FR1605449A - Thermal conductivity detector for gas chromatograph - has current limiting bridge detector circuit to protect heating wires using reference wires - Google Patents

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    • G01N27/185Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance by investigating resistance of an electrically-heated body in dependence upon change of temperature caused by changes in the thermal conductivity of a surrounding material to be tested using a catharometer

Abstract

The detector for thermal conductability is used in a gas chromatograph. It contains several heating wires for measuring and for reference, which are connected into a bridge circuit. Burning of these wires is avoided by decreasing the current flow when the resultant resistance exceeds a predetermined value. A bridge detector circuit contains heating wires for measurement (40, 42) and reference heating wires (44, 46) in a bridge arrangement, connected into one arm of a bridge limiter circuit (48, 50, 52). A power supply (53) provides heating current via a constant current regulator (54). A differential input amplifier connected across the limiter bridge (60, 62) provides an output when the resultant resistance of the bridge increases. This output controls the regulator via a connection circuit (70) and control circuit (68) to interrupt the current flow.

Description

La présente invention concerne un détecteur de conductibilité thermique du type comportant un circuit en pont qui présente un fil chauffant de mesure et un fil chauffant de référence, tous les deux possédant un coefficient résistance-température positif et un circuit de connexion pour la production d'un flux de courant à travers--les-ftlKs chauffants, auquel cas la résistance résultante (Re) du circuit en pont du détecteur croit lorsque la résistance d'un des fils chauffants croit. The present invention relates to a thermal conductivity detector of the type comprising a bridge circuit which has a measuring heating wire and a reference heating wire, both having a positive resistance-temperature coefficient and a connection circuit for the production of. a current flow through the heated ftlKs, in which case the resulting resistance (Re) of the detector bridge circuit increases as the resistance of one of the heating wires increases.

De tels détecteurs de conductibilité thermique trouvent leur emploi, par exemple, dans les chronatographes-à gaz. es détecteurs de conductibilité thermique utilisés dans la chrffmatographie gazeuse présentent un ou Plusieurs fils chauffants de mesure et un ou plusieurs fils chauffants de référence qui sont disposés dans un bloc détecteur chauffé et qui sont branchés dans un circuit en pont équilibré. Les fil s chauffants produisent un flux de courant. Such thermal conductivity detectors find their use, for example, in gas chronatographs. Thermal conductivity detectors used in gas chromatography have one or more measurement heating wires and one or more reference heating wires which are arranged in a heated detector block and which are plugged into a balanced bridge circuit. The heating wires produce a flow of current.

A partir d'une source de gaz porteur ce dernier s'ecoule dans 1 'apparei directement sur les fils chauffants de référence, tandis que, à partir d'une colonne de séparation, on dirige dans l'appareil, du gaz porteur, avec les composants séparés par chromatographie gazeuse, sur les fils chauffants de mesure.From a source of carrier gas the latter flows into the apparatus directly over the reference heating wires, while, from a separation column, carrier gas is directed into the apparatus, with the components separated by gas chromatography, on the measurement heating wires.

En l'absence de composants séparés, les courants de gaz porteur établissent une conductibilite thermique prédéterminée entre les fils chauffants et une paroi du bloc détecteur.In the absence of separate components, the carrier gas streams establish a predetermined thermal conductivity between the heating wires and a wall of the detector block.

Après que dans la colonne de séparation, un constituant d'un édhantil- lon analysé a été séparé, ce constituant est dirigé sur les fils chauffants de mesure et il amoindrit la conductibilité thermique entre les fils chauffants de mesure et la paroi du détecteur. L'amoindrissement de la conductibilité thermique élève la température et ainsi la résistance des fils chauffants de mesure d'une quantité qui est proportionnelle à la concentration et inversement proportionnelle à la conductibilité thermique du constituant séparé. Le circuit a pont est ainsi désaccordé et on obtient une indication de la quantité d'un constituant séparé. After a component of an analyzed sample has been separated in the separation column, this component is directed to the measurement heating wires and decreases the thermal conductivity between the measurement heating wires and the detector wall. The decrease in thermal conductivity raises the temperature and thus the resistance of the measuring heating wires by an amount which is proportional to the concentration and inversely proportional to the thermal conductivity of the separated component. The bridge circuit is thus detuned and an indication of the amount of a separate component is obtained.

La sensibilité du circuit en pont est plus grande lorsque le courant de chauffage moyen qui s'écoule dans les fils chauffants, est relativement grand. Un courant relativement grand peut cependant aboutir a une surchauffe et provoquer une destruction des fils chauffants par brûlage. Il en est même ainsi lorsque les fils chauffants sont bobinés avec soin et les variations de résistance d'un fil chauffant par rapport à l'autre fil chauffant sont maintenues dans la pratique dans les limites données à la fabrication. The sensitivity of the bridge circuit is greater when the average heating current flowing through the heating wires is relatively large. A relatively large current, however, can lead to overheating and cause destruction of the heating wires by burning. This is even so when the heating wires are carefully wound and the variations in resistance of one heating wire relative to the other heating wire are kept in practice within manufacturing limits.

Dans une disposition connue, on utilise des thermistors comme organes de mesure qui possèdent un coefficient de température négatif de la résistance. La résistance des organes de mesure décroit alors dans le cas de surchauffe et ainsi la consommation de puissance est limitée. Cependant les matières ayant un coefficient de température négatif de la résistance sont limitées dans leur emploi d'une manière défavorable du point de vue de leur température de service supérieure. In a known arrangement, thermistors are used as measuring devices which have a negative temperature coefficient of the resistance. The resistance of the measuring devices then decreases in the event of overheating and thus power consumption is limited. However, materials having a negative temperature coefficient of resistance are limited in their use unfavorably from the point of view of their higher service temperature.

