Устройство для измерения температуры конденсации паров

Союз Советск ихСоциапмстическинРеспублик ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬС ополнительное к авт. свид(51)М; Кл. С 01 Я 21/8алаи нзабретеннй Опуоликова 3) УДК 535н открытнн ата опубликования описания 15.05. 8 2) Азторы изобретения адзиевский, В, И обачев огоди 1) Заявитель УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ТЕМПЕРАТУ КОНДЕНСАЦИИ ПАРОВ Изобретение относится к измерительной технике и может найти применениев машиностроении для контроля влажности технологических атмосфер потемпературе конденсации паров воды(точкй росы) в безмуфельных нагревательных агрегатах, а также в химической и газодобывающей промышленностидля измерения температуры конденсации углеводородов,Известно устройство для измерениятемпературы конденсации паров, содержащее охладитель .с зеркалом и датчи-.ком температуры, источник света, фоторезистор, усилители и вторичныйприбор 1 11,Наиболее близким к предлагаемомутехническим решением является устройство для измерения температурыконденсации паров, содержащее полупроводниковый охладитель с установленными на нем зеркалом и датчикомтемпературы, источник света, последовательно соединенные фотореяистор 5.82. Бюллетень Р 618 и переменный резистор, общая точка которых соединена с входом предвари" тельного усилителя, источник калибро" ванного напряжения, дифференциальный усилитель мощности, первый вход ко.- . торого соединен с выходом предварительного усилителя, второй входс источником калиброванного напряжения, а выход - с полупроводниковым холодильником, детектор порогового напряжения, вход которого соединен с выходом предварительного усилителя, а выход .- с первым входом схемы управления, один выход которой соединен с первым входом дифференциального усилителя мощности, а второй выход соединен с входом блока запоминания, выход которого соединен с вто" ричным прибором, вход которого соединен с датчиком температуры 21,Недостатком известного устройства является низкая точность вследствие того, что измерение температуры зеркала производится в переходном режи 928206ме, соответствующем моменту началавыпадения конденсата, При этом показания устройства вследствие инерциивыпадения конденсата смещаются в область низких температур тем больше,чем ниже концентрация вещества, образующего конденсат,Цель изобретения - повышение точности и быстродействия,Поставленная цель достигается тем, 1 Очто в известное устройство для измерения температуры конденсации паров,содержащее полупроводниковый охладитель с установленными на нем зеркалом и датчиком температуры, источник 15света, последовательно соединенныефоторезистор и переменный резистор,общая точка которых соединена с вхо"дом предварительного усилителя, источник калиброванного напряжения, 20дифференциальный усилитель мощности,первый вход которого соединен с выходом предварительного усилителя,второй вход - с источником калиброванного напряжения, а выход " с по. лупроводниковым охладителем, детектор порогового напряжения, вход которого соединен с выходом предварительного усилителя, а выход - с первымвходом схемы управления, один выход зокоторой соединен с первым входом дифференциального усилителя мощности,а второй выход соединен с входом блока запоминания, выход которого соеди"нен с вторичным прибором, вход которого соединен с датчиком температуры,введены дифференцирующее устройствои детектор рассогласования, через который вторичный прибор соединен совторым входом схемы управления, третий вход которой соединен с выходомпредварительного усилителя через дифференцирующее устройство.На чертеже показана блок-схемаустройства.Устройство содержит полупроводниковый охладитель 1, на котором уста"новлены зеркало 2 и датчик температуры 3, находящийся в тепловом контакте с зеркалом 2. Над зеркалом 2 уста- фновлен источник света 4 и фоторезис"тор 5, соединенный последовательнос переменным резистором 6, выполненным, например, в виде дополнительногофоторезистора 7 с регулируемым источ" иником света 8. Точка соединения. реэисторов 5 и 6 подсоединена ко входупредварительного усилителя 9, выход которого подсоединен одновременно к входу детектора порогового напряжения 10 и к первому входу дифференциального усилителя мощности 11. Выход дифференциального усилителя мощности 11 подсоединен к полупроводниковому охладителю 1, а второй вход - к источнику калиброванного напряжения 12. Датчик температуры 3 соединен с вторичным прибором 13, связанным с блоком запоминания 14. В качестве блока запоминания может быть применен, например, элемент, размыкающий цепь балансирного двигателя вторичного прибора, Вход блока запоминания 14 подключен к выходу схемы управления 15, другой выход .