книги из ГПНТБ / Беленький, Я. Е. Многоточечные бесконтактные сигнализаторы температуры

в схеме на рис. 5-7, незначительно и не превышает 5%.

МП307; диод Д —крем­ ниевый, ти-па Д223, имеющий малый обратный ток. Для управления использовалось однополулериодное напряже­ ние частотой 50 гц. Благодаря наличию диода Д схема устойчиво работала при синусоидальном законе форми­ рования переднего фронта управляющих импульсов.

Экономичность схемы по потребляемой мощности до­ стигается благодаря тому, что делитель Ri, R% может быть достаточно высокоомным и рассчитывается на ток порядка нулевого тока транзистора и тока утечки кон­ денсатора. Так, например, в случае применения крем­ ниевых транзисторов при температуре, не превышающей + 100°С, схема управления ГИ потребляет мощность не более 5 мет.

Описанная схема может быть аналогичным образом реализована для управления ГИ при помощи р-п-р-тран­ зисторов, а также для управления тиратронами цифро­ выми лампами.

Анализ свойств рассмотренных схем транзисторного управления газоразрядными индикаторами позволяет сделать вывод, что для индикации в МЕСТ целесообраз­ но применять схемы, в которых используются один или два последовательно включенных источника питания; переключаемое напряжение не превышает Дк.доп; отсут­ ствует потребление мощности в цепи управления при негорящих индикаторах; есть запоминание входного сигнала.

Указанным требованиям в полной мере соответствует схема на рис. 5-7. и частично схемы на рис. 5-4 и 5-6.

100

На базе этих схем могут быть построены экономичные устройства вывода информации как в виде световых сигнальных табло, так и в виде знаковых индикаторов.

Г Л А В А Ш Е С Т А Я

Б Е С К О Н Т А К Т Н Ы Е С И Г Н А Л И З А Т О Р Ы Т Е М П Е Р А Т У Р Ы

6-1. МНОГОТОЧЕЧНЫЙ БЕСКОНТАКТНЫЙ СИГНАЛИЗАТОР ТЕМПЕРАТУРЫ

В результате анализа основных узлов МБСТ, приве­ денного в предыдущих разделах монографии, были по­ лучены рекомендации, необходимые для оптимального выбора отдельных узлов систем и инженерных расчетов. Это позволило создать ряд систем автоматического кон­ троля температуры, обладающих улучшенными техни­ ческими характеристиками, которые выпускаются в на­ стоящее время промышленностью.

Многоточечный бесконтактный сигнализатор, опи­ санный в работе [Л. 3], предназначен для контроля тем­ пературы в нескольких объектах, температурное поле которых может иметь значительный градиент. С целью своевременного обнаружения локальных очагов измене­ ния температуры в различных точках каждого объекта устанавливается несколько датчиков. Контроль темпера­ туры каждого датчика осуществляется по двум преде­ лам— «больше нормы» и «меньше нормы».

Прибор обеспечивает контроль температуры шести объектов, в каждом из которых может быть расположе­ но до 11 датчиков. Возможен также контроль 66 объек­ тов, в которых установлено по одному датчику. Таким образом, с учетом двухпредельного контроля общее ко­ личество контрольных операций, осуществляемых при­ бором, составляет 132. Очевидно, что при построении прибора, выполняющего такое количество идентичных операций, целесообразно использование метода времен­ ного разделения каналов.

Основные требования, предъявляемые к прибору, сле­ дующие: диапазон контроля температуры 0— 100°С, по­ грешность не более 1%, длительность цикла 2 мин, тех­ нический ресурс 10— 12 тыс. ч. Прибор должен обеспе­ чивать непрерывную работу без обслуживания в усло­

101

виях повышенной влажности, вибрации и ударных со­ трясений. Для удовлетворения этих требований в прибо­ ре применен бесконтактный коммутатор. Блок-схема прибора приведена на рис. 6-1. Она соответствует типо­ вой блок-схеме МБСТ. На рис. 6-1 датчики температуры RT включены в измерительные схемы ИС, которые на-

Р'ис. 6-1. Блок схема 66-точечного двухпредельно­ го сигнализатора температуры.

страиваются на заданные пределы сигнализации. Выхо­ ды измерительных схем подключаются к общеканаль­ ному усилителю У бесконтактным коммутатором. Ком­ мутатор состоит из ключевых ячеек КЯ и двух линей­ ных распределителей, включенных .по матричной схеме. Распределитель Рт управляет ключевыми ячейками, под­ ключающими ветви ИС к датчикам. Распределитель Р3 управляет КЯ, подключающими ветви ИС к задатчи­ кам. Синхронизация обоих распределителей осуществ­ ляется генератором тактовых импульсов ГТИ. Одновре­ менно ГТИ управляет схемой защиты от импульсных помех СЗ, подключенной -к выходу усилителя. С выхода усилителя сигнал -поступает на схемы совпадения СС, а затем — индикаторное устройство И.

Принципиальная схема сигнализатора изображена на рис. 6-2. В качестве датчиков температуры RT здесь применены .платиновые термометры сопротивления. Стандартная выходная характеристика датчиков обес­ печивает -их взаимозаменяемость без последующей ре­ гулировки.

В приборе расположены шесть (по количеству кон­ тролируемых объектов) идентичных измерительных схем

102

ИС. Каждая И С представляет собой многоветвевую мо­ стовую схему, содержащую 13 ветвей: в 11 ветвей вклю­ чены термометры сопротивления, в 2 ветви — задатчики. Задатчики, обеспечивающие плавное изменение уставок сигнализации во всем диапазоне контролируемых темпе­ ратур, представляют собой переменное проволочное со­ противление и снабжены шкалой, отградуированной

вградусах Цельсия.

В§ 2-3 показано, что в таких схемах из-за необходи­ мости включения датчиков и задатчиков в противопо­ ложные плечи моста шкалы задатчиков имеют нелиней­ ный характер и рекомендованы способы линеаризации этих шкал. Однако в данном случае целесообразнее при­ менить нелинейную шкалу, так как прибор имеет всего одну модификацию по числу диапазонов контроля и необходимость унификации шкал отпадает.

Для подключения выходов И С к усилителю исполь­ зуются бесконтактные ключи — транзисторные (Та в бло­

ке И С на рис. 6-2) и биполярные диодные (Ди Дъ). В приборе применены диоды Д104А. При токе управле­ ния, равном 0,7 ма, динамическое сопротивление пары таких диодов не превышает 300 ом; сопротивление ра­ зомкнутого ключа при обратном смещении 10 в состав­ ляет 20 Мом.

Для определения погрешности коммутатора воспользуемся вы­ ражениями (3-5) и (3-7), полученными в § 3-2. Исходные величины

ходного (порогового) устройства £7Пор=1 в; количество переключае­ мых источников л=132.

Погрешность, обусловленная затуханием сигнала на сопротив­

104

Таким образом, суммарная погрешность коммутато­ ра не должна превышать 0,3%• Погрешность, опреде­ ленная на реальных образцах приборов путем сопостав­ ления сигналов на входе п выходе коммутатора, не превышала для худших случаев 0,25%, что совпадает с ее расчетным значением. В эксплуатации можно ожи­ дать еще меньшей погрешности, так как мала вероят­ ность одновременного появления на выходах всех изме­ рительных мостов максимальных сигналов, дающих составляющую погрешности 6"с.

Коммутатор построен по матричной схеме, что позво­ лило за счет применения рассмотренных ранее групповых диодов (рис. 6-2) сократить общее количество диодов коммутатора. Для рассматриваемого прибора справедли­ во следующее выражение:

р ~ N— т,

где р — число сэкономленных диодов; N — общее коли­ чество диодных ключей; т — количество строк матрицы. При yV = 66, т =11 экономия диодов на один прибор по сравнению с обычной матричной схемой составляет 55 шт. Применение матричной схемы, кроме экономии диодов, позволило почти в 6 раз уменьшить количество деталей распределителя, так как вместо одного 132-ка- иального распределителя применяются два: 11 и 12-ка- пальный.

Оба распределителя построены по схеме многофазно­ го триггера и отличаются лишь количеством каскадов и типом проводимости транзисторов. Примененная схема коммутатора весьма экономична как по количеству дета­ лей, так и по потребляемой мощности. При полной на­ грузке (подключены все ИС) потребление коммутатора не превышает 70 мет.

Количество каскадов обоих распределителей пред­ ставляет взаимно простые числа, благодаря чему воз­ можны одновременная тактовая синхронизация и работа прибора в нескольких режимах. В первом режиме оба распределителя работают циклически, что соответствует автоматическому контролю температуры всех датчиков по обоим пределам. Второй режим характеризуется вы­ борочной остановкой одного или обоих распределителей на каком-либо каскаде. Выбор каскада, на котором оста­ навливается один из распределителей, осуществляется

подачей на базу соответствующего транзистора отпираю­ щего смещения через переключатели П i или /72.

Генератор тактовых импульсов, управляющий рабо­ той коммутатора, собран по схеме релаксатора на динисторе Д228А (Дз). Частота тактовой синхронизации 1,1 гц. От этого же генератора поступают запускающие импульсы на схему защиты.

Сигнал с выхода коммутатора подается на усилитель,

ного по схеме однополупериодного детектора с диффе­ ренциальной нагрузкой (R13 и Ru).

Задача устранения ложных срабатываний сигнализа­

интервалов ТЗЛ1 определялась по методике, описанной в § 4-3. Исходные данные для расчета, полученные при измерении параметров на опытных образцах сигнализа­ тора, имели следующие значения: номинальный сигнал £/m=150 мв, допустимая абсолютная погрешность AUm=

В приборе значение Г3.и принято равным 0,5 сек. При частоте опроса каналов 1,1 гц скважность выходного напряжения генератора защитных интервалов равна 2. Применение описанной схемы защиты позволило полно­ стью исключить ложные срабатывания выходных устройств.

В качестве выходных устройств, обеспечивающих вы­ вод информации, в приборе используются световые инди­ каторы (Jlm -r-JIев), построенные на тиратронах с хо-

106