Etant donné qu'il est généralement désirable de faire fonctionner le détecteur à une température égale ou supérieure à la température de la colonne de séparation, les organes de mesure à thermistor n'ont qu'un emploi limité. Since it is generally desirable to operate the detector at a temperature equal to or greater than the temperature of the separation column, thermistor gauges have only limited use.

On utilise des détecteurs de conductibilité thermique à fils chauffants, qui peuvent fonctionner aux températures élevées désirées et qui présentent des coefficients de température positifs de la résistance. Les détecteurs connus de ce genre rendent cependant nécessaire que le personnel de service surveille et régularise le courant délivré aux fils chauffants en vue d'éviter un brûlage des fils. En général le personnel règle le courant de détecteur de telle sorte qu'il puisse fonctionner avec un domaine de sécurité considérable. Heating wire thermal conductivity detectors are used, which can operate at desired high temperatures and have positive temperature coefficients of resistance. Known detectors of this type, however, make it necessary for service personnel to monitor and regulate the current delivered to the heating wires in order to avoid burning the wires. In general, the personnel adjust the detector current so that it can operate with a considerable safety range.

Ceci diminue cependant la sensibilité du détecteur d'une manière défavorable. This, however, decreases the sensitivity of the detector in an unfavorable manner.

L'invention a pour but d'éviter le brûlage des fils chauffants dans le cas d'un détecteur de conductibilité thermique. The object of the invention is to avoid the burning of the heating wires in the case of a thermal conductivity detector.

Elle a spécialement pour but d'éviter un tel brayage des fils chauffants dans un détecteur de conductibilité thermique qui contient des fils chauf- fants ayant des coefficients de température positifs de la résistance. It is especially intended to avoid such a clutch of the heating wires in a thermal conductivity detector which contains heating wires having positive temperature coefficients of the resistance.

L'invention a encore pour but de réaliser un détecteur a fil chauffant ayant une sensibilité de détecteur naximale mais en évitant cependant la possibilité d'un barrage du fil chauffant, auquel cas on évite la nécessité d'une surveillance et d'une régulation - du courant par le personnel de service. Another object of the invention is to provide a heating wire detector having a naximal detector sensitivity but avoiding however the possibility of a barrier of the heating wire, in which case the need for monitoring and regulation is avoided. of current by service personnel.

Dans ce but, l'invention est caractérisée par un circuit de connexion qui assure une diminution du flux de courant a travers les fils chauffants lorsque la résistance résultante (le) dépasse une valeur limite prédéterminée et/ou un circuit de connexion qui assure une diminution du flux de courant a travers les fils chauffants lorsqu'un rapport entre les résistances des fils chauffants dépasse une valeur prédéterminée. For this purpose, the invention is characterized by a connection circuit which ensures a decrease in the current flow through the heating wires when the resulting resistance (le) exceeds a predetermined limit value and / or a connection circuit which ensures a decrease. current flow through the heating wires when a ratio of the resistance of the heating wires exceeds a predetermined value.

L'invention s'étend également aux caractéristiques résultant de la description ci-après et des dessins joints ainsi qu' & leurs diverses combinaisons possibles. La description se rapporte a un exemple de réalisation de l'invention, non limitatif, expliqu avec référence aux dessins annexés, dans lesquels ::
- La fig. 1 est une représentation schématique qui montre la disposition générale d 'un chroaatographe a gaz avec détecteur de conductibilité ther lique,
- La fig. 2 est un schéma d'un détecteur de conductibilité thermique et d'un circuit de sécurité a l'égard du brûlage conforme a l'invention,
- la fig. 3 est un schéma détaillé de la disposition de
connexion de la fig. 2.
The invention also extends to the features resulting from the following description and the accompanying drawings as well as their various possible combinations. The description relates to a non-limiting exemplary embodiment of the invention, explained with reference to the appended drawings, in which:
- Fig. 1 is a schematic representation which shows the general arrangement of a gas chroaatograph with thermal conductivity detector,
- Fig. 2 is a diagram of a thermal conductivity detector and of a safety circuit with regard to burning according to the invention,
- fig. 3 is a detailed diagram of the arrangement of
connection of fig. 2.

En se référant à la fig. 1 on décrit un chromatographe à gaz dans lequel la présente invention est avantageusement applicable. Referring to fig. 1 describes a gas chromatograph in which the present invention is advantageously applicable.

L'appareil contient une colonne de séparation 10, une source de gaz porteur 12 et un bloc d'injection 14 pour l'introduction d'un échantil
lon qui contient des constituants qui sont séparés les uns des autres dans- un courant de gaz porteur. L'échantillon est transporté par le gaz porteur à travers la colonne 10 et s'écoule vers un détecteur 16 pour la détermination des quantités des constituants séparés.
The apparatus contains a separation column 10, a carrier gas source 12 and an injection block 14 for introducing a sample.
One which contains components which are separated from each other in a stream of carrier gas. The sample is transported by the carrier gas through column 10 and flows to a detector 16 for determination of the amounts of the separated constituents.

Le gaz porteur s'écoule également directement vers le détecteur 16 à travers une canalisation appropriée 17 . La colonne 10 peut être chauffée d'une manière usuelle suivant un programme par un dispositif~de chauffage 18 et une source de courant de chauffage 20. Carrier gas also flows directly to detector 16 through a suitable pipe 17. Column 10 can be heated in the usual manner according to a schedule by a heater 18 and a source of heating current 20.