которой подключен ко входу дифференциального усилителя мощности 11, Устройство снабжено диф-, ференцирующим устройством 16, вход которого подключен к выходу предварительного усилителя 9, и детектором рассогласования 17, вход которого подключен к вторичному прибору 13. Выходы детектора рассогласования 17, дифференцирующего устройства 16 и детектора порогового напряжения 10 подключены соответственно на второй, третий и первый входы схемы управле" ,ния 15.Схема управления 15 может быть выполнена в виде электронных ключей: Фдвухвходового 18 и одновходовых - переключающего 19 и размыкаюцего 20.Устройство работает следующим образом.После включения устройства в сеть питания на зеркале 2 конденсат отсутствует и в точке соединения фоторезисторов 5 и 7 и на входе предварительного усилителя 9 потенциал равен нулю. В случае, если этот потенциал по каким-либо причинам окажется отличным от нуля, в устройстве предусмотрена корректировка его путем изменения силы света ог источника света 8. При нулевом потенциале на входе предварительного усилителя 9, на его выходе и, следовательно, на первом входе дифференциального усилителя мощности 11, на входах детектора 10 и дифференцирующего устройства 16 потенциал равен нулю. Под действием потенциала от источника калиброванного напряжения 12 дифференциальный усилитель мощности 11 включает полный ток охлаждения зеркала 2, эа счет чего достигается большая скорость вы9282 хода устройства на режим измерения. До тех пор, пока на зеркале 2 не выпадет конденсат, на выходе детектора порогового напряжения 10 и дифференцирующего устройства 16 устанавли вается логический нуль. Детектор рассогласования 17 Формирует на своем выходе логическую единицу в том слу" чае, когда температура, измеренная датчиком температуры 3, отличается от показаний вторичного прибора 13, и логический нуль, когда их показания совпадают. Таким образом, в переходном режиме после включения устройства на выходе детектора рассогласо вания 17 в общем случае присутствует логическая единица, Эта логическая единица поступает на второй вход схе мы управления 15 и, пройдя через ключ 18, переключает ключ 19. Однако в 40 связи с отсутствием на других входах схемы управления 15 сигнала на его выходах также сигналы отсутствуЬт. Отсутствие сигнала. на выходах схемы управления 15 обеспечивает режим охлаж дения зеркала 2 и неизменность пока- заний вторичного прибора 13 (например, путем отключения питания балан-. сирного двигателя). В момент, когда температура зеркала достигает темпе- зо ратуры конденсации, на зеркало 2 выпадает конденсат, что приводит к изменению светового потока на фоторезистор 5 и, следовательно, к изменению потенциала на выходе предваритель ц ного усилителя 9 и на входах дифференциального усилителя мощности 11, детектора порогового напряжения 10 и дифференцирующего устройства 16Причем в нацале осаждения переключе ние произойдет только в дифференцирующем устройстве 16, которое сформирует логическую единицу на выходе при наличии изменения сигнала на его входе, Такая Функция обеспечивается диф ференцированием входного сигнала и выпрямлением полученной производной, Таким образом, в начале осаждения конденсата на третьем входе схемы управления 15 такие появляется логичес- о кая единица, однако состояние сигнала на выходах не изменяется, так как сигнал не проходит через разомкнутые за". мыкающие элементы ключа 18, при этом одновременно размыкаются контакты ключа 20. По мере осаждения конденсата сигнаяна выходе предварительного усилителя 06 69 возрастает до величины порога срабатывания детектора порогового напря" жения 10,Достижение напряжением на входе детектора порогового напряжения 10 величины порога срабатывания вызыва" ет появление на его выходе логической единицы, однако состояние сигналов на выходах схемы управления 15 не изменится, так как и этот третий сигнал не пройдет на выход из-за того, что сигналом с третьего входа разомкнут ключ 20.В момент, когда напряжение на вы- ходе предварительного усилителя 9 достигнет определенной величины, систе". ма регулирования после нескольких ко" лебаний стабилизирует. слой кондейсата и, следовательно, напряжение на выходе предварительного усилителя 9. В тот же момент на выходе дифференцирующего устройства 16 логическая единица сменится на нуль, ключ 20 возвратится в исходное состояние и сиг" нал пройдет на ключ 19. ФДальнейший путь сигнала завлит. от того, совпадет ли произведенноедатчиком температуры 3 измерение с показаниями вторичного прибора 13или нет. В случае несовпадения реэультатов измерения с показаниямифсигналс выхода детектора рассогласования 17,пройдя через ключ 18, воздействуетна ключ 19 и логическая единица, поступившая на вход ключа 19, направляется на второй выход схемы управления 15, а затем на вход блока запоми"нания 14, который, например, замыкает цепь балансирного двигателя вторичного прибора 13. Балансирный дви-гатель получает питание. Стрелка вторичного прибора 13 начинает перемещаться в направлении измеряемого значения температуры конденсации. 