Устройство для измерения и контроля температуры

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К . АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советсиии

Социалистических

Реснубпик

Я

М. Кл. а 01 К 7)20 (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Задавлено 22.02.78 (21) 2582246/18-10 с присоединением заявки,% (23) Приоритет йаудерстееииьй комитет.СССР ио делам изобретений и открытий

Опубликовано 25.02.80. Бюллетень J% 7

Дата опубликования описания 250280

УДК 5Зб.5З1 (088.8) Н. В. Боголюбов, Ю. В, Красильников, А. Е. Кретов и.Г. И. Черняк (72) Авторы изобретения

Всесоюзный экспериментальный конструкторский (71) Заявитель научно-исследовательский институт электробытовых машин и приборов (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ И КОНТРОЛЯ

ТЕМПЕРАТУРЫ. Изобретение относится к области измерения и контроля температурных 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 линни, а в стационар. ных условиях на испытательных станциях (11.

Это приводит к большим затратам времени, в .результате чего контрольным испьпаниям подвергаются лишь 5 — 10 o выпускаемой продукции.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является устройство для контроля и индикации температуры, содержащее термореэистор, 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 питания (21.

В известном устройстве при равновесии моста напряжение на входах дифференциального усилителя зависит от пределов измерения температуры следующим образом: . г т+ где Ят, R — зависимое и независимое от температуры сопротивления плеч моста; n — параметр, зависящий от пределов измерения и равный кратности изменения сопротивления термистора при изменении температуры в крайних точках температурного диапазона от Т до Тз Vo, Vn напряжения на входах дифференци ального усилителя при измерении температур

Т, и Тз 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 ляется то, что выходной сигнал при правильНой работе устройства не отличается от сигнала

717567 рения:

3 при обрыве, например, цепи термистора. При этом снижаются надежность контроля темперазуры и достоверность результатов измерения.

Целью изобретения является расширение диапазона измерений, увеличение надежности и точности контроля температуры.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство, содержащее терморезистор, включенныи в мостовую. схему, выход которой через усилитель, параллельно неинвертирукнйему входу которого подключены последовательно соединенные диод и друтой терморезистор, связан с йндикаторным прибором и источником питания, введены два ключевых элемента. управляемый стабилизатор тока, переменный реэис- 15 тор, выключатель и генератор импульсов, первый вход которого через первый ключевой элемент связан с входом управляемого стабилизатора тока, соединенного последовательно с мостовой схемой через реохорд переменного ре- зо зистора, включенного параллельно терморезистору, а второй выход генератора импульсов соединен с входом второго ключевого элемента, включенного последовательно с выключателем между одним иэ полюсов источника питания 25 и одним из входов усилителя.

На чертеже представлейа электрическая принципиальная схема предлагаемого устройства, в состав которой входят терморезистор 1, мостовая схема 2, усилитель 3, индикаторный при- 30 бор 4, источник питания 5, генератор импульсов 6, первый ключевой элемент 7, стабилизатор тока 8, регулируемый резистор 9, второй ключевой элемент 10, выключатель 11, диод

12, терморезистор 13, 3S

Устройство имеет режимы измерения темнературы .и контроля работоспособности.

В режиме измерения температуры второй ключевой элемент 10 отключен от инвертирующего входа усилителя 3 выключателем 11. От 4о генератора импульсов 6 через первый ключевой элемент 7 на вход управляемого стабйлизатора тока 8 поступает сигнал, под воздействием которого по мостовой схеме 2 протекают стабильные по амплитуде импульсы тока. Парамет- 4 ры мостовой схемы рассчитывают по условию получения максимума сигнала йа ее выходе.

При этом скважность и длительность импульсов выбирают такими, чтобы средняя мощность, рассеиваемая терморезистором 1, была недостаточ- ной для его нагрева.

Ч, V, — напряжения, пропорциональные действительной и заданной температуре, соответственно;

3 — амплитуда импульсов, формируемых стабилизатором тока;

 — прецизионное сопротивление смежных плеч мостовой схемы.

При равновесии моста 2 напряжения на входах усилителя 3 не зависят от пределов измеv, = v„, t, >) где Чо = V> = V> при ЬЧ О, Vo, ׄ— напряжения на выходе мостовой схемы при измерении температуры в двух крайних точках температурного диапазона Т,— Т .

Благодаря выполнению условия (3) чувствительность устройства повышается и остается постоянной при переключении с одного предела измерения на другой, что позволяет расширить пределы измерения и повысить надежность контроля тйлпературы.

При уменьшении разностного импульсного сигнала до величины, определяемой чувствительностью усилителя 3 последний, благодаря положительной обратной связи, переходит нз 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 дифференцированные 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 очередного импульса усилитель 3 будет переходить;из исходного состояния в другое положение, а на интервале паузы между импульсами — возвращаться в исходное состояние.

S5. На вход усилителя 3 поступает импульсный сигнал, определяемый разностью между напря.жениями; пропорциональными действительной и заданной температуре (г)

ЛЧ=Ч,-Ч, где V i — — 0,5 (ЗЯ-ЬЧ)

Чз =0,5(Ж+AV) 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 температуры и достоверность результатов измерения.

71756

ЦНИИПИ Заказ 98 4/56

Тираж 713

Подписное °

Филиал ППП Патент". г Ужгород, ул. Проектная, 4

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 контроля температуры и достоверность результатов измерения, обусловленные отличием ложного сигнала на выходе устройства от полезного сигнала бла- 10 годаря 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 темпе-. ратуры, содержащее терморезнстор, включенный в мостовую схему, выход которой через усили,тель, параллельно неинвертирующему входу которого подключены последовательно соединен20 ные диод н другой терморезнстор, связан с индикаторным прибором и источником питания, 7. 6 о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью расши.рения диапазона измерений, увеличения падеж;ности и точности контроля температуры, в не.го введены два ключевых элемента, управляемый стабилизатор тока, переменный резистор, выключатель и генератор импульсов, первый выход которого через первый ключевой элемент связан с входом управляемого стабилизатора тока, соединенного последовательно с мостовой схемой через реохорд переменного резис- тора, включенного параллельно терморезистору, а второй выход генератора импульсов соединен с входом второго ключевого элемента, включенного последовательно с выключателем между одним из полюсов источника питания и одним из входов усилителя.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Удалов А. П. Полупроводниковые датчики. "Энергия", М.— Л., 1965; с. 21.

2. Заявка Великобритании У 1426569, кл. G 01 К 7/08, опублик, 1975 (прототип).