Пороговое устройство позиционного контроля терморезисторов Советский патент 1993 года по МПК G01R27/00 

STO M не в ыз;ывает изменение состояния устройства. Изменение сопротивления под действием температуры объекта не будет обнаружено, что снижает надежность устройства и может привести к аварии или несчастным случаям.

Наиболее близким является пороговое устройство позиционного контроля термо- .сопротивления, не имеющее указанного недостатка и сбдё ржащее резистор уставки, два опорнМ ез йстора, имеющих общую точку, линир бййзи, блок сравнения постоянных напряжений, два фильтра постоянного тока, входы которых соединены с выводами опорных резисторов, а выходы - с входами блока сравнения постоянных напряжений, параллельно каждому из опорных резисторов, общая точка которых соединена с общей шиной устройства, подключены по два последовательно соединенных диода, средняя точка одной пары диодов соединена с одним из зажимов источника переменного тока, средняя точка другой пары - с одним из проводов соединительной линии и через последовательно соединенные резистор уставки и диод подключена к другому проводу соединительной линии и другому зажиму источника переменного тока, причем последовательно с измеряемым термосопротивлением, подключенным к другому концу соединительной линии, включен диод 3.

Известно пороговое устройство позиционного контроля имеет ограниченные функционал ьные возможности. В частности, оно не- работоспособно при изменении полярности линии связи, что увеличивает затраты времени на монтаж и наладку, так как в шахтах, опасных по газу и пыли, термосопротивление устанавливается в узлах и деталях машин, расположенных в забое, подготовительных выработках, а электронный блок - в распределительных пунктах, р а спо71Ь жённых васТ1 еЦиал;ьНШ камер ах.

Связь между распредпунктами и всеми датчиками осуществляется мнбгбШл ьным контрольным кабелем. Поэтому подключение термодатчика с соблюдением полярности в шахтных условия прёдета вляет и Чггвые трудности / , . ...

Кроме того, известное пороговое устройство позйцйо нйоТо контро/гя тёрмбсоп- ротивл ений не обеспечивает технику безопасности при работ е с тёрМбс опротив- лениямй с отрицательнымi температурным коэффициентом, у которых d увеличением температуры уменьшается сопротивление терморезистора (полупроводниковые термосопротивления).

Цель изобретения - повышение надежности эксплуатации и безопасности при работе с тёрморезисторами с отрицательными температурными коэффициентами.

Для достижения цели в пороговое устройство позиционного контроля терморезисторов, содержащее последовательно соединенные терморезистор и диод, подключенные другими выводами к линии свя0 зи, резистор установки, подсоединенный одним выводом к проводу линии связи и к выводу источника переменного тока, последовательно включенные другой диод и опорный резистор, а также три фильтра

5 постоянного тока, источник постоянного тока с плюсовым выводом, соединенный другим выводом с общей шиной, последовательно связанные источник опорного напряжения и блок сравнения постоян0 ных напряжений, выход которого через третий фильтр постоянного тока и операционный усилитель подключен к входу выходного каскада, введены блок вычитания, выпрямитель и формирователь парафазных

5 импульсов, один вход которого соединен с другим проводом линии связи, а другой вход - с другим выводом источника переменного тока, к которому также, подсоединен другой вывод резистора установки, параллельно

0 терморезистору и диоду включены другой диод и опорный резистор, выходы формирователя парафазных импульсов соединены с входами блока вычитания, выход которого через: выпрямитель связан с другим входом

5 блока сравнения постоянных напряжений, при этом первый и второй фильтры постоянного тока включены между выходами формирователя парафазных импульсов и плюсовым выводом источника постоянного

0 тока.:. - . ...

Кроме того, формирователь парафазных импульсов выполнен из двух транзисторных оптрбнов, у которых светодиоды во входной цепи включены встречно-парал5 лельно, а транзисторы соединены параллельно друг другу, их эмиттеры подсоединены к общей шине, а коллекторы через соответствующие резисторы связаны с плюсовым вы водом источника постоянно0 гО тока, при этом между электродами свето- д йодов в к л юч е н п от е н ц и о м ет р, с р ед н и и вы вбд которого подсоединен к входу, а общая точка соединения электродов светоди5 одов - к другому входу формирователя парафазных импульсов.

