Przedmiotem wynalazku jest układ do wielopunktowego pomiaru temperatury znajdujący zastosowanie w przekształtnikach energoelektronicznych gdzie konieczne jest zabezpieczenie przed wzr ostem temperatury złącza półprzewodnikowego powyżej dopuszczalnego poziomu określanego przez producenta elementu. Pomiar temperatury w urządzeniu powinien być realizowany w taki sposób aby w dostatecznie krótkim czasie wykryć nadmierny wzrost temperatury na każdym z modułów składowych energoelektronicznych przekształtnika.The subject of the invention is a system for multi-point temperature measurement, which is used in power electronic converters, where it is necessary to protect the semiconductor junction temperature from rising above the permissible level specified by the component manufacturer. Temperature measurement in the device should be carried out in such a way as to detect excessive temperature rise on each of the converter's power electronics components in a sufficiently short time.
Znany jest z PL190473B1 układ do pomiaru temperatury składający się z wielu termistorów oraz sposób obliczenia temperatury termistora przez porównanie czasów ładowania kondensatora zasilanego przez przełączane obwody termistorów oraz ładowania kondensatora przez obwód rezystora wzorcowego.There is known from PL190473B1 a temperature measuring system consisting of a plurality of thermistors and a method of calculating the temperature of a thermistor by comparing the charging times of a capacitor powered by switched thermistor circuits and the charging of a capacitor by a standard resistor circuit.
Dwa podobne do siebie układy do wielopunktowego pomiaru temperatury zaprezentowano w książkach R. F. Graf - Encyklopedia of Electronic Circuits vol.III str. 630 (wydawnictwo TAB books 1990) oraz R.F.Graf, W.Sheets - Encyklopedia of Electronic Circuits vol.VI str. 634 (wydawnictwo McGraw-Hill/TAB Electronix 1996) są to przedruki odpowiednio z: noty aplikacyjnej Silictronix Integr ated Circuits Data Book 1988 oraz czasopisma Popular Electronics 6/95 © Gernsback Publications Inc. Układ z Silictronix bazuje na różnicowym multiplekserze DG409 przełączającym sygnały z czterech termopar, na wyjściu multipleksera znajduje się wzmacniacz pomiarowy porównujący otrzymane s ygnały zwartością referencyjną odpowiadającą temperaturze odniesienia. Układ z Popular Electronics wykorzystuje multiplekser 4051 oraz osiem czujników temperatury LM335, wyjście z multipleksera zostaje podane na wejście 8-bitowego przetwornika analogowo-cyfrowego ADC0831 a z niego do szyny cyfrowej.Two similar systems for multi-point temperature measurement are presented in the books RF Graf - Encyclopedia of Electronic Circuits vol. III p. 630 (TAB books 1990) and RFGraf, W. Sheets - Encyclopedia of Electronic Circuits vol. VI p. 634 ( McGraw-Hill / TAB Electronix 1996) reprints from Silictronix Integration ated Circuits Data Book 1988 Application Note and Popular Electronics 6/95 © Gernsback Publications Inc. The system with Silictronix is based on a DG409 differential multiplexer switching signals from four thermocouples, on the output of the multiplexer there is an measuring amplifier comparing the obtained signals with a reference value corresponding to the reference temperature. The system from Popular Electronics uses the 4051 multiplexer and eight LM335 temperature sensors, the output from the multiplexer is fed to the input of the 8-bit ADC0831 analog-to-digital converter and from it to the digital bus.
Znany ze zgłoszenia patentowego GB934654 układ do pomiaru temperatury składający się z wielu gałęzi złożonych z termistorów i rezystorów wzorcowych wstępnie ustalających punkt pracy tranzystora jednego lub dwóch tranzystorów, pozwala to na wykrycie przekroczenia ustalonej maksymalnej temperatury w jednym z mierzonych punktów.The temperature measurement system known from the patent application GB934654, consisting of many branches composed of thermistors and standard resistors that pre-set the operating point of the transistor of one or two transistors, allows to detect the exceeding of the set maximum temperature in one of the measured points.
