Устройство для измерения температуры Советский патент 1988 года по МПК G01K7/21 

ff№TWtM

yof ffftfff MtttpOtH

«

05

Изобретение относится к температурным измерениям, а именно, к устройствам для измерения температуры с контролем неисправности цепей термо- преобразователя, и может быть использовано в устройствах термостатирова- ния различных приборов и оборудования .

Цель изобретения - повьппение на- дежности устройства путем обеспечения регистрации короткого замыкания цепей термопреобразователя.

На фиг.1 представлена электрическая принципиальная схема устройства; на фиг.2 - циклограмма контроля.

Устройство содержит мостовую схему 1, включающую в себя термопреобразователь 2 сопротивления, первый 3, второй 4, третий 5 и дополнительный 6 резисторы, усилитель 7, охваченный положительной обратной связью посредством резистора 8, первый 9 и второй 10 ключи, первый 11 и второй 12 выключатели, резистор 13, блок 14 инди- кации неисправности и блок 15 управления . Блок управления содержит транзистор 16 с резисторами 17 и 18j в цепь коллектора которого включено электромагнитное реле 19, зашунтиро ванное диодом 20, элемент 21 времени например счетчик, счетный вход которого соединен с выходом генератора импульсов (не показан.) , а вход разрешения через инвертор 22 соединен с вторым неподвижным контактом второго выключателя и через резистор 23 подключен к плюсовой шине источника питания (источник питания не показан), ключи 24 - 26 и транзисторный ключ 27 с резисторами 28 и 29. Первый и второй ключи 9 и 10 могут быть выполнены на основе транзисторов 30 и 31 с резисторами 32-35.

В качестве выключателей 11 и 12 используются контакты электромагнитного реле 19 блока 15 управления.

Блок 14 индикации отказа состоит из 1К-триггера 36, элемента НЕ 37 и элемента И 38.

Контроль работоспособности устройства осуществляется периодически по сигналу Контроль, подаваемому на базу транзистора 16 через резистор 17 блока 15 управления.

В режиме измерения температуры, т.е. при отсутствии сигнала Контроль на входе блока управления, цепи контроля отключены от термопреоб

5

0 5 0 5 Q

с

0

разователя 2 и от мостовой схемы 1 (выключатели 11 и 12 разомкнуты). Устройство осуществляет измерение температуры, на которую настроена мостовая схема 1. Значение измеряемой температуры можно регулировать подбором третьего резистора 5 мостовой схемы 1.

При -температуре меньще заданной потенциал точки А выше потенциала точки Б. С выхода усилителя 7 вьща- ется сигнал , по которому включается нагрев. При температуре равной или больше заданной разностный сигнал между точками А и Б уменьшается до нуля и далее меняет полярность, и усилитель 7 благодаря положительной обратной связи, переходит из одного устойчивого состояния в другое, т.е. на выходе усилителя 7 появляется сигнал +1, по которому нагрев выключается, По сигналу Контроль выключатели П и 12 замыкаются, так как срабатывает реле 19 блока 15 управления (фиг.2). Элементы 9,13 и 10 контроля подсоединяются к термопреобразователю 2 сопротивления, дополнительному резистору 6 мостовой схемы I и цепям питания. Счетчик 21 времени блока f5 управления и 1К-триггер 36 блока 14 индикации отказа получают разрешение (О на входах R) с выхода элемента НЕ 22. В первый момент времени на время t( замыкаются ключи 24,25,27 и 9 и параллельно термопреобразователю 2 подключается резистор 13 и замкнутый ключ 9. Тогда независимо . от температуры окружающей среды, в которой Находится термопреобразователь 2, потенциал точки А становится выше потенциала точки Бис выхода усилителя 7 вьщается сигнал -1, который поступает на вход устройства 14 индикации отказа, инвертирует элементы НЕ 37 и по приходу переднего фронта синхронизирующего импульса на вход С 1К-триггера запоминается, т.е. на выходе последнего появляется сигнал +1,

Величина резистора 13 подбирается таким образом, чтобы при отсутствии обрыва соединительных линий термопреобразователя 2 потенциал точки А был выше потенциала точки Б, а при обрыве - потенциала точки А был ниже потенциала точки Б. Таким образом, при обрыве соединительных линий термопреобразователя 2 падение напряжения на резисторе 13 и замкнутом ключе 9 больше падения напряжения на резисторе 5, и с выхода усилителя 7 выдается сигнал +1, т.е. сигнал с усилителя 7 при обрыве соединительных линий термопреобразователя 1 меняет полярность. Введение резистора 13 в цепь контроля позволяет обнаруживать обрыв соединительных линий термопреобразователя 2. Через время t , которое определяется счетчиком 21 времени, на его выходе появляется сигнал +1, ключи 24,25,27 и 9 размыкаются и замыкаются ключи 26 и 10, т..е. дополнительный резистор 6 шунтируется замкнутым ключом 10. Резисторы 3 и 6 подбираются таким образом, чтобы ток протекающий по термопреобразователю 2, не превышал допустимого значения на данный тип термопреобразователя, следовательно, не приводил к дополнительной погрешности от самого термопреобразователя и чтобы при шунтировании дополнительного резистора 6 ключом 10 потенциал точки А был ниже потенциала точки Б независимо от температуры окружающей среды, в которой находится термопреобразователь, тогда с выхода усилителя 7 вьщается сигнал +1, который поступает на элемент И 38 блока 14 индикации отказа.