Le détecteur désigné d'une manière générale par 16 est un détecteur- de conductibilité thermique avec un bloc de maintien pour les fils chauffants qui n'est pas spécialement représenté. Le bloc est chauffé par un serpentin chauffant 22 qui est alimenté par une source de courant de chauffage 24, de telle sorte que le bloc fonctionne à une température désiree qui est généralement plus élevée que la température maximale de la colonne programmée 10 et qui est de l'ordre de 4000C. Dans le bloc sont disposés des fils chauffants de mesure et de référence et indiqués généralement par le circuit en pont 26. Dans une autre disposition, les fils chauffants de mesure et de référence sont disposés avec chacun un fil chauffant unique en commun avec des résistances fixes Fa"s un circuit en pont. Les résistances fixes ne sont pas, dans ce cas, sensibles à la température. The detector generally designated 16 is a thermal conductivity detector with a holding block for the heating wires which is not specially shown. The block is heated by a heating coil 22 which is fed by a heating current source 24, so that the block operates at a desired temperature which is generally higher than the maximum temperature of the programmed column 10 and which is around 4000C. In the block are arranged measurement and reference heating wires and generally indicated by the bridge circuit 26. In another arrangement, the measurement and reference heating wires are each arranged with each a single heating wire in common with fixed resistors. This is a bridge circuit. The fixed resistors are not temperature sensitive in this case.

Les bornes de sortie 32 et 34 du pont sont reliées avec un organe scripteur 36 ou d'autres moyens d'enregistrement désirés, de telle sorte que les hauteurs relatives des bandes obtenues sont enregistrées d'une manière appropriée. Comme il a été dit plus haut, le gaz porteur est dirigé directement sur les fils chauffants de référence du détecteur 16, tandis que le mélange de gaz porteur et de constituants séparés est raccordé au bloc 16 par l'intermédiaire d'une canalisation 30 et est dirigé sur les fils chauffants de mesure. The output terminals 32 and 34 of the bridge are connected with a writer 36 or other desired recording means, so that the relative heights of the bands obtained are recorded in an appropriate manner. As stated above, the carrier gas is directed directly to the reference heating wires of detector 16, while the mixture of carrier gas and separate constituents is connected to block 16 via a pipe 30 and is directed onto the measuring heating wires.

La fig. 2 représente le circuit en pont du détecteur avec les fils chauffants de mesure et de référence en détail dans une installation de connexion pour empêcher le brûlage des fils chauffants. Fig. 2 shows the bridge circuit of the detector with the measurement and reference heating wires in detail in a connection installation to prevent burning of the heating wires.

Le circuit en pont du détecteur contient les fils chauffants de mesure 40 et 42 qui. forment des branches se faisant face d'un circuit en pont équilibré et les fils chauffants de référence 44 et 46 qui forment également des branches se faisant face du circuit en pont. The detector bridge circuit contains the measurement heating wires 40 and 42 which. form facing branches of a balanced bridge circuit and the reference heating wires 44 and 46 which also form facing branches of the bridge circuit.

Suivant une caractéristique de la présente invention, il est prévu une installation de connexion, qui répond à un accroissement de la résistance résultante Re de ce circuit en pont et qui réduit le courant à travers le circuit en pont lorsque Re dépasse une valeur limite prédéterminée RL. Suivant une disposition pour l'exécution de cette fonction, le circuit en pont du détecteur lui-même est monté comme une branche dans un autre circuit en pont qui sera désigné dans ce qui suit par circuit en pont de limitation. Le circuit en pont de limitation contient la branche d'impédance avec les résistances 48, 50 et 52. Un courant de chauffage pour les fils chauffants est prélevé à une source de tension 53 et est amené au pont de limitation à travers un régulateur de courant constant 54 et les bornes 55 et 56.Les valeurs dtimpédance des résistances 44, 50 et 52 produisent un premier état de désaccord innial du pont de limitation lorsque R est inférieur à
e RL, un état de compensation du pont de limitation lorsque Re est égal àR1 et un second état de désaccord du pont de limitation lorsque Re est plus grande que R . Le premier état de désaccord rend, par exemple, la
L borne de sortie 62 positive relativement à la borne 60, tandis que la borne 62 est négative par rapport à la borne 60, lorsque le second état de désaccord se produit.Les relations entre les impédances de pont pour l'état compensé sont données par
R@ = RL = R48 . R52 (1)
E50
Un amplificateur de différence 58 est monté entre les bornes de sortie 60 et 62 du pont de limitation et est disposé de telle manière qu'il délivre une indication de sortie, lorsque Re dépasse la valeur limite prédéterminée RL.
According to a feature of the present invention, a connection installation is provided which responds to an increase in the resulting resistance Re of this bridge circuit and which reduces the current through the bridge circuit when Re exceeds a predetermined limit value RL . According to an arrangement for the execution of this function, the bridge circuit of the detector itself is mounted as a branch in another bridge circuit which will be referred to in the following as the limiting bridge circuit. The limiting bridge circuit contains the impedance branch with resistors 48, 50 and 52. A heating current for the heating wires is taken from a voltage source 53 and is fed to the limiting bridge through a current regulator. constant 54 and terminals 55 and 56 The impedance values of resistors 44, 50 and 52 produce a first state of innial mismatch of the limiting bridge when R is less than
e RL, a state of compensation of the limiting bridge when Re is equal to R1 and a second state of disagreement of the limiting bridge when Re is greater than R. The first state of disagreement makes, for example, the
L output terminal 62 positive with respect to terminal 60, while terminal 62 is negative with respect to terminal 60, when the second disagreement state occurs.The relationships between the bridge impedances for the compensated state are given by
R @ = RL = R48. R52 (1)
E50
A difference amplifier 58 is mounted between the output terminals 60 and 62 of the limiting bridge and is arranged such that it provides an output indication, when Re exceeds the predetermined limit value RL.