На фиг.1 приведена принципиальная схема устройства; на фиг.2 и 3 - принципиальные схемы порогового устройства позиционного контроля термосопротивлений при питании терморезистора напряжением

разной полярности; на фиг.4 - принципиальная схема формирователя парафазных импульсов,- на фиг.5 - эпюры его входного и выходных импульсов.

Пороговое устройство позиционного контроля термосопротивлений содержит последовательную цепочку из измеряемого терморезистора 1 и диода 2 (фиг, .подключенную к концу линии связи с первым проводом 3-3 и вторым проводом 4-4, резистор уставки 5, соединенный одним выводом с первым проводом 3-3 линии связи и первым выводом б источника переменного тока, последовательно включенные второй диод 7 и опорный резистор 8, первый 9, второй 10 и третий 11 фильтры постоянного тока, блок сравнения постоянных напряжений 12, к первому входу которого подключен источник опорного напряжения 13, а выход через третий фильтр постоянного тока 11 и операционный усилитель 14 подключен к входу выходного каскада 15, блок вычитания 16, выпрямитель 17 и формирователь парафазных импульсов 18, первый вход 19 которого соединен с вторым проводом 4-4 линии связи, а другой его вход 20 соединён с вторым выводом 21 источника переменного тока, к которому подключен также второй вывод резистора уставки 5, а параллельно последовательной цепочке из диода 2 и тер- морезистора 1 подключена аналогичная цепочка из опорного резистора 8 и второго диода 7, при этом первый выход 22 формирователя парафазных импульсов 18 соединен с первым входом 23 блока вычитания 16, а второй егр выход 24 - с вторым входом 25 блока вычитания 16, выход которого через выпрямитель 17 соединен с вторым входом блока сравнения постоянных напряжений 120 причем первый 9 и второй 10 фильтры постоянного тока включены между выходами 22 и 24 формирователя парафазных импульсов 18 и плюсовым выводом источника постоянного тока 26.

Кроме ;того, формирователь парафаз- ных импульсов 18 (фиг.4) содержит потенциометр 27, два транзисторных оптрона со встречно и параллельно включенными во входной его цепи светодиодами 28, 29 и транзисторами 30, 31, включенными парал- лельно друг другу и в выходной цепи по схеме с общим эмиттером, при этом потенциометр 27 включен между электродами светодиодов 28, 29, его средний вывод образует первый вход 20, а общая точка сое- динения электродов 28, 29 - второй вход 19 формирователя парафазных импульсов.

Работа устройства осуществляется сле- дующим образом.

1) Контроль температуры термосопротивлением с положительным температурным коэффициентом (фиг.2).

В исходном состоянии при отсутствии перегрева контролируемого узла машины сопротивление терморезистора 1 мало, От положительной полуволны напряжения источника переменного тока (выводы 21, 6) через входную цепь (выводы 19, 20) формирователя парафазных импульсов 18 и последовательную цепочку из диода 2 и терморезистора 1 протекает ток. Формирователь парафазных импульсов 18 выполнен с линейной статической характеристикой, поэтому на его выходе 22 напряжение изменится в соответствии с величиной тока, протекающего через его вход от положительной полуволны напряжения источника переменного тока (21,6). В то же время напряжение на выходе 24 формирователя 18 остается неизменным, так как для отрицательной полуволны напряжения источника переменного тока (21,6) цепь отсутствует. Импульсы тока через транзисторы 30 и 31 оптронов формирователя парафаз-1 ных импульсов 18 сдвинуты по фазе друг относительно друга на 180°. Напряжения с выходов 22, 24 формирователя парафазных импульсов 18 через фильтры постоянного тока 8 и ТО поступают на первый 23 и второй 25 входы блока вычитания 1 б, Так как напряжение , на выходе блока схемы вычитания появляется сигнал, равный U24-U22 положительной полярности, который через выпрямитель 17 поступает на вход блока сравнения 12 постоянных напряжений. Резистором уставки 5 разность U24-U22 в исходном состоянии устанавливается больше Uon, подаваемого на первый вход блока сравнения 12 от источника 13, что вызывает появление положительного напряжения на его выходе, которое через третий фильтр постоянного тока 11 поступает на дополнительный операционный усилитель 14, который своим выходным сигналом включает выходной каскад 15(1)22, U24, Don-соответствующие напряжения).

