Prosty klucz tranzystorowy umożliwia wykrycie usterki termopary

8_got

Termoelementy i ich przewody często ulegają zwarciom lub przerwom, a tym samym odcięciu od obwodu pomiarowego.
Jednak bardzo trudno jest odróżnić normalny sygnał czujnika temperatury, który jest rzędu miliwoltów (mV) od otwartego lub zwartego obwodu termopary, który przy uszkodzeniu może generować bardzo podobny sygnał.
Konwencjonalne rozwiązania tego problemu wykorzystują koncepcje generowania sygnałów tonalnych i mierzenia charakterystyk ich odbicia lub układy źródeł prądowych.
Może to okazać się kosztowne, szczególnie w tanich zastosowaniach, takich jak projekty motoryzacyjne.
Układ pokazany na rysunku 1 pokazuje tanie rozwiązanie oparte na kluczu tranzystorowym (Q1).
W trybie normalnym tranzystor jest zamknięty (wyłączony), a sygnał z termopary jest wzmacniany przez wzmacniacz różnicowy zbudowany na bazie układu U1.
Mikrokontroler okresowo testuje obwód pod kątem otwarcia (przerwy) przez chwilowe włączenie tranzystora Q1 i monitorowanie (pomiar) sygnału wyjściowego wzmacniacza.
Gdy tranzystor Q1 zostaje włączony w normalnych warunkach, tzn. przy działającym (sprawnym) termoelemencie, zostaje przyłożone do niego ustalone (o zadanej wartości) napięcie stałe (określone przez rezystory R10, R4 i R5).
Powstały prąd przepływający przez rezystancję termopary wytwarza dodatkowy sygnał różnicowy na jej zaciskach.
To z kolei powoduje niewielki wzrost napięcia na wyjściu wzmacniacza U1 (w porównaniu do stanu, w którym tranzystor Q1 jest wyłączony). Jeśli tranzystor Q1 zostanie włączony w warunkach zwarcia na zaciskach wejściowych wzmacniacza termopary, sygnał wyjściowy wzmacniacza U1 w ogóle się nie zmienia (w porównaniu do stanu wyłączenia tranzystora Q1).
W warunkach rozwarcia obwodu termopary, wzmacniacz U1 automatycznie zostaje skonfigurowany, jako bufor o wzmocnieniu równym jeden.
W związku z tym na wyjściu U1 pojawia się wzrost napięcia o kilka woltów, który jest teraz buforem o wzmocnieniu równym jedności (określanym przez R4, R5 i R1).
Mikrokontroler rozpoznaje ten wzrost napięcia o kilka woltów (w porównaniu do stanu wyłączenia tranzystora Q1) do poprawnego wykrycia rozwarcia (uszkodzenia) obwodu termopary.
Diody D3, D4 i kolejne umożliwiają sterowanie kilkoma termoelementami za pomocą jednego obwodu.
Rezystory R1 i R2 chronią wejścia U1 przed przypadkowym zwarciem przewodów termopary do dodatniej linii zasilającej, co jest możliwe w zastosowaniach motoryzacyjnych i można je pominąć, jeśli nie jest to wymagane w twoim układzie.
Podsumowując, przełączanie tranzystora Q1 powoduje niewielki wzrost, brak zmian lub duży wzrost napięcia na wyjściu U1, w zależności od tego, czy termopara odpowiednio jest sprawna, zwarta lub rozwarta, umożliwiając mikrokontrolerowi wykrycie tego stanu.

Autor: Vishwas Vaidy (Indie)

Komentarze z Facebooka

Komentarze obecnie - OFF.