Устройство для измерения и контроля температуры Советский патент 1980 года по МПК G01K7/21 

Изобретение относится к области измерения и контроля teMnepaTypHbix 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 стационар. ных условиях на испытательных станциях 11 Это приводит к большим затратам времени, в результате чего контрольным испытаниям подвергаются лишь 5-10% выпускаемой продукции Наиболее близким по технической сущности к изобретению является устройство для контро ля 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 питаиия 2. В известном устройстве при равновесии моста напряжение на входах дифференциального усилителя зависит от пределов измерения температуры следующим образом: RT.-VK Vn 0 где R., R - зависимое и независимое от температуры сопротивления плеч моста; п - параметр, зависящий от пределов измерения и равный кратности изменения сопротивления термистора при изменении температуры в крайних точках температурното диапазона от TI до Tj Vo. Vp - напряжения на входах дифференциального усилителя при измерении температур TI и Tj в момент равновесия моста. Согласно (1) чувствительность схемы изменяется при; переключении с одного предела измерения на другой, что при больших пределах измерения, когда п велико, приводит к снижению надежности контроля температуры. Другим недостатком известного решения ЯВ пяется то, что выходной сигнал при правильной работе устройства не отличается от сигнала 37 при обрыве, например, кепи термиСтора. При этом снижаются нaдeжнoctь контроля температуры и достоверность результатов измерения. Целью изобретения является расширение диапазона измерений, увеличение надежности и точ кости контроля температуры. Поставленная цель достигается 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, связан с индикаторным пpи6opo f и источник6(л пита нйя, введены два элемента, упраъляемый стабилизатор тока, переменный резистор, выключатель и генератор импульсов, первый вход которого через -первый ьглючевой элемент связан с входом управляемого 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 питания и одним из входов усилителя. На чертеже представлена электрическая npimципиальная схема предлагаемого устройства, в состав которой входят терморезистор 1, мостовая схема 2, усилитель 3, индикаторный прибор 4, источник питания 5, генератор импульсов 6, первый ключевой элемент 7, стабилизатор тока 8, регулируемый резистор 9, второй кяючево й элемент 10, выключатель 11, диод 12, терморезистор 13. 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 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 ры мостовой схемы рассчитьшают по условию получения максимул1а сигнала на ее выходе. При этом сквахдаость и длительность импульсов выбирают такими, чтобы средняя мощность, рас сеиваемая терморезистором I, была недостаточной для его нагрева. На вход усилителя 3 поступает импульсный , определяемый разностью между напря- жёниями, пропорциональными действительной и заданной температуре/2 , , где V, б,5(ЗЯ-ДУ) УЗ 0,5{ЗВ+ДУ) Vj, Vi - напряжения, пропорциональные действительной и заданной температуре, соответственно; 3 - амплитуда импульсов, формируемых стабилизатором тока; R - тфецизионное сопротивление смежных плеч мостовой схемы. При равновесии моста 2 напряжения на входах усилителя 3 не зависят от пределов измерения:. ,(э; где Vo Vj V2 при ДУ О, УО, Vp - напряжения на выходе мостовой схемы при измеренш температ ы в двух крайних точках температурного диапазона TI-Tj. . Благодаря выполнению условия (3) чувствительность устройства повышается и остается постоянной при переключении с одного преде измерения на другой, что позволяет расщирить пределы измерения и повысить надежность контроля тййпературы. При уменьшении разностного импульсного сигнала до величины, определяемой чувствительностью усилителя 3 последний, благодаря положительной обратной связн, переходит из одного устойчивого состояния в другое, переводя индикаторный прибор в состояние, показывающее, что температура объекта достигла заданной величины. 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 дифферешщрованные 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 очерёдного импульса усилитель 3 будет переходить .из исходного состояния в положение, а на интервале паузь между импульсами - возвращаться в исходное состояние. Следовательно, ложный сигнал на выходе усилителя 3, вызванный неисправностью в цепи терморезистора 1, отличается от полезного сигнала, который вырабатывается, когда достигнута заданная температура объекта. При этом увеличивается надежность контроля температуръ1 и достоверность результатов измерения. 57 f. Таким образом, изобретение характеризует ся следующими положительными свойствами: широкий предел измерения и высокая точность благодаря питанию мостовой схемы от стабилизатора тока, связанного через первый ключевой элемент с генератором импульсов; высокая надежность контройя температуры и достоверность результатов измерения, обусловле шые отличием ложного сигнала на; выходе устройства от полезного сигнала благодаря связи усилителя через второй коммутирующий элемент с генератором импульсов; низкой потребляемой мощностью за счет импульсного режима, работы устройства. Формула изобретения Устройство для измерения и контроля температуры, содержащее терморезистор, включенный в мостовую схему, выход которой через усили,тель, параллельно неинвертирующему входу которого подключены последовательно соединенные диод и другой терморезистор, связан с индикаторным прибором и источником питания. отличающееся тем, что, с целью расщирёния диапазона измерений, увеличения надежности и точности контроля температуры, в неfo введены два ключевых элемента, управляемый стабилизатор тока, переменный резистор, выключатель и генератор импульсов, первь1Й выход которого через первый ключевой элемент связан с входом управляемого 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 штання и одним из входов усилителя. Источники информащш, принятые во внимание при экспертизе 1.УдаловА. П. Полупроводниковые датчики. Энергия М.-Л., 1965, с. 21. 2.Заявка Великобритании N 1426569, кл. G 01 К /№, опублик. 1975 (прототип).