Les fils chauffants de mesure et de référence sont bobinés soigneusement lors de la fabrication et sont adaptés entre eux à l'intérieur de tolérances de fabrication satisfaisantes. Leur valeur de résistance à froid est de l'ordre de grandeur de 30 ohms. Le courant provenant de la source de chauffage des fils chauffants assure un accroissement de la résistance des fils chauffants et la puissance absorbée par ces fils croit en correspondance. The measurement and reference heating wires are carefully wound during manufacture and are matched to each other within satisfactory manufacturing tolerances. Their cold resistance value is of the order of magnitude of 30 ohms. The current from the heating source of the heating wires ensures an increase in the resistance of the heating wires and the power absorbed by these wires increases accordingly.

Un accroissement de la résistance au-dessus d'une certaine valeur de sécurité augmente le risque de brûlage. On peut ainsi déter miner une résistance résultante de sécurité R identique à EL pour le
e pont de détecteur. Par exemple, les fils chauffants, dans un cas particulier, peuvent posseder des valeurs de résistance chaudes qui donnent une résistance résultante de sécurité R allant jusqu'à 80 ohms
e à 55O0C. De cette manière, la résistance résultante limite est déterminée et les résistances 48, 50 et 52 peuvent être choisies telles qu'elles répondent à la relation (1), ainsi qu > à d'autres exigences de circuit.
An increase in resistance above a certain safety value increases the risk of burnout. It is thus possible to determine a resulting safety resistance R identical to EL for the
e detector bridge. For example, heating wires, in a particular case, may have hot resistance values which give a resulting safety resistance R of up to 80 ohms.
e at 55O0C. In this way, the resulting limiting resistance is determined and resistors 48, 50 and 52 can be chosen such that they meet relation (1), as well as other circuit requirements.

Lorsqu'ut état limite est atteint, le pont de limitation est équilibré et 5'4fiuin a déterminé par l'amplificateur différentiel 58, L'amenée de courant au pont de détecteur est aussitôt diminuée, dès que Re dépasse la valeur RL. Comme le montre la fig. 2, et ainsi qu'il sera indiqué plus loin, le courant est prélevé à l'alimentation 55 et le circuit en pont du détecteur le reçoit par l'intermédiaire du régulateur de courant 54. When the limit state is reached, the limiting bridge is balanced and 5'4fin a determined by the differential amplifier 58. The current input to the detector bridge is immediately reduced, as soon as Re exceeds the value RL. As shown in fig. 2, and as will be indicated later, the current is taken from the supply 55 and the bridge circuit of the detector receives it via the current regulator 54.

Ce régulateur fonctionne de la manière habituelle aux régulateurs de courant usuels lorsque Re est inférieur à R4. Si cependant
R dépasse la valeur RL, l'intensité du mourant de réglage est détermi
e née par un circuit de commande 68.
This regulator operates in the manner usual with conventional current regulators when Re is less than R4. If however
R exceeds the RL value, the setting dying intensity is determined
created by a control circuit 68.

L'amplificateur différentiel 58 délivre une tension de sortie qui est amenée à un circuit d'amplification et de connexion 70. The differential amplifier 58 delivers an output voltage which is fed to an amplification and connection circuit 70.

Dans une disposition déterminée, le circuit de connexion 70 agit pour que le circuit de commande 68 vienne à agir sur le régulateur de courant constant 54 d'une manière telle, que le courant pour le circuit en pont soit interrompu. Le circuit d'amplification et de connexion fonctionne comme dispositif bistable à retour à la main pour commander le régulateur.In a specific arrangement, the connection circuit 70 acts so that the control circuit 68 comes to act on the constant current regulator 54 in such a way that the current for the bridge circuit is interrupted. The amplification and connection circuit functions as a bistable hand-feedback device to control the regulator.

Une touche de rappel en position 72 est prévue pour appliquer à nouveau l'amenée de courant au circuit en pont après que l'amenée de courant a été interrompue comme dit ci-dessus.A return key in position 72 is provided to reapply the current supply to the bridge circuit after the current supply has been interrupted as mentioned above.

Bien que la résistance résultante R1 du circuit en pont de détecteur soit calculée pour déterminer la relation de sa grandeur à une valeur de résistance prédéterminée, il serait possible que les différents fils chauffants présentent une combinaison de valeurs de résistance trop élevée et trop faible1 tandis que la résistance résultante Re reste inférieure à la valeur limite RL. Although the resulting resistance R1 of the detector bridge circuit is calculated to determine the relation of its magnitude to a predetermined resistance value, it would be possible for the different heating wires to have a combination of too high and too low resistance values1 while the resulting resistance Re remains below the limit value RL.

Suivant une autre caractéristique de l'invention, il est prévu une disposition de branchement destinée à donner la grandeur de désaccord du pont qui dépasse la grandeur de désaccord admissible pour une concentration prédéterminée, et pour modifier le courant dans le circuit en pont de détecteur d'une manière telle qu'un désaccord excessif soit évité. Cette disposition de branchement comprend un amplificateur de différence 74 et les résistances 84 et 86,dont les impédances sont choisies de telle sorte qu'elles déterminent une valeur limite pour le désaccord des fils chauffants. According to another characteristic of the invention, there is provided a branching arrangement intended to give the magnitude of disagreement of the bridge which exceeds the permissible disagreement magnitude for a predetermined concentration, and to modify the current in the detector bridge circuit. 'in such a way that excessive disagreement is avoided. This connection arrangement comprises a difference amplifier 74 and resistors 84 and 86, the impedances of which are chosen such that they determine a limit value for the mismatch of the heating wires.