8 момент, когда показания вторичного прибора 13 совпадают с измеряемым значением температуры конденсации, на вы"ходе детектора рассогласования 17 ина входе блока запоминания 14 сигналы станут равными нулю и цепь балан"сирного двигателя вторичного прибора13 размыкается, чем обеспечиваетсязапоминание результата измерения. Од"новременно сигнал поступает на первыйвыход. схемы управления 15, переключает ключ 18 и, поступая на первыйвключает ток обратного направления,обеспечивая интенсивный подогрев зеркала 2. б том случае, когда измерен-,ная температура совпадет с показаниями вторичного прибора 13 операцияустановления его показаний автоматически исключается. Ток нагрева включается сразу после стабилизации слояконденсата, .Нагрев зеркала и начало испарения 1 Оконденсата вызывает появление логической единицы на выходах детектора. рассогласования 1,7 и дифференцирующего устройства 16.Однако сигнал на выходах схемы управления 15 остается неизменным, таккак логическая единица с выхода де-;тектора рассогласования 17 не проходит на ключ 19 из-за того, что размыкающие контактыключа 18 поддермива оются в разомкнутом состоянии сигналом с выхода размыкающих контактовключа 19, Сигнал с выхода дифференцирующего устройства 16, .воздействуяна ключ 20, отключает сигнал с детектора порогового напряжения. При этомисточником сигнала, поступающего напервый выход схемы управления 15,становится дифференцирующее устройство 16, Сигнал на его выходе, назопервом выходе схемы управления 15(и соответственно, нагрев зеркала)сохраняется до полного испарения конденсата.Изменение сигнала нй выходе детектора порогового напряжения 10 не передается на выход, так как сигналомс его третьего входа отключен ключ 20,. В момент когда заканчивается испарение, сигналы на выходе дифференцирующего устройства,16 и на выходахсхемы управления 15 становятся равными нулю. Устройство приходит в ис"ходное состояние. Появление нулевогосигнала на первом выходе схемы управления 15 приводит к включению максимального тока охлаждения зеркала.Цикл повторяется,Изобретение позволяет выделить момент стабилизации слоя конденсата наповерхйости зеркала и измерять темпе-ратуру конденсации в установивыемся режиме, что повышает точность измерения. Одновременно использование схемы позволяет без снижения точности измерения проводить охлаждение и нагрев зеркала с максимальной скоростью, т.е, повысить быстродействие устройства.формула изобретенияУстройство для измерения температуры конденсации паров, содержащееполупроводниковый охладитель с установленными на нем зеркалом и датчиком температуры, источник света, последовательно соединенные фоторезистор и переменный резистор, общая точка которых соединена с входом предварительного усилителя, источник калиброванного напряжения, дифференциальный усилитель мощности, первый входкоторого соединен с выходом предварительного усилителя, второй входс источником калиброванного напряжения, а выход - с полупроводниковымохладителем, детектор порогового напряжения, вход которого соединен свыходом предварительного усилителя,а выход - с первым входом схемы управления, один выход которой соединенс первым входом дифференциального усилителя мощности, а второй выход соединен с входом блока запоминания,выход которого соединен с вторичнымприбором, вход которого соединен сдатчиком температуры, о т л и ч аю щ е е с я, тем, что, с целью повышения точности и быстродействия, внего введены дифференцирующее устройство и детектор рассогласования,через который вторичный прибор соединен со вторым входом схемы управления,третий вход которой соединен с выходом предварительного усилителя черездифференцирующее устройство.Источники информациипринятые во внимание при экспертизе1, Патент США Ю 3269185,кл. С 01 М 21/50, опублик. 1966.2. Патент Франции Р 2324002,кл. 6 01 И 21/81, опублик. 1977 (прототип)928206 урбако Составител тор В. Бобков Техред М, Рко орректор вес 6/9 Тираж 883ВНИИПИ Государственного комитета Спо делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж, Раушская наб дписн д. М Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектна