Устройство для контроля исправности электрической цепи термопары Советский патент 1979 года по МПК G01K15/00 

Устройство содержит термоэлектрический термометр 1, схему 2 компенсации термо-ЭЛС опорного спая термометра, регистратор 3, генератор 4, конденсатор 5, нуль-орган 6, инвертор 7, одновибраторы 8 и 9, триггеры 10 и П, схему 12 совпадения, реле 13 и 14 генератора, клемму 15 питания, коммутатор 16, замыкающие контакты 17 и 18 реле 13, термочувствительный резистор 19, замыкающие контакты 20 и 21 реле 14, размьЕкающий контакт 22 реле 14, выходные клеммы 23,24 к 25, резистор 26 схемы компенсации.

Устройство работает следующим образом. Генератор 4, выполненный, например, в виде мультивибратора, управляет переключателем, выполненным, например, в виде реле 13 и 14, Генератор соединен с клеммой 15 питания через коммутатор 16. В исходном состоянии замыкающие контакты 17 и 18 одного из реле генератора 4, например реле 13, подключены параллельно термопаре (термометру) 1 и термочувствительному резистору 19 схемы 2 компенсации соответственно. Один замыкающий контакт 20 другого реле генератора 4, например реле 14, подключен параллельно выходу схемы 2 компенсации, другой контакт 21 соединен с одной стороны с потенциальны входом нуль-органа 6, с другой стороны - с конденсатором 5, потенциальным входом регистратора 3 и термометром 1.

Размыкающий контакт 22 реле 14 соединен с входами нуль-органа 6, выход которого подключен к входу инвертора 7. Выход инвертора 7 соединен с входами одновибраторов 8 и 9 и с тактовыми входами триггеров 10 и 11, причем выход одновибратора 8 соединен с информационным входом 10, а выход одновибратора 9 соедииен с информационным входом триггера 11. Инверсный выход триггера 10 и прямой выход триггера 11 соединен с входами схемы 12 совпадения, выход которой соединен с выходным контактом 23. Прямой выход триггера 10 и инверсный выход триггера 11 соединены с выходными контактами 24 и 25 соответственно. Конденсатор 5 подключен параллельно входу регистратора 3 и с одной стороны соединен с термоэлектрическим термометром 1, а с другой - с выходом схемы 2 компенсации.

При подключении генератора 4 к клемме 15 питания посредством коммутатора 16 реле 13 и 14 поочередно срабатывают и своими контактами осществляют заряд и разряд конденсатора от источника напряжения, формируемого схемой 2 компенсации.

При срабатывании реле 13 его контакты 17 и 18 замыкают цепи термоэлектрического термометра и термочувствительного резистора 19 схемы 2 компенсации, осуществляя заряд конденсатора 5 падением напряжения на резисторе 26 схемы 2 компенсации (см. фиг. 2, интервал to-tj), Ооичем это напряжение прикладываетсяи регистратору 3. Величина данного напряжения зависит от номинальной величины элементов конкретной схемы 2 компенсации.

Так как элементы схемы 2 компенсации, как правило, выполнены на базе стабильных элементов и термозависимый элемент 19 схемы 2 компенсации исключен в процессе заряда конденсатора 5, это напряжение является стабильным и используется в качестве эталонного при проверке точности измерения регистратора 3.

Постоянная времени заряда конденсатора 5 определяется произведением его емкости на активное сопротивление цепи заряда, которое представляет собой сумму последовательно соединенных сопротивлений замкнутых контактов 17 и 18 и резистора 26 (см. фиг. 2, а, интервал to-ti).

С,помощью времязадающих элементов генератора 4 длительность работы реле 13 выбрана такой, при которой конденсатор 5 полностью заряжается до величины эталонного напряжения, и это напряжение успевает пройти в регистраторе 3 процесс обработки и сравнения с заранее известной величиной.

В простейщем случае, например, процесс обработки и сравнения с заранее известной величиной осуществляет оператор визуально за интервал времени tj -tj (см. фиг. 2, а).

Таким образом, при рассмотренном выше цикле работы генератора 4 в устройстве происходит заряд конденсатора до величины эталонного напряжения и оценка точности регистратора (см. фиг. 2, а, интервал to-12). При этом следует учесть, ,что длительность цикла выбрана такой, при которой конденсатор 5 не успевает разрядиться через входное сопротивление резистора до величины, необходимой для работы нуль-органа 6.

Это условие нетрудно выполнить, так как регистраторы, выполненные, например, в виде нормирующего усилителя постоянного тока, аналогоцифрового преобразователя и цифрового индикатора, обладают высоким входным сопротивлением по сравнению с сопротивлением термоэлектрического термометра. В момент времени, когда реле 13 заштшю, реле 14 обесточено и его контакты 20-22 находятся в исходном состоянии. Следовательно, напряжение, до которого зарядился конденсатор 5, на вход нуль-органа не поступает и его выход имеет нулевой потенциал (см. фиг. 2, б, интервал to-tj), так как потенциальный вход нульоргана соединен с нулевым потенциалом.

При этом на выходе инвертора 7 установлена логическая единица (см, фиг. 2, в), на выходе одновибраторов 8 и 9, а следовательно, и на информационных входах триггеров 10 и 11 установлен логический нуль (см. фиг. 2, г, д соответс1-ве1шо).