Si le rapport de la résistance du fil chauffant de mesure à la résistance du fil chauffant de référence, ou inversement le rapport de 31 résistance du fil chauffant de référence à celle du fil chauffant de mesure dépasse le rapport R86 , un état limite est créé, c'est-à
R84 dire que
Rdet # R86 ; Rref # R86
Rref # R84 Rdet # R84
Un exemple pour la valeur de R86 est î,o6, ce qui donne
R84 une limite pour des concentrations de plus de 10 % d'un échantillon dans un courant de gaz porteur d'hélium.
If the ratio of the resistance of the measuring heating wire to the resistance of the reference heating wire, or conversely the ratio of resistance of the reference heating wire to that of the measuring heating wire exceeds the ratio R86, a limit state is created, that is
R84 say that
Rdet # R86; Rref # R86
Rref # R84 Rdet # R84
An example for the value of R86 is î, o6, which gives
R84 a limit for concentrations of more than 10% of a sample in a stream of helium carrier gas.

L'amplificateur de différence 74 provoque alors une diminution du courant dan le pont de détecteur, d'une quantité telle qu'elle soit suffisante r,our redire le chauffage des fils et pour maintenir le rapport de la résistance fil de mesure à fil de référence dans le domaine de limitation. Les tensions de sortie de l'amplificateur de différence 74 sont amenées à la commande de régulateur 68 et provoquent la diminution désirée du courant de chauffage. The difference amplifier 74 then causes a decrease in the current in the detector bridge, by an amount such that it is sufficient to restore the heating of the wires and to maintain the measurement wire-to-wire resistance ratio. reference in the limitation area. The output voltages of the difference amplifier 74 are fed to the regulator control 68 and cause the desired decrease in heating current.

La fig. 3 représente une disposition de branchement spéciale pour la sécurité à l'égard du brûlage des fils chauffants dans le détecteur de fig. 2. Les parties de la fig. 3 qui remplissent les mêmes fonctions que celles de la fig. 2 rerwent des références identiques. Fig. 3 shows a special connection arrangement for the safety against the burning of the heating wires in the detector of fig. 2. The parts of fig. 3 which perform the same functions as those of FIG. 2 have identical references.

L'amplificateur de différence 58 du pont de limitation contient des transistors NPN 100 et 102 dont les électrodes émettrices sont reliées à une électrode de collecteur d'un transistor 88 fonctionnant comme source de courant constant.The difference amplifier 58 of the limiting bridge contains NPN transistors 100 and 102 whose emitting electrodes are connected to a collector electrode of a transistor 88 operating as a constant current source.

Les tensions de fonctionnement sont choisies de telle manière que le transistor 102 est maintenu dans un état de barrage du courant de collecteur lorsque R est inférieur à RL. Un accroissement
e de la résistance résultante R du circuit à pont du détecteur jusqu'à
e la valeur EL et audelà de celle-ci a pour effet une tension croissante dans le sens positif à la borne 60 et a pour résultat un courant de collecteur correspondant dans le transistor 102. La tension variable à l'électrode de collecteur du transistor 102 est appliquée par l'intermédiaire d'une borne de sortie 107 à l'étage d'amplification et de connexion 70.Cet étage, dont la description détaillée sera donnée plus loin est représenté dans la fig. 3 par le circuit contenu à l'intérieur du rectangle en traits interrompus 70.
The operating voltages are chosen such that the transistor 102 is maintained in a collector current blocking state when R is less than RL. A growth
e of the resulting resistance R of the detector bridge circuit up to
e value of EL and beyond this results in an increasing voltage in the positive direction at terminal 60 and results in a corresponding collector current in transistor 102. The varying voltage at the collector electrode of transistor 102 is applied via an output terminal 107 to the amplification and connection stage 70. This stage, the detailed description of which will be given later is shown in FIG. 3 by the circuit contained inside the rectangle in dotted lines 70.

L'amplificateur de différence 74 du pont de détecteur utilise un transistor de référence commun 104. Un amplificateur de différence avec les transistors 152 et 164 reçoit la tension existante entre les bornes de sortie 32 et 33, tandis qu'un autre amplificateur de différence avec les transistors 154 et 164 reçoit la tension existant entre les bornes 34 et 33. The difference amplifier 74 of the detector bridge uses a common reference transistor 104. A difference amplifier with the transistors 152 and 164 receives the voltage existing between the output terminals 32 and 33, while another difference amplifier with transistors 154 and 164 receive the voltage existing between terminals 34 and 33.

Si la tension à l'une des bornes 32 et 33 est plus positive que la tension à la borne 33, le courant de collecteur de l'amplificateur de différence croit et un effet de limitation se trouve appliqué. Des tensions qui apparaissent aux bornes de sortie 170 et 172 de cet amplificateur sont amenées au circuit de commande du régulateur 68 et le courant du pont de détecteur est diminué d'une quantité qui est suffisante pour maintenir le rapport prédéterminé entre les résistances des fils chauffants.If the voltage at one of terminals 32 and 33 is more positive than the voltage at terminal 33, the difference amplifier collector current increases and a limiting effect is applied. Voltages which appear at the output terminals 170 and 172 of this amplifier are fed to the regulator control circuit 68 and the detector bridge current is decreased by an amount which is sufficient to maintain the predetermined ratio between the resistances of the heating wires. .

Si l'on considère le mode de fonctionnement de l'amplifi cateur de différence du pont de détecteur d'une manière plus précise, on voit que, si la borne 92 est positive par rapport à la borne 33, les transistors 152 et 164 agissent ensemble comme un amplificateur de différence, et un courant de collecteur passe dans le transistor
La tension de collecteur est alors appliquée, par l'intermédiaire de la borne de sortie 170 et dlune diode de découplage 148, sur la base du transistor 144 du circuit de commande du régulateur.
If we consider the mode of operation of the difference amplifier of the detector bridge in a more precise way, we see that, if the terminal 92 is positive with respect to the terminal 33, the transistors 152 and 164 act. together as a difference amplifier, and a collector current flows through the transistor
Collector voltage is then applied, through output terminal 170 and a decoupling diode 148, to the base of transistor 144 of the regulator control circuit.

