Фотоэлектрический гигрометр Советский патент 1982 года по МПК G01N21/81 

(54) ФОТОЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ГИГРОМЕТР

Изобретение относится к области технической физики, а именно к вла- гомегрии, и может быть использовано в машиностроении, преимущественно ддя контроля и регулирования влажности зайщтной атмосферы, представляющей собой смесь газов. .

Известен фотоэлектрический гигрометр, который содержит первичный преобразователь, схему регулирования слоя росы, вторичный прибор и датчик температуры ll.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является фотоэлектрический гигрометр, содержащий Jllepвичный преобразователь с установленными в нем холодильником, зеркалом, датчиком температуры, фотодетектором и устройством очистки зеркала, состоящим из щетки, ее привода и конечного «лключателя, схему регулирования слоя росы, включающую в себя последовательно подключенные к фотодатчику предусилитель, широтно-импульсный модулятор, промежуточный усилитель и регулируемый выпрямитель, связанннгй с холодильником, вторичный прибор, соединенный с датчиком температу1ил, и программный переключатель, первый.

ключ которого соединен с приводом, а второй ключ - с вторичным приводом 12 .

Недостатком известного устройства является ограниченная надеясность.

Цель изобретения - повышение надежности .

Для достижения указанной цели в фотоэлектрическом гигрометре, со10держащем первичный преобразователь с установленными в нем холодильником, зеркалом, датчиком температуры, фотодетектором и устройством очистки зеркала, состоящим из щетки, ее

15 привода и конечного выключателя, схему регулирования слоя росы, включающую в себя последовательно подключенные к фртодетектору предуси2Q литель,широтно-импульсный модулятор, промежуточный усилитель и регулируемый выпрямитель, соединенный с холодильником, Ьторичный прибор, соединенный с датчиком температуры, и программный переключатель, первый .

25 ключ которого соединен с приводом, а второй ключ - с вторичным приводом, прогрс№«мный переключатель выполнен в виде последовательно включенных генератора и группового ключа, первый.выход которого соединен с вторым

входом Предварительного усилителя, второй выход соединен с первым вхоом одной схемы И-НЕ, второй вход которого через инвертор и фильтр соеинен с выходом промежуточного усиителя/ а выход - с пе1рвым ключом, 5 третий выход группового ключа соединен с первым входом другой схемы И-НЕ, торой вход которой соединен через емодулятор с выходом промежуточного силитепя, а выход - с вторым ключом,10

На фиг.1 показана схема устройства; на фиг.2 - схема группового клюа...

Устройство содержит первичный преобразователь 1, схему 2 регулирова- 5 ния слоя росы, вторичный прибор 3 и генератор 4. Первичный преобразователь 1 выполнен в виде измерительной камеры, внутри которой размещены холодильник 5, зеркало б с датчиком 7 2п температуры, соединенным с вторичным прибором 3, а также фоторезисторы 8л 9 и осветитель 10, образующие фотодетектор слоя росы, и устройство очистки зеркала, которое выполнено jc в виде щетки 11 с приводом 12 и конечным выключателем 13.

Cxeivta 2 регулирования слоя росы состоит из последовательно соединенных предусилителя 14, вход которого подключен- к средней точке фоторезисторов 8 и 9, шИх-отно-импульсного модулятора (ЫИМ)- 15, промежуточного усилителя 16 и регулируемого выпрямителя 17, подключенного выходом к холодильнику 5.35

Программный переключатель представляет собой генератор 4, выполненный, например, в виде несимметричного мультивибратора, с двумя логическими схемами И-НЕ 18 и 19, инвер- 40 тором 20 с фильтром 21, демодулятором 22 и групповым ключом 23. Общий вывод ключа 23 присоединен к источнику питания, вход - к генератору 4, первый выход - к входу предваритель- 45 ного усилителя 14, а второй и Tjieтий выходы - к первым входам схеМ .И-НЕ 18 и 19. Вторые входы схем 18 и 19 при помощи инвертора 20 с фильт- . ром 21 и демодулятора 22 присоедине- JQ ны к выходу промежуточного усилителя 16. йлходы схем 18 и 19 подключены к первому и второму ключеил 24 и 25 привода 12 щетки и цепи 26 блокирования вторичного прибора 3 со- ,, ответственно.

Ключ 23 может быть выполнен в виде транзистора 27 с тремя диодами 28-30 в цепи коллектора, причем два диода 28 и 29 анодами подключены к двум выходам ключа через резисторыf а третий диод 30 - к третьему выходу ключа катодом через элемент 31 задержки.

Элемент 31 задержки выполнен, например,, в виде транзистора с RC- 65

цепочкой в цепи эмиттер-база, средняя точка которой присоединена к катоду диода 30,

Устройство работает следующим образом.

Работает гигрометр в режиме измерения точки росы газа и режиме, при котором производится контроль состояния зеркала и очистка (в случае его загрязнения).

В режиме измерения гигрометр работает следующим образом.

При включении гигрометра в сеть под действием начального напряжения Uy, - (0,1-0,3)В, подаваемого со среней точки фоторезисторов 8 и 9 на инвертирующий вход предусилителя 14, при помощи схемы 2 регулирования слоя росы холодильник 5 оживляется максимальным током (режим насыщения) и начинается охлаждение зеркала 6. Как только температура зеркала 6 -снижается настолько, что на нем выпадает роса, световЪй лоток, падающий на фоторезистор 8, уменьшается, в результате чего уменьшается напряжение на входе предусилителя 14 (до не- скольких десятков милливольт) и ток, питающий холодильник 5. Через некоторое время на зеркале устанавливается равновесие между поступающей и испаряющейся влагой (активный режим) Слой росы стабилизируется, а температура зеркала 6, измеряемая вторичным прибором 3 с помощью датчика 7, станет равной температуре точки росы газа.

