuto pro měření teploty na daném měřicím místě.

V konkrétním provedení bylo zapojení podle vynálezu pro měření teplot na jednotlivých měřicích místech výrobního zařízení provedeno následovně.

Jako vyhodnocovacího přístroje 5 bylo použito číslicového ukazatele D 377, jako prvního stabilizovaného zdroje 18 a druhého stabilizovaného zdroje 21 bylo použito dvou oddělených stabilizovaných zdrojů stejnosměrného napětí 5 V osazených integrovanými obvody MAA 723 a pro· odporové snímače 1 teploty byly použity odporové teploměry Pt 100, z nichž každý byl připojen 'třemi vodiči ze stejného materiálu, stejného 'průřezu a stejné délky.

První vodič je napojen na měřicí větev 4 vyhodnocovacího přístroje 5 přes první justážní rezistor 2 a první spínací tranzistor 3 typu KFY 34 v inertním zapojení. Druhý vodič je napojen na kompenzační větev 8 vyhodnocovacího přístroje 5 pres druhý justážní rezistor 6 a druhý spínací tranzistor 7 typu KFY 34 v inverzním zapojení. Třetí vodič je napojen přes oddělovací diodu 9 typu KA501 na napájecí větev 10 vyhodnocovacího přístroje S.

•Ňa bázi prvního spínacího tranzistoru 3 je,· přes první předřadný rezistor 11 napojen eimitor prvního budicího tranzistoru 12 typu KC 147, podobně na bázi druhého spínacího tranzistoru 7 je přes druhý předřadný rezistor 13 napojen emitor druhého budicího tranzistoru 14 typu KC 147. První předřadný rezistor 11 i druhý předřadný rezistor 13 jsou typu TR 193 a jejich ohmická hodnota je určená velikostí budicích proudů prvního spínacího tranzistoru 3 a druhého spínacího· tranzistoru 7 tak, aby bylo zaručeno minimální saturační napětí mezi jejich emitory a kolektory, volí se tedy individuálně.

První pracovní rezistor 22, druhý pracovní rezistor 24, první paralelní rezistor 28 a

282212 druhý, paralelní rezistor 2Srjsou< v konkrétním provedení typu TR 114 5K6. První para* lelní irezisitor 28 je,připojen mezi emitor prvního· budicího tranzistoru· 12 a kolektor prvního· spínacího tranzistoru 3, podobně drhhý paralelní rezistor 29:je· připojen mezi' emitor druhého budicího tranzistoru 14 .>a kolektor druhého spínacího tranzistoru 7.

První paralelní rezistor 28 zajišťuje spolehlivé vypnutí prvního· spínacího tranzistoru 3 v· jeho nevodivém stavu, stejně tak druhý paralelní rezistor 29 zajišťuje, spolehlivé vypnutí druhého spínacího tranzistoru. 7 v jeho nevodivém stavu. První budicí tranzistor 12 a. druhý budicí tranzistor 14 jsou, zapojeny tak, že tvoří součinový logický 'člbn,. jehož řídicí vstupy jsou kolektor a bá'ze. Při současném použití prvního, dvojitého ovládacího prvku 13 a druhého dvo jitého ovládacího prvku 23 umožňují první budicí tranzistor 12 a druhý budicí tranzistor 14, 'dekadicko,u volbu daného odporového snímače teploty 1.

První pracovní dioda 18 a druhá pracovní dioda 19 typu KA'501 jsou zapojeny v propustném směru a zajišťují určené napětí mezi kolektorem prvního, vodícího tranzistoru 12 a kladnou větví 17, prvního stabilizovaného zdroje 18, podobně mezi kOlektorem druhého budicího tranzistoru 14 a kladnou větví 2a druhého stabilizovaného zdroje. 21. Ochranné diody 27 typu KA 501 ,jsou zapojeny v propustném, směru a zamezují překročení dovoleného· závěrného napětí prvního spínacího tranzistoru 3 a .druhéhů spínacího tranzistoru 7 v jejich inverzním zapojení při vypnutí prvního, dvojitého ovládacího prvku 15 a druhého· dvojitého ovládacího prvku 23, kdy se mezi napájecí větví 10 a kompenzační .větví 8 vyhodnocovacího přístroje 5, jakož i kompenzační větví 8 a, měřicí větví 4 vyhodnpcovacíhó přístroje S vytvoří napětí až 30 V, které by poškodilo první spínací tranzistor 3 a druhý spínací 'tranzistor 7 v jejich inverzním zapojení.