De la même manière, lorsque la borne 34 est plus positive que la borne 33, les transistors 154 et 164 agissent comme un amplificateur de différence et il se produit un accroissement du courant de collecteur du transistor 154. La tension de sortie du collecteur est appliquée, par l'intermédiaire de la borne 172 et de la diode découplée 150 sur le circuit de commande du régulateur 68. Les grandeurs des variations de la tension de collecteur des transistors 152 et 154 correspondent au degré de désaccord du pont. Ces tensions ont pour effet que la commande de réglage 68 diminue l'intensité du courant de chauffage d'une quantité qui est suffisante pour maintenir le rapport prédéterminé entre les résistances des fils chauffants.Afin que les amplificateurs de différence 58 et t possèdent un amortissement élevé de cadence synchrome et fonctionnent indépendamment du courant de repos du pont, l'installation est pourvue de régulateurs de courant constant. Un premier régulateur pour l'amplificateur de différence 58 contient le transistor 88 avec base à la terre, lequel est ramené, par l'intermédiaire d'une résistance 90, à une tension négative. Un second régulateur pour l'amplificateur de différence 74 contient un transistor 92 avec base à la terre, lequel est ramené, par l'intermédiaire d'une résistance 94 à une tension relative négative . Dans le circuit sont prévues des impédances réglables pour l'équilibrage du pont et pour la compensation des transistors. Likewise, when terminal 34 is more positive than terminal 33, transistors 154 and 164 act as a difference amplifier and there is an increase in the collector current of transistor 154. The output voltage of the collector is applied. , through the terminal 172 and the decoupled diode 150 on the control circuit of the regulator 68. The magnitudes of the variations in the collector voltage of the transistors 152 and 154 correspond to the degree of mismatch of the bridge. These voltages cause the adjustment control 68 to decrease the intensity of the heating current by an amount which is sufficient to maintain the predetermined ratio between the resistances of the heating wires. So that the difference amplifiers 58 and t have damping high synchromatic rate and operate independently of the bridge quiescent current, the installation is fitted with constant current regulators. A first regulator for the difference amplifier 58 contains the base-to-ground transistor 88, which is reduced, via a resistor 90, to a negative voltage. A second regulator for the difference amplifier 74 contains a transistor 92 with base to earth, which is reduced, via a resistor 94, to a negative relative voltage. In the circuit are provided adjustable impedances for the balancing of the bridge and for the compensation of the transistors.

Les moyens pour l'équilibrage du pont de détecteur comprennent les potentiomètres à réglage fin l74 et à réglage de dégrossissage 17. Les résistances réglables 1eC et 162 sont prévues pour permettre la compensation des variations des transistors. The means for balancing the detector bridge include the fine adjustment potentiometers 174 and the coarse adjustment 17. The adjustable resistors 1eC and 162 are provided to allow compensation for variations in the transistors.

L'amplificateur de l'étage de connexion 70 contient un transistor PNP qui sert comme un circuit émetteur habituel pour
I'inversion de polarité du signal. La résistance de collecteur 112 est
raccordée à une source de tension -E et court-circuitée par un condensateur 114. Un courant de collecteur dans le transistor 102 qui indique
un état limite, provoque un courant de collecteur dans un transistor 108.
The amplifier of the connection stage 70 contains a PNP transistor which serves as a usual emitter circuit for
Signal polarity inversion. Collector resistance 112 is
connected to a voltage source -E and short-circuited by a capacitor 114. A collector current in the transistor 102 which indicates
a limit state, causes a collector current in a transistor 108.

Lorsqu'une tension intervenant à la résistance 112 atteint la valeur E,
l'électrode de commande d'un contacteur à silicium commandé 116 devient
positive et le contacteur est basculé. il en résulte une chute de tension
négative à la résistance 123 et celle-ci est amenée a la commande de regula-
teur 68 par l'intermédiaire d'une diode découplé 141.
When a voltage occurring at resistor 112 reaches the value E,
the control electrode of a controlled silicon contactor 116 becomes
positive and the contactor is switched. this results in a voltage drop
negative to resistor 123 and this is brought to the control command.
tor 68 via a decoupled diode 141.

Le circuit de commande de régulation 68 répond de
telle sorte qu'il commande le flux de courant vers le pont. Le contacteur
au silicium commandé 116 est un dispositif bistable et doit être ramené
en retour. Un contacteur 72 est prévu pour amener,à travers le conden
sateur 120 pendant un court instant l'anode du contacteur au silicium
commandé à un potentiel -E. Cette disposition interrompt le flux de
courant dans le contacteur commandé 176. Le contacteur au silicium commandé
reste alors à l'état de barrage jusqu'à ce qu'il soit à nouveau basculé.
The regulation control circuit 68 responds to
such that it controls the flow of current to the bridge. Contactor
silicon controlled 116 is a bistable device and must be brought back
in return. A contactor 72 is provided to bring, through the conden
sator 120 for a short time the anode of the silicon contactor
ordered at a potential -E. This arrangement interrupts the flow of
current in the controlled contactor 176. The controlled silicon contactor
then remains in the barrage state until it is tilted again.