В этом режиме обрыв линии связи или ее короткое замыкание, а также внезапное отключение питающего напряжения, подаваемого на пороговое устройство (перегора- ние предохранителя, нарушение в питающей линии), вызывает отключение выходного каскада 15, что исключает возникновение аварийной ситуации - перегрев контролируемого узла машины, так как она вследствие отключения выходного каскада 15 будет остановлена: при обрыве линии связи (3-3, 4-4) на выходах 22 и 24 появляются напряжения одинаковой величины и

равные напряжению источника питания 26 (режим отсечки транзисторов 30 и 31), при коротком замыкании линии связи (3-3;, 4-41} на выходах 22 и 24 появляются напря- жения малой величины и также равные меж- ду собой (режим насыщения транзисторов 30 и 31).

В результате на выходе блока вычита; ния 16 сигнал равен нулю, что приводит к появлению отрицательного напряжения на выходе блока сравнения 12 и, вследствие этого, к выключению выходного каскада 15 и к остановке м.эшины до устранения повреждений в линий связи.

При повышении температуры контроли- руемогоузла машины значение сопротивления 1 увеличивается и при достижении заданной температуры ТКр разность напряжения U24-U22 становится равной U0n, что также приводит к отключению выходного каскада 15. При этом до самого момента отключения устройства осуществляется контроль исправности линии связи.(3-3 , 4-41), так как л юбое ее повреждение вызовет отключение машины,, контроль температу- ры узла которой осуществляет термодатчик.

2) Работа устройства при изменении полярности диода 2 (фиг.3).

При изменении полярности диода 2 напряжение U24 становится в исходном состо- янии меньше напряжения 1)22, вследствие чего на выходе блока вычитания 16 появляется разность напряжений U24-U22 отрицательнойполярности, которая выпрямителем преобразуется в напряже- ние положительной полярности и затем подается на первый вход блока схемы сравнения 12. Дальнейшая работа всего устройства аналогична описанному в предыдущем пункте.

3) Работа устройства с термосопротивлениями с отрицательным температурным коэффициентом (фиг.1).

В этом режиме последовательная цепочка из терморезистора 1 и диода 2 шунти- руется последовательной цепочкой из опорного резистора 8 и диода 7 и эти две цепочки выполняются в виде единого разборного блока, устанавливаемого в контролируемом узле машины. В исходном состоя нии .

В результате на выходах 22, 24 формирователя парафазных импульсов 18 действуют напряжения Ш-ги U22, причем . На выходе блока вычитания 16 появляется разностное напряжение положительной полярности U24-U22, величина которого больше Don, действующего на втором входе блока сравнения постоянных напряжений 12. При этом на выходе блока сравнения

постоянных напряжений 12 формируется напряжение положительной полярности, которое через фильтр постоянного тока 11 и операционный усилитель 14 включает выходной каскад 15.

Обрыв линии связи (3-3, 4-4) в этом режиме вызывает увеличение напряжений сигналов U22 и U24 до величины источника питания 26, причем 1)22 U24, что вызывает отключение выходного каскада 15.

Короткое замыкание линии связи (З-З1, 4-4) вызывает уменьшение сигналов U22. U24 до минимальных и равных по величине значений, т.е. и при коротком замыкании линии связи (3-3 , 4-4 ) сигнал на выходе блока вычитания 16 равен нулю, что приводит к отключению выходного каскада 15.