Принцип действия гигрометра в режиме контроля состояния зеркала основан на том, что при уменьшении начального напряжения (U) до 10-20% от первоначального, гигрометр при отсутствии загрязнения ие теряет работоспособность, а работает с более тонким слоем росы. При этом ШИМ 15 и промежуточный усилитель 16 (после окончания переходник процессов) находятся в активном режиме.

При загрязненном зерксше роса оказывается подмененной загрязнением. Схема 2 регулирования слоя росы при этом, стремясь восстановить равновесие (уменьшить слой росы), отключает ток охлаждения, т.е. переводит ШИМ 15 и промежуточный усилитель 16 в режим отсечки.

Таким образом, признаком загрязнения зеркала является режим отсечки промежуточного усилителя при установившейся работе гигрометра с пониженным начальным напряжением на входе предусилителя 14 (например, до 10-20% от первоначальиого).

Перевод гигрок етра в режим контроля состояния зеркала производится с помощью генератора 4 и ключа 23 следующим образом. При поступлении на вход ключа 23 от генератора 4 положительного импульса вторичный прибор 3 блокирует ся, запоминая результат предшествую щего измерения точки росы, срабатывает схема И-НЕ 18 от логического О на ее первом входе. Выключатель 25 разблокирует вторичный прибор 3, а схема регулирования слоя росы переводится на работу с уменьшенным до 10-20% от первоначального слоем росы. При -этом выход первого ключа выдает на неинвертирующий вход пред усилителя 14 отрицательное напряже кие порядка 0,8-0,9 U. После испарения росы с зеркала 6 и. окончания переходных процессов за (0,5-1) с до окончания импульса о генератора 4 с помощью схемы И-НЕ 1 производится контроль состояния зер кала (с третьего выхода ключа на ее первый вход поступает разрешающий сигнал - логическая 1). Если зеркало чистое, промежуточный усилитель 16 находится в активном режиме, при котором очистки не происходят, так как на второй вход схемы и-ни 19 при помощи инвертора 20 и RC-цепочки 21 подается запрещающий сигнал - логический О. После окончания действия импульса -ключ 23 и, следовательно, схема 2 регулирования слоя росы приходят в исходное состояние (отрицательное напряжение с второго входа/предусилителя 14 снимается). При этом после завершения переходного процесса включается в работу вторичный прибор. Промежуточный усилитель 16 переходит в активный режим, на выходе демодулятора 22 появляется разрешающий сигнал - логическая 1), срабатывает схема И-НЕ,18 и при помощи выключателя 25 блокирует вторичный прибор 3. Если зеркало 6 загрязнено, промежуточный усилитель 16 оказываетсяв режиме отсечки, при котором происходит очистка зеркала. На второй вход схемы И-НЕ 19 при помощи инвертора 20 и RC-цепочки подается разрешающий сигнал - логическая 1 ч выключателем 24 включается привод 12 щётки и становится на самопитание контактом конечного выключателя 13. После завершения очистки (поворота щетки 11 на один оборот) привод 12 отключается конечным выключателем 13. На протяжении всего периода очист ки зерксша 6 вторичный прибор 3 остается в режиме запоминания, так как зеркало перекрыто щеткой 11, на вход предусилителя 14 подается максимальный сигнал и промежуточный усилитель 16 находится в режиме насзлцения. На второй вход схемл И-НЕ 18 от демоду-. лятора 22 поступает запрещаю11р1й сигнал - логический О. После окончания очистки и завершения переходного процесса схема регулирования слоя росы, а следовательно, и усилитель 16 переходят в активный режим, вторичный прибор 3 включается в работу, на второй вход схемы И-НЕ 18 поступает разрешающий сигнал - логическая 1 и гигрометр переходит в режим измерения точки росы газа. С поступлением от генератора 4 нового импульса процесс повторяется заново. Предлагаемое изобретение за счет исключения электромеханических реле позволяет повысить надежность и срок службы гигрометра. Формула изобретения Фотоэлектрический гигрометр, содержащий первичный преобразователь с установленными в нем холодильником, зеркалом, датчиком температуры, фотодетектором и устройством очистки зеркала, состоящим из щетки, ее привода и конечного выключателя, схему регулирования слоя росы, включающую последовательно подключенные к фотодетектору предварительный усилитель, широтно-импульсный модулятор, промежуточный усилитель и регулируемый выпрямитель, соединенный с холодильником, вторичный прибор, соединенный с датчиком температуры, и программный переключатель, первый ключ которого соединен с приводом, а второй ключ с вторичным приводом, отличающийся тем, чго, с целью повь1шения надежности его в работе, программный переключатель выполнен в виде последовательно включенных генератора и группового ключа,первый выход которого соединен.с вторым входом предварительного усилителя, второй выход соединен с первым входом одной схемы И-НЕ, второй вход которой через инвертор и фильтр соединен с выходом промежуточного усилителя, а выход - с первым ключом, третий выход группового ключа соединен с первым входом другой схемы И-НЕ, второй вход которой соединен через демодулятор с выходом промежуточного усилителя, а выход - с вторым ключом. . Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Заявка Франции 2324002, кл. G 01 N 25/14, опублик. 1977. 2. Авторское свидетельство СССР 699405, кл; G 01 N 21/50, 1979 Чпрототип).