Il est basculé à nouveau automatiquement lorsque la résistance du pont
reste supérieure à la résistance limite (Re > RL), c'est-à-dire lorsque
l'état de déséqibre aux fils chauffants n'a pas été corrigé.
It is switched again automatically when the resistance of the bridge
remains greater than the limit resistance (Re> RL), i.e. when
the unbalanced state of the heating wires has not been corrected.

Le régulateur de courant constant 54 de la fig. 2 est
représenté dans la fig. 3 par la disposition de connexion intérieure au
rectangle en traits interrompus. Ce régulateur est construit d'une manière
usuelle et contient les transistors de réglage en série 124 et 126. Un
transistor 128 fournit un courant dans le circuit de base du transistor
126 . La diode de Zener 130 produit une tension préalable fixe pour la
base du transistor 128 et elle est, en outre, utilisée pour abaisser la
tension +E1 à une tension plus faible +E2 à utiliser dans d'autres
circuits de mourant;
Des variations oscillatoires du courant de chauffage de sortie provoquent des oscillations de la tension à la résistance 134 du circuit de réglage.Un amplificateur de réglage, désigné dans son ensemble par 14D et qui contient un transistor et des diodes de Zener de tension de référence, répond à ces oscillations de tension et modifie l'intensité du courant de base qui est délivré par le transistor 128 à la base du transistor 126 en vue d'assurer le réglage du courant. Le régulateur maintient un courant de chauffage nominal constant qui est déterminé au début par le personnel de service par réglage de la prise 132. Cette prise est réglée de telle manière qu'elle intéresse un nombre désiré de résistances dans le groupe de résistances 125, 127, 129, 131, 133, 2 , 137 et 2 qui sont branchées en série dans le circuit émetteur du transistor 124.
The constant current regulator 54 of FIG. 2 is
shown in fig. 3 by the internal connection arrangement to the
rectangle in dotted lines. This regulator is constructed in a way
standard and contains the tuning transistors in series 124 and 126. A
transistor 128 supplies current in the base circuit of the transistor
126. Zener diode 130 produces a fixed pre-voltage for the
base of transistor 128 and it is, moreover, used to lower the
voltage + E1 to lower voltage + E2 to use in others
dying circuits;
Oscillatory variations in the output heating current cause the voltage to oscillate at resistor 134 of the tuning circuit. A tuning amplifier, generally designated as 14D and which contains a reference voltage transistor and Zener diodes, responds to these voltage oscillations and modifies the intensity of the base current which is delivered by the transistor 128 to the base of the transistor 126 in order to ensure the current adjustment. The regulator maintains a constant nominal heating current which is initially determined by service personnel by adjusting tap 132. This tap is set in such a way that it appeals to a desired number of resistors in resistance group 125, 127 , 129, 131, 133, 2, 137 and 2 which are connected in series in the emitter circuit of transistor 124.

Le circuit de commande de réglage 68 de la fig. 2 qui est représenté dans le rectangle en traits interrompus de la fig. 3 fonctionne en dépendance d'une tension provenant du circuit d'amplification et de connexion 70 ou des sorties de l'amplificateur de différence 74 du pont de détecteur, et il commande la grandeur du courant de chaufga- ge. Un transistor 142 de ce circuit d'amplification et de connexion est relié à la base du tran istor 126 du circuit de réglage 54. Ce transistor agit de telle manière qu'il modifie le courant allant au transistor de réglage 126 suivant une tension de commande qui est amenée à sa base à partir de l'amplificateur à transistor 144.Il est également prévu une lampe indicatrice d'état limite 178 qui est alimentée par le transistor 144 lorsque le circuit de commande de réglage 68 provoque une interruption ou une diminution du courant allant au circuit en pont du détecteur. The adjustment control circuit 68 of FIG. 2 which is shown in the rectangle in broken lines in FIG. 3 operates in dependence on a voltage from the amplifier and connection circuit 70 or the outputs of the difference amplifier 74 of the detector bridge, and it controls the magnitude of the heating current. A transistor 142 of this amplification and connection circuit is connected to the base of the transistor 126 of the adjustment circuit 54. This transistor acts in such a way that it modifies the current going to the adjustment transistor 126 according to a control voltage which is fed to its base from the transistor amplifier 144. There is also provided a limit state indicator lamp 178 which is energized by the transistor 144 when the tuning control circuit 68 causes an interruption or a decrease in power. current to the detector bridge circuit.

