SU717567A1

SU717567A1 - Устройство дл измерени и контрол температуры

Info

Publication number: SU717567A1
Application number: SU782582246A
Authority: SU
Inventors: Николай Викторович Боголюбов; Юрий Викторович Красильников; Анатолий Евгеньевич Кретов; Григорий Исакович Черняк
Priority date: 1978-02-22
Filing date: 1978-02-22
Publication date: 1980-02-25

Description

Изобретение относится к области измерения и контроля Температурных параметров холодильных агрегатов-и оборудования.

Известно устройство для контроля и индикации температурных параметров объектов, использующие мостовые измерительные схемы с $ терморезисторами в качестве датчиков температуры, которыми проводят контроль температурно-энергетических показателей исследуемых объектов не на поточной линии, а в стационарных условиях на испытательных станциях [1]. Это приводит к большим затратам времени, в результате чего контрольным испытаниям подвергаются лишь 5-10% выпускаемой продукции.

Наиболее близким по технической сущности *⁵к изобретению является устройство для контроля и индикации температуры, содержащее терморезистор, включенный в мостовую схему, выход которой через усилитель, параллельно неинвертирующему входу которого подключены последовательно соединенные диод и Другой герморезистор, связан с индикаторным прибором и источником питания [2].

В известном устройстве при равновесии моста напряжение на входах дифференциального усилителя зависит от пределов измерения температуры следующим образом:

R_T+R —'----т

Тт R^+R (О где R_T, R - зависимое и независимое от температуры сопротивления плеч моста; η - параметр, зависящий от пределов измерения и равный кратности изменения сопротивления термистора при изменении температуры в крайних точках температурного диапазона от Т, до Т₂ * Vo, V_n - напряжения на входах дифференциального усилителя при измерении температур Τι и Т₂ в момент равновесия моста.

Согласно (1) чувствительность схемы изменяется при; переключении с одного предела измерения на другой, что при больших пределах измерения, когда η велико, приводит к сниже нию надежности контроля температуры.

Другим недостатком известного решения яв ляется то, что выходной сигнал при правильной работе устройства не отличается от сигнала при обрыве, например, цепи термистора. При этом снижаются надежность контроля температуры и достоверность результатов измерения.

Целью йзобретения является расширение диапазона измерений, увеличение надежности й точ- 5 ности контроля температуры.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство, содержащее терморезистор, включенный в мостовую схему, выход которой через усилитель, параллельно неинвертирующему вхо- 10 ду которого подключены Последовательно соеданенные диод и другой терморезистор, связан с индикаторным прибором и источником питания, введены два ключевых элемента, управляемый стабилизатор тока, переменный резне- 15 тор, выключатель и генератор импульсов, первый вход которого через первый ключевой элемент связан с входом управляемого стабилизатора тока, соединенного последовательно с мостовой схемой через реохорд переменного ре- 20 зйстора, включенного параллельно терморезистору, а второй выход генератора импульсов соединен с входом второго ключевого элемента, включенного последовательно с выключателем между одним из полюсов источника питания 25 и одним из входов усилителя.

На чертеже представлена электрическая принципиальная схема предлагаемого устройства, в состав которой входят терморезистор 1, мостовая схема 2, усилитель 3, индикаторный при- 30 бор 4, источник питания 5, генератор импульсов 6, первый ключевой элемент 7, стабилизатор тока 8, регулируемый резистор 9, второй ключевой элемент 10, выключатель 11, диод 12, терморезистор 13. 35

Устройство имеет режимы измерения температуры, и контроля работоспособности.

В режиме измерения температуры второй ключевой элемент 10 отключен от инвертирующего Входа усилителя 3 выключателем 11. От 40 генератора импульсов, 6 через первый ключевой элемент 7 на вход управляемого стабилизатора тока 8 поступает сигнал, под воздействием которого по мостовой схеме 2 протекают стабильные по амплитуде импульсы тока. Парамет- 45 ры мостовой схемы рассчитывают по условию получения максимума сигнала Аа ее выходе. При этом скважность и длительность импульсов выбирают такими, чтобы средняя мощность, рассеиваемая терморезистором 1, была недостаточ- $₀ной для его нагрева.

V_J( Vi - напряжения, пропорциональные действительной и заданной температуре, соответственно;

□ - амплитуда импульсов, формируемых стабилизатором тока;'

R - Прецизионное сопротивление смежных плеч мостовой схемы.

При равновесии моста 2 напряжения на входах усилителя 3 не зависят от пределов измерения:.

Vo =V_n ,(V где Vo = Vi = V₂ при Δν = О, V_o, V_n - напряжения на выходе мостовой схемы при измерении температуры в двух крайних точках температурного диапазона Τι-Τ₂. .

