Устройство для контроля исправности электрической цепи термопары

 

Союз Советских

Социалистических

Республик (ti) 669224 (61) Дополнительное к авт. свил-ву (22) Заявлено 19.04.77 (21) 247б779/18 — 10 с присоединением заявки № (23) Приоритет (51} М.. Кл.

G 0i К 15/00

Гесударствееый еенетет

СССР ее делам езебретееей и открытие

Опубликовано 25.0б.79. Бюллетень Жо 23

Дата опубликования описания 29.0б.79 (5о) УДК 53б.532 (088.8} (72) Авторы изобретения

А. Ф. Алейников, И. Д. Бухтияров, И. С. Шабанов, Г. В. Сероклинов и В. В. Минеев

Специальное опытное проектно-конструкторско-технологическое бюро

Сибирского отделения Всесоюзной ордена Ленина

Академии сельскохозяйственных наук им. В. И, Ленина (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ ИСПРАВНОСТИ

ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЦЕПИ ТЕРМОПАРЫ

Изобретение относится к термометрии.

Известно устройство для контроля исправности цепи термопары, содержащее подключенный к тер- мопаре регистратор, управляемые контакты и источник напряжения 111.

Однако известное устройство обладает недостаточной точностью измерения, а кроме того, позволяет контролировать только одну из возможных неисправностей, Наиболее близким к изобретению по технической сущности является устройство для контроля исправности электрической цепи термопары, содержащее подключенный к термопаре регистратор и блок компенсации термо-ЭДС опорного спая, импульсный источник напряжения, подключенный т5 через управляемые генератором контакты к цепи термопары (2).

Однако данное устройство имеет недостаточную точность измерения, так как нагрев термометра приводит к повышению температуры измеряемого объекта. Кроме того, в схеме применяются элементы, требующие высокой стабильности и точности, например источник тока, амплитудные компараторы, что также затрудняет получение высокой точности измерения.

Целью изобретения является повышение точности измерения.

Для этого в устройство дополнительно введены два одновибратора, два триггера, инвертор, схема совпадения и нуль-орган, подключенный входом к электрической цепи термопары, а выходом ко входу инвертора, выход которого подсоединен ко входам одновибраторов и тактовым входам триггеров, к информационным входам которых подключены выходы бдновибраторов, причем одни выходы триггеров подключены ко входу схемы совпадения, а два друтих образуют выход устройства, кроме того импульсный источник напряжения выполнен в виде конденсатора, подключенного к выходу схемы компенсации и параллельно, входу регистратора, причем параллельно конденса. тору включены контакты, управляемые генератором.

На фиг. 1 дана структурная схема устройства; на фиг. 2 показаны эпюры напряжений, поясняющие работу устройства, где U — напряжение;

t0 — т7 — интервалы времени.

66 >224 устройство содержит термоэлектрический термометр 1, схему 2 компенсации термо-3J((опорного сная термометра, регистратор 3, гецера гор 4, конденсатор 5, нуль-орган 6, инвертор 7, одновибраторы 8 и 9, триггеры 10 и 11, 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, размыкающий контакт 22 реле 14, выходные клеммы 23, 24 и 10

25, резистор 26 схемы компенсации.

Устройство работает следующим образом, 1 енератор 4, выполненный, например, в виде мультивибратора, управляет переключателем, выполненным, например, в виде реле 13 и 14, Гене- 15 ратор 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 ре- эо эистору 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 потенциальным25 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 подклю- зп чен 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 тригвера 10, а выход одновибратора 9 соединен 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 45 компенсации.

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

При срабатывании реле 13 его контакты 17 и 18 замыкают цепи термоэлектрического термометра и термочувствительнога резистора 19 схемы 2 компенсации, осуществляя заряд конденсатора 5 падением напряжения иа резисторе 26 схемы 2 компенсации (см. фиг. 2, интервал t0-t> ), раичем это напряжение прикладывается к регистратору 3. Величина данного напряжения зависит от номинальной величины элементов конкретной схемь> 2 компенсации.