První budicí proud protéká z kladné větve 17 prvního stabilizovaného zdroje 18 přes první pracovní diodu 18 a první dvojitý ovládací prvek 15 na kolektor prvního budicího tranzistoru 12, ale současně z téže kladné větve 17 prvního stabilizovaného zdroje 18 přes druhý dvojitý ovládací prvek 23 a první pracovní rezistor 22 na· bázi prvního budicího tranzistoru 12. První budicí okruh je uzavřen z emitoru prvního budicího tranzistoru 12 přes první předřadný rezistor 11 a přechod báze—kolektor prvního spínacího tranzistoru 3 na zápornou větev 25 prvního stabilizovaného zdroje 18.

.Druhý budicí proud protéká z kladné větve 20 druhého stabilizovaného zdroje 21 přes druhou pracovní diodu 19 a první dvojitý ovládací prvek 15 na kolektor druhého budicího tranzistoru 14, ale současně z téže kladné větve 20 prvního stabilizovaného 'zdroje 21 přes druhý dvojitý ovládací prvek a·-čtouhý pracovní rezistor M:ne bázi druhého budicího tranzistoru 14.;

Druhý budicí okruh,je uzavřen z emitoru druhého, budicího «tranzistoru U přeš druhý předřadný. rezistor 13 a přechod • báze—kolektor druhého spínacího tranzistoru· 7 . na zápornou větev(druhého, stabilizovaného zdroje 21. Hodnota budicích proudů pro každý jednotlivý první spínací tranzistor 3, respektive druhý spínací tranzistor 7, je nastavena. Individuálně prvními předřadnými rezistory 11 a. druhými předřadnými rezistory 13 tak, aby bylo zaručeno minimální saturační napětí mezi. emitory a kolektory prvních spínacích tranzistorů,3, a druhých spínacích tranzistorů 7 při daném stálém spínacím proudu.

Zvýší-li se neho snížl-Il se takto, nastavený budicí proud, potom se saturační napětí daného spínacího tranzistoru bude vždy jeti zvyšovat. První justážnl rezistor 2-a druhý justážhí rezistor 6 slouží pri použití vyhoď- noccvacíhjO .přístroje 5 type D 377' se stáhli lizovaným .napájecím .proudem pro měřicí můstek k dosažení stejného celkového odporu měřicí větve 4 vyhodnocovacího pří-, stroje 5 a.kompenzační větve 8 vyhodnocovacího přístroje 5, a to· včetně odporu, který je. dán hodnotou přechodového napětí mezi, emitorem a kolektorem prvního spínacího tranzistoru 3 ha jedné straně, jakož i hodnotu přechodového napětí hrozí . emitorem a kolektorem druhého, spínacího .tranzistoru 7 ‘na straně druhé.

PO sepnutí .ppyního dvojitého ovládacího· prvků, 15 'a druhého .ovládacího prvku 23 v popsaném, zapojení se. uzavře elektrický ohýoď a proud, ikterý začne protékat mezi kolektorem a emitorem .spínacího tranzistoru 3 a mezi. kolektorem a·, emitorem spínacího .tranzistoru 7, 'připojí elektronicky odporový snímač ‘1 teploty k vyhodnocovacímu přístroji 5. Oddělovací dioda 9 typu KA 501 je zapojena v propustném směru a zajišťuje galvanické oddělení větve 10 vyhodnocovacího přístroje 5 od ostatních odporových snímačů 1 teploty na dalších měřených místech v systému.

Ochrannými diodami 27 při vyhodnocování teploty žádný proud neprotéká. Teprve při rozpojení některého. z prvních dvojitých ovládacích prvků 15 nebo druhých dvojitých ovládacích prvků 23 se přeruší budicí proudy protékající do prvních spínacích tranzistorů 3 nebo druhých spínacích tranzistorů 7 a proud měřicí větve 4, respektive kompenzační větve 8 vyhodnocovacího přístroje 5, začne protékat ochrannými diodami 27 a zabrání se tak vytvoření .vyššího napětí na prvních spínacích tranzistorech 3, respektive druhých spínacích tranzistorech 7 v jejich inverzním zapojení.