Благодаря выполнению условия (3) чувствительность устройства повышается и остается постоянной при переключении с одного предела измерения на другой, что позволяет расширить пределы измерения и повысить надежность контроля температуры. ’

При уменьшении разностного импульсного сигнала до величины, определяемой чувствительностью усилителя 3 последний, благодаря положительной обратной связи, переходит из одного устойчивого состояния в другое, переводя индикаторный прибор в состояние, показывающее, что температура объекта достигла заданной величины. ¹

В режиме контроля работоспособности устройства второй ключевой элемент 10 подключен к инвертирующему входу усилителя 3 выключателем 11. С генератора импульсов 6 через второй ключевой элемент 10 на инвертирующий вход усилителя 3 поступают дифференцированные импульсы' ’’сброса”, переводящие усилитель 3 и индикаторный прибор 4 в выключенное состояние. Это возможно благодаря тому, что * при подключении второго ключевого элемента 10 уменьшается коэффициент положительной обратной связи усилителя 3. Поэтому, если нарушен контакт или произошел обрыв в цепи терморезистора 1, то на интервале длительности очередного импульса усилитель 3 будет переходить .из исходного состояния в другое положение, а на интервале паузы между импульсами — возвращаться в исходное состояние.

На вход усилителя 3 поступает импульсный сигнал, определяемый разностью между напряжениями, пропорциональными действительной и заданной температуре /ji

AV=V₂-Vi j где Vi = (j,5(3R-AV)

V₂ =O,5(3R+AV)

Следовательно, ложный сигнал на выходе усилителя 3, вызванный неисправностью в цепи терморезисгора 1, отличается от полезного сигнала, который вырабатывается, когда достигнута заданная температура объекта. При этом увеличивается надежность контроля температуры и достоверность результатов измерения.

Таким образом, изобретение характеризует ся следующими' положительными свойствами: широкий предел измерения и высокая точность благодаря питанию мостовой схемы от стабилизатора тока, связанного через первый 5 ключевой элемент с генератором импульсов;

высокая надежность контроля температуры и достоверность результатов измерения, обусловленные отличием ложного сигнала на выходе устройства от полезного сигнала бла- 10 годаря связи усилителя через второй коммутирующий элемент с генератором импульсов;

низкой потребляемой мощностью за счет импульсного режима работы устройства.