Układ do wielopunktowego pomiaru temperatury zwłaszcza w przekształtnikach energoelektronicznych składający się ze znanych elementów elektronicznych według wynalazku charakteryzuje się tym, że jedno z wyprowadzeń każdego z n-liczby (gdzie n jest dodatnią liczbą całkowitą > 2) czujników temperatury z wyjściami napięciowymi jest przyłączone do jednego wejścia nieodwracającego n-liczby wzmacniaczy operacyjnych, wyjście każdego ze wzmacniaczy połączone jest z anodą jednej z n-liczby diod, wejścia odwracające wzmacniaczy są połączone ze sobą oraz ze wszystkimi katodami n-liczby diod w punkcie dodatniego potencjału napięcia wyjściowego, zacisk ujemny napięcia wyjściowego oraz zaciski ujemne napięć z wyjść czujników są połączone z masą.The system for multi-point temperature measurement, especially in power electronic converters, consisting of known electronic components according to the invention, is characterized in that one of the leads of each n-number (where n is a positive integer> 2) of temperature sensors with voltage outputs is connected to one input non-inverting n-number operational amplifiers, the output of each amplifier is connected to the anode of one of the n-number diodes, the inverting inputs of the amplifiers are connected to each other and to all cathodes of the n-number of diodes at the point of the positive potential of the output voltage, the negative terminal of the output voltage and the terminals negative voltages from the sensor outputs are connected to ground.
Wykorzystanie układu według wynalazku pozwala na uzyskanie pomiaru zawsze najwyższej wartości temperatury w sposób ciągły z dowolnej liczby punktów pomiarowych. Układ może być łatwo rozbudowywany w zależności od liczby punktów w których temperatura jest mierzona. Wejścia odwr acające są podłączony do katod diod wyjściowych co zapewnia kompensację spadków napięć na diodach. Wzmacniacze operacyjne pracują w układzie nieodwracającym o wzmocnieniu równym jeden.Using the system according to the invention makes it possible to measure the highest temperature value continuously from any number of measuring points. The system can be easily expanded depending on the number of points at which the temperature is measured. The inverting inputs are connected to the cathodes of the output diodes, which ensures compensation of voltage drops on the diodes. The operational amplifiers operate in a non-inverting circuit with a gain of one.
Przedmiot wynalazku przedstawiony został bliżej w przykładzie wykonania i na rysunku (Fig. 1), na którym został przedstawiony schemat ideowy układu pomiaru temperatury dla n-liczby punktów.The subject of the invention is presented in more detail in the embodiment and in the drawing (Fig. 1), which shows a schematic diagram of the temperature measurement system for an n-number of points.
Jedno z wyprowadzeń każdego z n-liczby (gdzie n jest dodatnią liczbą całkowitą > 2) czujników temperatury z wyjściami napięciowymi (T1, T2, Tn) jest przyłączone do jednego wejścia nieodwracającego n-liczby wzmacniaczy operacyjnych (W1, W2, Wn), wyjście każdego ze wzmacniaczy połączone jest z anodą jednej z n-liczby diod (D1, D2, Dn), wejścia odwracające wzmacniaczy (W1, W2, Wn) są połączone ze sobą oraz ze wszystkimi katodami n-liczby diod (D1, D2, Dn) w punkcie dodatniego potencjału napięcia wyjściowego (Uwyj), zacisk ujemny napięcia wyjściowego (Uwyj) oraz zaciski ujemne napięć z wyjść czujników (Ut1, Ut2, Utn) są połączone z masą.One of the leads of each of the n-number (where n is a positive integer> 2) of temperature sensors with voltage outputs (T1, T2, Tn) is connected to one non-inverting n-number input of operational amplifiers (W1, W2, Wn), output each of the amplifiers is connected to the anode of one of the n-number diodes (D1, D2, Dn), the inverting inputs of the amplifiers (W1, W2, Wn) are connected to each other and to all cathodes of the n-number of diodes (D1, D2, Dn) at the point of the positive potential of the output voltage (Uwyj), the negative terminal of the output voltage (Uwyj) and the negative terminals of the voltage from the sensor outputs (Ut1, Ut2, Utn) are connected to the ground.