TBK 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 пепи заряда, которое представляет собой сумму последовательно соединенных сопротивлений замкнутых контактов 17 и 18 и резистора 26 (см. фиг. 2, а, интервал то — t,) .

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 простейшем случае, например, процесс обработки и сравнения с заранее известной величиной осуществляет оператор визуально за интервал времени t> — t2 (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 те — t>) . 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 запитано, 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 — t ), 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 иа информационных входах триггеров 10 и 11 установлен логический "нуль" (см. фиг. 2, r, д соответственно) .

На 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.

669224

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 термопары,о т л ич а ю щ е е с я тем,что,с целью повышения точности,в устройство дополнительно введены два од-новибраторадва триггера,инвертор,схема совпадения и нуль-орган, подключенный входом к электрической цепи термопары, а выходом ко входу инвертора, выход которого подсоединен ко входам одновибраторов и тактовым входам триггеров, к информационным входам которых подключены выходы одновибраторов, причем одни выходы триг-. геров подключены ко входу схемы совпадения, а два других — к выходу устройства.

2, Устройство по п.l,о л и ч а ю щ е е с я 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 М 369435, кл. G 01 К 15/00, 1970.

2. Авторское свидетельство СССР И 302622, кл. G 01 К 7/02, 1968.

2, ж) и l (см. фиг. 2, и) установлена логическая

"единица", а на выходе схемы 12 совпадения установлен логический "нуль".

При срабатывании реле 14 реле 13 обесточивается и его контакты !7 и 18 приходят в исходное состояние, а контакты 20 и 21 реле 14 замыкаются, а контакт 22 размыкается, и конденсатор начинает разряжаться. Так как входное сопротивление регистратора 3. на несколько порядков больше со-! противления термометра, имеющего внутреннее 10 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 !5 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 сопротивле- 2О нием замкнутого контакта можно пренебречь (см. фиг. 2, а, интервал t — t,).

В соответствии с этой длительностью нуль-орган 6 формирует импульс (см. фиг. 2, б, интервал т2 — tz), который инвертируется инвертором 7 (см. фиг. 2, в, интервал t — t3) и последний запускает одновибраторы 8 и 9 (см. фиг. 2, г, д соотвественно) .

Одновибратор 8 формирует импульс длительностью меньше длительности импульса н"ль-орга- зо на, соответствующего исправной работе термометра, а одновибратор 9 формирует импульс длительностью больше длительности импульса нуль-органа, соответствующего исправной работе термомет. ра. 35

При наличии на тактовом входе триггера перепада "единица — нуль" прямой выход сохраняет предыдущее состояние, а при перепаде "нуль-единица" принимает состояние информационного входа, Так как тактовые входы триггеров 10 и 11 4о соединены с выходом нуль-органа 6, то на прямом входе триггера 11 (см. фиг. 2, е, t,) и инверсном выходе триггера 11 (см. фиг, 2, и, t,) устанавливается логический "нуль", а на выходе схемы

12 совпадения (см. фиг. 2, к, т,) — логическая 45

"единица".

Эти состояния сохраняются до появления неисправности термометра (см. фиг. 2, интервал

t3 =t5) .

При замыкании цепи термометра 1 длительность 50 разряда конденсатора 5 уменьшается и в соответствии с этой длительностью нуль-орган формирует импульс замыкания (см. фиг. 2, б, интервал

t4 — 1,) . Работа инвертора, одновибраторов, триггеров, схемы совпадения элементов устройства аналогична рассмотренной выше, т.е. на прямом выходе триггера 10 устанавливается логическая . "единица", а на инверсном выходе триггера 11 и выходе схемы совпадениФ вЂ” логический "нуль".

При обрыве цепи термометра 1 конденсатор 5 разряжается через Вхолное сопротивление регистратора 3 (см. фи. 2, а, интервал t — t„), и на прямом выходе триггера 10 и выходе схемы 12 совпадения устанавливается логический нуль", а на инверсном выходе триггера l — логическая "единица" (см, фиг. 2, и, 1,).

Таким образом, устройство определяет три сос-! тояния 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 повышению качества выпускаемой продук. ции.