При увеличении температуры контролируемого узла машины сопротивление терморезистора 1.снижается и при достижении заданной критической температуры Ткр становится равным сопротивлению опорного резистора 8. В результате на выходах 22 и 24 формирователя парафазных импульсов 8 значения напряжений как от положительной, так и от отрицательной полуволны напряжения источника переменного тока (21,6) равны по величине, и на выходе блока вычитания 16 сигнал равен нулю, т.е. выходной каскад 15 отключается и вызывает отключение машины, у которой контролируемый узел находится на границе режима недопустимого перегрева.

При одновременном изменении полярности диодов 2 и 7 (изменение полярности датчика) устройство работоспособно и выполняет все свои функции, В данном режиме в исходном состоянии 1)22 U24 и на выходе блока вычитания 16 появляется сигнал, равный 1)24 - U22 отрицательной полярности, который выпрямителем 17 преобразуется в сигнал положительной полярности. Этот сигнал подается на первый вход блока сравнения постоянных напряжений 12 и включает выходной каскад 15. В остальном работа устройства в данном режиме аналогична работе устройства в предыдущем режиме.

Формирователь парафазных импульсов 18 (фиг.4) выполнен на двух транзисторных оптронах. На вход 19-20 подается напряжение переменного тока, в результате чего на выходах 22, 24 появляется Последовательность парафазных импульсов (см. фиг.5). Особенностью данного формирователя парафазных импульсов является линейность статической характеристики в широком диапазоне входных токов (0,5-5 ма). Однако крутизна статической характеристики у каждого образца транзисторного оптрона различна.

Включение потенциометра 27 между электродами светодиодов 28, 29 позволяет осуществлять балансировку формирователя парафазных импульсов по амплитуде выходных импульсов, что обеспечивает идентичность статической характеристики формирователя как для положительной, так и для отрицательной полуволн переменного напряжения на входах 19, 20.

Таким образом, устройство позволяет осуществлять контроль термосопротивлений как с положительным так и с отрицательным температурным коэффициентом при любой полярности на проводах линии связи между термосопротивлением и электронным блоком, а также обеспечить безопасностьпри работе с термосопротивлениями с отрицательным температурным коэффициентом.

Формула изобретения

1. Пороговое устройство позиционного контроля терморезисторов, содеожащее последовательно соединенные терморези- стор и диод, подключенные другими выводами к линии связи, резистор установки, подсоединенный одним выводом к проводу линии связи и к выводу источника переменного тока, последовательно включенные другой диод и опорный резистор, а также три фильтра постоянного тока, источник постоянного тока с плюсовым выводом, соединенный другим выводом с общей шиной, последовательно связанные источник опор- ного напряжения и блок сравнения постоянных напряжений, выход которого через третий фильтр постоянного тока и операционный усилитель подключен к входу выход

ного каскада, отличающееся тем, что. с целью повышения надежности в эксплуатации и безопасности при работе с терморе- зисторами с отрицательными температурными коэффициентами, в него введены блок вычитания, выпрямитель и формирователь парафазных импульсов, один вход которого соединен с другим проводом линии связи, а другой вход - с другим выводом источника переменного тока, к которому также подсоединен другой вывод резистора установки, параллельно терморезистору и диоду включены другой Диод и опорный резистор, выходы формирователя парафазных импульсов соединен с входами блока вычитания, выход которого через выпрямитель связан с другим входом блока сравнения постоянных напряжений, при этом первый и второй фильтры постоянного тока включены между выходами формирователя парафазных импульсов и плюсовым выводом источника постоянного тока.. 2. Устройство по п. 1, отличающёе- с я тем, что формирователь парафазных импульсов выполнен из двух транзисторных оптронов, у которых свётодйодй во входной цепи включены встречно параллельно, а транзисторы соединены параллельно друг другу, их эмиттеры подсоединены к общей шине, а коллекторы через соответствующие резисторы связаны с плюсовым выводом источника постоянного тока, при этом между электродами светодиодов включен потенциометр, средний вывод которого подсоединен к входу, а общая точка соединения электродов светодиодов - к другому входу формирователя парафазных импульсов.

cfe.

5fe

wv/ww