При коротком замыкании термопреоб- .разователя 2 потенциал точки А выше потенциала точки Б, и с выхода усилителя 7 вьщается сигнал -, т.е. сигнал усилителя 7 при коротком замыкании терморезистора 2 меняет полярность. Введение дополнительного резистора 6 последовательно с термопреобразователем 2 и резистором 3 позволяет обнаруживать короткое замыкание терморезистора.

Таким образом, при отсутствии обрыва соединительных линий или короткого замыкания термопреобразователя 2 на вход блока 14 индикации отказа с выхода усилителя 7 поступают сигналы -1 и +1, при этом сигнал -1 во время t, запоминается 1К-тригге- ром 36, и на один из входов элемента И 38 поступает сигнал +, который не меняет свою полярность в течение всего времени контроля, а на второй вход элемента И во времени t поступает сигнал +1, и тогда с выхода блока 14 индикации вьщается сигнал

0

5

0

5

0

5

0

5

0

5

Годен равный О, так как на входе элемента И 38 имеются сигналы +1.

При наличии обрыва соединительlaix линий термопреобразователя 2 с выхода усилителя 7 в моменты времени t и tj выдаются сигналы одной полярности +1, а при коротком замыкании термопреобразователя 2 - сигналы -1, и блок 14 индикации отказа тогда выдает сигнал аварии равный +1, по которому может быть отключено напряжение питания.

При снятии сигнала Контроль цепи контроля отключаются от цепей питания и измерительных цепей, так как реле 19 обесточивается и выключатели II и 12 размыкаются. На входы R элемента 21 времени и 1К-триггера 36 поступает сигнал Сброс (1) с выхода элемента НЕ 22, так как вход последний выключателем 12 подключается к О.

Время контроля выбирается небольшим, чтобы контроль не влгшл на измерение, температзфы.

Фо. рмула изобретения

Устройство для измерения температуры, содержащее мостовую схему, - включающую в себя три резистора и термопреобразователь сопротивления, первый ВЫВОД которого соединен с первым выводом первого резистора мостовой схемы и подключен к инвертирующему входу усилителя с положительной обратной связью, неинвертнрующий вход которого соединен с точкой соединения первых выводов второго и третьего резисторов мостовой схемы, а выход подключен к блоку индикации неисправности, первый выключатель, последовательно соединенные резистор и первый ключ, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности устройства, в него введены второй ключ, второй выключатель, дополнительный резистор и блок управления, а блок индикации состоит из элемента И, элемента НЕ и 1К-триг- гера, S- и К-входы которого подключены к нулевой шине устройства, соединенной с вторыми выводами термопреобразователя сопротивле1 ия и второго резистора, R-вход подключен к перво- му выходу блока управления, выход - к первому входу элемента И, а вход соединен с выходом элемента НЕ, вход

5137761

которого подключен к второму входу элемента И и выходу усилителя с положительной обратной связью, неинвер- .тирующий вход которого через последовательно включенные резистор и первый ключ подключен к первому неподвижному контакту второго выключателя, второй неподвижный контакт которого соединен с управляющим входом блока tO управления, а неподвижный контакт подключен к нулевой шине устройства, соединенной с блоком управления, второй выход которого соединен с управляющим входом первого ключа, а третий выход подключен к управляющему входу второго ключа, первый вывод которого через первый выключатель соединен с минусовой шиной источника питания, а второй вывод соединен с вторым выводом первого резистора и через дополнительный резистор подключен к минусовой шине источника питания, соединенной с вторым вьшодом третьего резистора мостовой схемы, при этом первый и второй выключатели связаньд с блоком управления.

Изобретение относится к устройствам для измерения температуры с контролем неисправности цепей термопреобразователя. Цель изобретения повышение надежности устройства. При коротком замыкании термопреобразователя 2 потенциал точки А выше потенциала точки Бис выхода усилителя 7 выдается сигнал, равный -1, т.е. сигнал усилителя 7 меняет полярность. Введение резистора 6 последовательно с термопреобразователем 2 и резистором 3. позволяет обнаруживать короткое замыкание терморезистора. При на- личии обрыва соединительных линий термопреобразователя 2 с выхода усилителя 7 в моменты времени t, и t выдаются сигналы одной полярности, а при КЗ - другой ri блок 14 индикации отказа выдает сигнал аварии, по которому м.б. отключено напряжение питания. 2 ил. G

Сигнал „Контроль

бы ключ. 11

выклюи г

лнзцэ

tr

+ 1 6Ш,1/С

-;

Фиг. г

/(Л/€1 W