Suivant une forme de réalisation représentée dans la fig 3 on utilise les valeurs suivantes pour les éléments de circuit en vue d'obtenir un ode de fonctionnement satisfaisant
Transistors 88, 92, 100, 102, 126, 142, 152, 154, 164, 180 - type 2 N 697 108, 128, 144 - type 2 N 3250 116 contacteur au silicium commandé - Type 3 N 58 124 Type 2 N 1485 140 amplificateur de référence type RAIA (General Electric)
Diodes 130, 149 - diodes de Zener IN3828A, 6,2 volts 146, 148, 150 - IN4004
Tensions + E = +45 volts;E2 = + 38 volts; -E = - 6,2 volts
Résistances R 48 22#, 10w 1% R 106 18K R123 15K
R 50 2,2K, 1% R 110 8,2K R 125 1,8#, 1% R52 8,0K, 1% R 112 10K R127 2,0 #, 1%
R84 6K, 1/2% R 117 2,7K R 129 2,2#, 1%
R86 6,4K 1/2% R 118 10K R 131 6,2#, 1%
R90 5,6K R 119 15K R 133 7,5#, 1%
R94 3,3K R 121 15K R 134 1,2K
R104 4,7K R 122 1Meg. R 135 îotfl , 1%
R136 3,3K R 145 4,7K R 174 10K réglable
R137 16 , 1% R 147 8,2K R 175 390K
R138 20K réglable R 156 4,7K R 176 2K réglable
R139 20#, 1% R 158 4,7K R 177 1,2K R141 10K R 160 20K R 179 4,7K
R143 1,2K R 162 20K R 181 470JL, 2w
R 191 22
Condensateurs 114 0,047 microfarad 120 0,22 microfarad 139 0,22 microfarad
According to an embodiment shown in fig 3, the following values are used for the circuit elements in order to obtain a satisfactory operating ode
Transistors 88, 92, 100, 102, 126, 142, 152, 154, 164, 180 - type 2 N 697 108, 128, 144 - type 2 N 3250 116 controlled silicon contactor - Type 3 N 58 124 Type 2 N 1485 140 RAIA type reference amplifier (General Electric)
Diodes 130, 149 - Zener diodes IN3828A, 6.2 volts 146, 148, 150 - IN4004
Voltages + E = +45 volts; E2 = + 38 volts; -E = - 6.2 volts
Resistors R 48 22 #, 10w 1% R 106 18K R123 15K
R 50 2.2K, 1% R 110 8.2K R 125 1.8 #, 1% R52 8.0K, 1% R 112 10K R127 2.0 #, 1%
R84 6K, 1/2% R 117 2.7K R 129 2.2 #, 1%
R86 6.4K 1/2% R 118 10K R 131 6.2 #, 1%
R90 5.6K R 119 15K R 133 7.5 #, 1%
R94 3.3K R 121 15K R 134 1.2K
R104 4.7K R 122 1Meg. R 135 îotfl, 1%
R136 3.3K R 145 4.7K R 174 10K adjustable
R137 16.1% R 147 8.2K R 175 390K
R138 20K adjustable R 156 4.7K R 176 2K adjustable
R139 20 #, 1% R 158 4.7K R 177 1.2K R141 10K R 160 20K R 179 4.7K
R143 1,2K R 162 20K R 181 470JL, 2w
R 191 22
Capacitors 114 0.047 microfarad 120 0.22 microfarad 139 0.22 microfarad

Claims (4)

RESUME L'invention s'étend notamment aux caractéristiques ciaprès ainsi qu'à leurs diverses combinaisons possibles.SUMMARY The invention extends in particular to the following characteristics as well as to their various possible combinations. 1.) Détecteur de conductibilité thermique du type comportant un circuit en pont qui comprend un fil chauffant de mesure et un fil chauffant de référence possédant chacun un coefficient résistance/ température positif, un circuit de connexion étant prévu pour produire un flux de courant à travers ces fils, la résistance résultante du circuit en pont de détecteur étant croissante avec un accroissement d'une des résistance de fil chauffant-détecteur caractérisé par une disposition de connexions qui assure une diminution du flux de courant à travers les fils chauffants lorsque la résistance résultante dépasse une valeur prédéterminée ou/et une disposition de connexions qui assure une telle diminution lorsqu'un rapport entre les résistances des fils chauffants dépasse une valeur prédéterminée. 1.) Thermal conductivity detector of the type comprising a bridge circuit which comprises a measuring heating wire and a reference heating wire each having a positive resistance / temperature coefficient, a connection circuit being provided to produce a flow of current through these wires, the resulting resistance of the detector bridge circuit being increasing with an increase in one of the heating wire-detector resistance characterized by a connection arrangement which ensures a decrease in the current flow through the heating wires as the resulting resistance exceeds a predetermined value or / and a connection arrangement which ensures such a decrease when a ratio between the resistances of the heating wires exceeds a predetermined value. 2.) Le circuit en pont du détecteur forme par luimême une branche d'un pont de limitation non équilibré dans état de départ, ce pont présentant des bornes de sortie entre lesquelles se produit une première ou une seconde polarité suivant le désaccord & pont de limitation lorsque la résistance résultante du circuit en pont de détecteur est respectivement plus faible ou plus grande qu'une valeur limite prédéterminée, l'amenée de courant aux fils chauffants pouvant être diminuée en dépendance de cette tension lorsqu'est produite une tension de ladite première polarité. 2.) The detector bridge circuit by itself forms a branch of an unbalanced limiting bridge in the starting state, this bridge having output terminals between which occurs a first or a second polarity depending on the mismatch & bridge. limitation when the resulting resistance of the detector bridge circuit is respectively lower or greater than a predetermined limit value, the current supply to the heating wires being able to be reduced in dependence on this voltage when a voltage of said first is produced polarity. 3.) Entre les branches du circuit en pont de détecteur est branché un amplificateur de différence de telle manière qu'il réponde à l'état de désaccord du circuit en pont de détecteur, cet amplificateur de différence pouvant modifier le flux de courant à travers les fils chauffants de telle manière que le rapport entre les résistances du fil chauffant de mesure et du fil chauffant de référence soit limité à une 3.) Between the branches of the detector bridge circuit is connected a difference amplifier in such a way that it responds to the detuning state of the detector bridge circuit, this difference amplifier being able to modify the current flow through the heating wires in such a way that the ratio between the resistances of the measuring heating wire and the reference heating wire is limited to one valeur prédéterminée. predetermined value. 4.) Entre les branches du pont de limitation est branché un amplificateur de différence par lequel lors d'un dépassement d'une valeur limite prédéterminée de la résistance résultante du circuit en pont de détecteur, le flux de courant à travers les fils chauffants est interrompu. 4.) Between the branches of the limiting bridge is connected a difference amplifier by which when exceeding a predetermined limit value of the resulting resistance of the detector bridge circuit, the current flow through the heating wires is interrupted.
FR67008949A 1966-07-29 1967-07-27 Thermal conductivity detector for gas chromatograph - has current limiting bridge detector circuit to protect heating wires using reference wires Expired FR1605449A (en)

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