прямом выходе триггеров 10 (см. фиг. 2, е) и 11 (см. фиг. 2, д) установлен логический нуль а на инверсном выходе триггеров 10 (см. фиг. 2, ж) и 11 (см. фиг. 2, и) установлена логическая единица, а на выходе схемы 12 совпадения уста новлен логический нуль. При срабатывании реле 14 реле 13 обесточивает ся и его контакты 17 и 18 приходят в исходное состояние, а контакты 20 и 21 реле 14 замыкаются, а контакт 22 размыкается, и конденсатор начи нает разряжаться. Так как входное сопротивление регистратора 3. на несколько порядков больше со Щротивления термометра, имеющего внутреннее сопротивления единицы и десятки ом, то при исправном термометре 1 конденсатор будет разряжаться через цепь термометра 1. При этом длительность разряда конденсатора определяется про изведением емкости конденсатора 5 на активное сопротивление цепи разряда, представляющее собой сумму сопротивлений замыкающего контакта 20 реле 14 и термометра 1, т.е. длительность разряда конденсатора определяется величиной сопротивления термометра 1, так как сопротивлением замкнутого контакта можно пренебречь (см. фиг. 2, а, интервал ). В соответствии с зтой длительностью нуль-орган 6 формирует импульс (см. фиг. 2, б, интервал tj-ta), который инвертируется инвертором 7 (см. фиг. 2, в, интервал 12-1з) и последний запус кает одновибраторы 8 и 9 (см. фиг. 2, г, д соотвественно). Одновйбратор 8 формирует импульс длительностью меньше длительности импульса нуль-органа, соответствующего исправной работе термомет ра, а одновибратор 9 формирует импульс длитель ностью больше длительности импульса нуль-органа, соответствующего исправной работе термомет ра. При наличии на тактовом входе триггера перепада единица-нуль прямой выход сохраняет предыдущее состояние, а при перепаде нуль-единица принимает состояние информационного вхо да. Так как тактовые входы триггеров 10 и 11 соединены с выходом нуль-органа 6, то на прямом входе триггера И (см. фиг. 2, е, t) и инверсном выходе триггера 11 (см. фиг. 2, и , ts) устанавливается логический нуль, а на выходе схемы 12 совпадения (см. фиг. 2, к, ta) - логическая единица. Эти состояния сохраняются до появления неисправности термометра (см. фиг. 2, интервал ts-ts). При замыкании цепи термометра 1 длительность разряда конденсатора 5 уменьшается и в соответствии с зтой длительностью нуль-орган формирует импульс замыкания (см. фиг. 2, б, интервал t4-t5). Работа инвертора, одновибраторов, триггеров, схемы совпадения элементов устройства аналогична рассмотренной выше, т.е. на прямом выходе триггера 10 устанавливается логическая единица, а на инверсном вькоде триггера 11 и выходе схемы совпадений - логический нуль При обрыве цепи термометра 1 конденсатор 5 разряжается через входное сопротивление регистратора 3 (см. фи. 2, а, интервал ,), и на пряЙ1ОМ выходе триггера 10 и выходе схемы 12 совпадения устанавливается логический нуль, а на инверсном выходе триггера 11 - логическая единица (см. фиг. 2, и, t,). Таким образом, устройство определяет три состояния термоэлектрического термометра: нормаль ная работа, обрыв, замыкание. Наличие на выходном контакте 23 логической единицы, а на контактах 24 и 25 логического нуля свидетельствует о исправности цепи термометра, наличие логической единицы на контакте 24, а на контактах 23 и 25 логического нуля свидетельствует о замыкании цепи термометра, и наличие на контакте 25 логической единицы, а на контактах 23 и 24 логического нуля свидетельствует об обрыве в цепи термометра. Применение предложенного устройства позволяет обнаружить ряд неисправностей цепч термометра, повысить точность контроля температуры ряда технологических процессов, обеспечит своевременное выявление неисправностей в термопарах (термоэлектрических термометрах), что приведет к повыщению качества выпускаемой прюдукции. Формула изобретения 1.Устройство для контроля исправности электрической цепи термопары, содержащее подключенный к термопаре регистратор и блок компенсации термо-ЭДС опорного спая, импульсный источник напряжения, подключенный через управляемые генератором контакты к цепи термоп фы,о т л ичающееся тем,что,с целью повышения точности,в устройство дополнительно введены два од-новибратора,два триггера,инвертор,схема совпадения и нуль-орган, подключенный входом к электрической цепи термопары, а выходом ко входу инвертора, выход которого подсоединен ко вхоам одновибраторов и тактовым входам триггеров, к информационным входам которых подключены ыходы одновибраторов, гфичем одни выходы триг-. геров подключены ко входу схемы совпадения, а два других - к выходу устройства. 2.Устройство по п.1,0 л к чающееся тем,что импульсный источник напряжения выполнен в виде конденсатора,подключенного к выходу схемы компенсации и параллельно входу регистратора, причем параллельно конденсатору включены контакты, управляемые генератором. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР N 369435, кл. G 01 К 15/00, 970. 2.Авторское свидетельство СССР W 302622, кл. G 01 К 7/02, 1968.

иг.1

4Т ЛК

I I

fy

п

л

вг

h