Claims

Изобретение относитс к области измерени и контрол teMnepaTypHbix параметров холодильных агрегатов-и оборудовани . Известно устройство дл контрол и индикации температурных параметров объектов, использующие мостовые измерительные схемы с терморезисторами в качестве датчиков температуры , которыми провод т контроль температурно-энергетических показателей исследуемых объектов не на поточной линии, а в стационар . ных услови х на испытательных станци х 11 Это приводит к большим затратам времени, в результате чего контрольным испытани м подвергаютс лишь 5-10% выпускаемой продукции Наиболее близким по технической сущности к изобретению вл етс устройство дл контро л и индикации температуры, содержащее терморезистор , включенный в мостовую схему, выход которой через усилитель, параллельно неинвертирующему входу которого подключены последовательно соединенные диод и другой герморезистор, св зан с индикаторным прибором и источником питаии 2. В известном устройстве при равновесии моста напр жение на входах дифференциального усилител зависит от пределов измерени температуры следующим образом: RT.-VK Vn 0 где R., R - зависимое и независимое от температуры сопротивлени плеч моста; п - параметр , завис щий от пределов измерени и равный кратности изменени сопротивлени термистора при изменении температуры в крайних точках температурното диапазона от TI до Tj Vo. Vp - напр жени на входах дифференциального усилител при измерении температур TI и Tj в момент равновеси моста. Согласно (1) чувствительность схемы измен етс при; переключении с одного предела измерени на другой, что при больших пределах измерени , когда п велико, приводит к снижению надежности контрол температуры. Другим недостатком известного решени ЯВ п етс то, что выходной сигнал при правильной работе устройства не отличаетс от сигнала 37 при обрыве, например, кепи термиСтора. При этом снижаютс нaдeжнoctь контрол температуры и достоверность результатов измерени . Целью изобретени вл етс расширение диапазона измерений, увеличение надежности и точ кости контрол температуры. Поставленна цель достигаетс тем, что в ус ройство, содержащее терморезистор, включенный в мостовую Схему, выход которой через усилитель, параллельно неинвертиру101йему входу которого подключены йоследовательно соеданенные диод и другой терморезистор, св зан с индикаторным пpи6opo f и источник6(л пита нй , введены два элемента, упраъл емый стабилизатор тока, переменный резистор , выключатель и генератор импульсов, первый вход которого через -первый ьглючевой элемент св зан с входом управл емого стабили затора тока, соединенного последовательно с мостовой схемой через реохорд переменной ре зистора, включенного параллельно терморезисто ру, а второй выход генератора импульсов соединен с входом второго ключевого элемента, вкл1юченного последовательно с выключателем между одним из полюсов источника питани и одним из входов усилител . На чертеже представлена электрическа npimципиальна схема предлагаемого устройства, в состав которой вход т терморезистор 1, мостова схема 2, усилитель 3, индикаторный прибор 4, источник питани 5, генератор импульсов 6, первый ключевой элемент 7, стабилизатор тока 8, регулируемый резистор 9, второй к ючево й элемент 10, выключатель 11, диод 12, терморезистор 13. Устройство Имеет режимы измерени температуры , и контрол работоспособности. В режиме измерени температуры второй ключевой элемент 10 отключен от инвертирующего входа усилител 3 выключателем 11. От генератора импульсов, 6 через первый ключевой элемент 7 на вход управл емого стабилизатора тока 8 поступает сигнал, под воздействием которого по мостовой схеме 2 протекают стабильные по амплитуде импульсы тока. Парамет ры мостовой схемы рассчитьшают по условию получени максимул1а сигнала на ее выходе. При этом сквахдаость и длительность импульсов выбирают такими, чтобы средн мощность, рас сеиваема терморезистором I, была недостаточной дл его нагрева. На вход усилител 3 поступает импульсный , определ емый разностью между напр - жёни ми, пропорциональными действительной и заданной температуре/2 , , где V, б,5(ЗЯ-ДУ) УЗ 0,5{ЗВ+ДУ) Vj, Vi - напр жени , пропорциональные действительной и заданной температуре , соответственно; 3 - амплитуда импульсов, формируемых стабилизатором тока; R - тфецизионное сопротивление смежных плеч мостовой схемы. При равновесии моста 2 напр жени на входах усилител 3 не завис т от пределов измерени : . ,(э; где Vo Vj V2 при ДУ О, УО, Vp - напр жени на выходе мостовой схемы при измеренш температ ы в двух крайних точках температурного диапазона TI-Tj. . Благодар выполнению услови (3) чувствительность устройства повышаетс и остаетс посто нной при переключении с одного преде измерени на другой, что позвол ет расщирить пределы измерени и повысить надежность контрол тййпературы. При уменьшении разностного импульсного сигнала до величины, определ емой чувствительностью усилител 3 последний, благодар положительной обратной св зн, переходит из одного устойчивого состо ни в другое, перевод индикаторный прибор в состо ние, показывающее , что температура объекта достигла заданной величины. В режиме контрол работоспособности устройства второй ключевой элемент 10 подключен к инвертирующему входу усилител 3 выключателем 11. С генератора импульсов 6 через второй ключевой элемент 10 на инвертирующий вход усилител 3 поступают дифферешщрованные импульсы сброса, перевод щие усилитель 3 и индикаторный прибор 4 в выключенное состо ние. Это возможно благодар тому, что « при подключении второго ключевого элемента 10 уменьшаетс коэффициент положительной обратной св зи усилител 3. Поэтому, если нарушен контакт или произошел обрыв в цепи терморезистора 1, то на интервале длительности очерёдного импульса усилитель 3 будет переходить .из исходного состо ни в положение, а на интервале паузь между импульсами - возвращатьс в исходное состо ние. Следовательно, ложный сигнал на выходе усилител 3, вызванный неисправностью в цепи терморезистора 1, отличаетс от полезного сигнала, который вырабатываетс , когда достигнута заданна температура объекта. При этом увеличиваетс надежность контрол температуръ1 и достоверность результатов измерени . 57 f. Таким образом, изобретение характеризует с следующими положительными свойствами: широкий предел измерени и высока точность благодар питанию мостовой схемы от стабилизатора тока, св занного через первый ключевой элемент с генератором импульсов; высока надежность контрой температуры и достоверность результатов измерени , обусловле шые отличием ложного сигнала на; выходе устройства от полезного сигнала благодар св зи усилител через второй коммутирующий элемент с генератором импульсов; низкой потребл емой мощностью за счет импульсного режима, работы устройства. Формула изобретени Устройство дл измерени и контрол температуры , содержащее терморезистор, включенный в мостовую схему, выход которой через усили ,тель, параллельно неинвертирующему входу которого подключены последовательно соединенные диод и другой терморезистор, св зан с индикаторным прибором и источником питани . отличающеес тем, что, с целью расщирёни диапазона измерений, увеличени надежности и точности контрол температуры, в неfo введены два ключевых элемента, управл емый стабилизатор тока, переменный резистор, выключатель и генератор импульсов, первь1Й выход которого через первый ключевой элемент св зан с входом управл емого стабилизатора тока, соединенного последовательно с мостовой схемой через реохорд переменного резистора , включенного параллельно терморезпстору, 3 второй выход генератора импульсов ооеданеи с входом второго ключевого элемента, включенного последовательно с выключателем между одним из полюсов источника штанн и одним из входов усилител . Источники информащш, прин тые во внимание при экспертизе 1.УдаловА. П. Полупроводниковые датчики . Энерги М.-Л., 1965, с. 21.
2.За вка Великобритании N 1426569, кл. G 01 К /№, опублик. 1975 (прототип).