Použitím rozdílného počtu ochranných diod 27, zapojených v sérii mezi napájecí větví 10 a kompenzační větví 8 vyhodnocovacího přístroje 5 na jedné straně a mezi kompenzační větví 8 a měřicí větví 4 vyhodnocovacího přístroje 5 na straně druhé, se dosáhne toho, že vyhodnocovací přístroj 5 při odpojení všech odporových snímačů 1 teploty bude vyhodnocovat maximální hodnotu právě jako známku odpojení všech odporových snímačů teploty. Následně je m-ožn-o prostřednictvím příslušných prvních dvojitých ovládacích prvků 15 a druhých dvojitých ovládacích prvků 23 s použitím dekadické volby připojit elektronicky k vyhodnocovacímu přístroji 5 libovolný -další odporový snímač 1 teploty v měřicím systému.

Claims (1)

1. PŘEDMĚT

   Zapojení pro elektronické přepínání libovolného počtu měřicích míst s odporovými teploměry, využívající vyhodnocovacího přístroje pro třívodičové připojení, spínacích tranzistorů se samostatnými budicími obvody a dvou samostatných stabilizovaných zdrojů stejnosměrného napětí, vyznačené tím, že při měření je odporový snímač (1) teploty napojen prvním vodičem přes první justážní rezistor (2) a inverzně zapojený první spínací tranzistor (3) na měřicí větev (4) vyhodnocovacího přístroje (5), druhým vodičem přes druhý justážní rezistor (6) a inverzně zapojený druhý spínací tranzistor (7) na kompenzační větev (8) vyhodnocovacího přístroje (5), třetím vodičem přes oddělovací diodu (9) na napájecí větev (10) vyhodnocovacího přístroje (5), přičemž budicí větev prvního- spínacího tranzistoru (3) je připojen-a přes první předřadný rezistor (11) na emitor prvního budicího tranzistoru (12) , budicí větev druhého spínacího tranzistoru (7-} je připojena přes -druhý předřadný rezistor (13) na emitor druhého- budicího -tranzistoru (14J, kolektor prvního budicího tranzistoru (12) je napojen přes první dvojitý ovládací prvek (15) a první pracovní diodu (16) na -kladnou větev (17) prvního stabilizovaného zdroje (18), podobně kolektor druhého budicího tranzistoru

   VYNALEZU (14) je napojen přes první dvojitý ovládací prve-k (15) a druhou pracovní diodu (19) na kladnou větev- (20) druhého stabilizovaného zdroje (21), báze prvního budicího tranzistoru (12) j,e napojena přes první pracovní rezistor (22) a druhý -dv-ojitý ovládací prvek (23) na kladnou větev- (17) prvního stabilizovaného zdroje (18), obdobně báze druhého budicího tranzistoru (14) je napojena přes -dr-uhý pracovní rezistor (24) a druhý dvojitý o-vládací prvek (23) n-a kladinou věte-v (20) druhého stabilizovaného zdroje (21), záporná větev (25) prvního Stabilizovaného zdroje (18) je napojena na kolektor prv-ního spínacího tranzistoru (3) a záporná větev (26) -druhého stabilizovaného zdroje (21) je napojena na kolekto-r druhého spínacího tranzistoru (7) s tím, že mezi napájecí větev (10) a- měřicí větev (4) vyhodnocovacího přístroje (5) jsou zapojeny d-o série dvě ochranné -diody (27), mezi kompenzační větev (8) -a měřicí větev (4) je zapojena jedna ochranná dioda (27) v propustném směru, mezi emitor prvního budicího tranzistoru (12) a kolektor prvního spínacího -tranzistoru (3) je zapojen -první paralelní rezistor (28J a -mezi emitor druhého budicího tranzistoru (14) a kolekto-r druhého spínacího tranzistoru (7) je zapojen dr-uhý paral-elní rezistor (29).