Многоканальное устройство для измерения температуры

Многоканальное устройство для измерения температуры

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

МНОГОКАНАЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ, содержащее трехлроводный коммутатор, состоящий из токовых и потенциальных ключей, измерительный блок, первый вход которого через резистор сравнения соединен с входом первого ключа, выход которого подключен к первоглу выводу источника тока, соединенному через второй ключ с первым выходом коммутатора, второй и третий выходы которого соответственно соединены с входами третьего и четвертого ключей, соединенными с вторым и третьим входами измерительного блока, термопреобразователй сопротивления первые токовые и потенциальные вьшоды подключены к соответствующим токовым и потенциальным ключам коммутатора, а вторые токовые выводы подключены к входу первого ключа, термозлектрические преобразователи , первые выходы которых соединены соответственно с токовыми ключами коммутатора, блок переключения каналов , выходы которого соединены с управляющими входами коммутатора и зходом блока управления, выходы которого подключены к управляющим входам ключей, и ограничительный резистор, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности и быстродействия устройства , в него введены дополнительный ограничительный резистор, дешифратор, а коммутатор снабжен дополнительными ключами, входы которых соединены с вторыми вьгеоi дами термозлекрических преобразователей, а выходы подключены к входу первого (О ключа, соединенному с дополнительным входом измерительного блока, первый вход которого соединен с земляной шиной и вторым выводом источника тока, а второй и третий входы соответственно соединены с входами дешифратора, выход которого подключен к блоку управления, при этом первые выводы ограничительных резисторюв подключены к источнику питания устройста ва, а вторые выводь соответственно под члю00 . чены к выходам третьего и четЬертого клю чей. со 4

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

G 01 К 7/00

r-

* T

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ " :-.

К ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3494071/18-10 (22) 27.09.82 (46) 23.01.84. Бюл. N 3 (72) В. А. Никитин, В. С. Дворников, Г. M. Полякова и В. Н. Васильев (53) 536.53 (088.8) (56) 1. Патент Великобритании У 1204151, кл. G 1 й, опублик. 1976.

2. Авторское свидетельство СССР по заявке N 2991671/18 10, кл. G 01 К 7/02, 1980. (54) (57) МНОГОКАНАЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО

ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ, содержащее трехпроводный коммутатор, состоящий из токовых и потенциальных ключей, измерительный блок, первый вход которого через резистор сравнения соединен с входом первого ключа, выход которого подключен к первому выводу источника тока, соединенному через второй ключ с первым выходом коммутатора, второй и третий выходы которого соответственно соединены с входами третьего и четвертого ключей, соединенными с вторым и третьим входами измерительного блока, термопреобразователи сопротивления, первые токовые и потенциальные выводы . подключены к соответствующим токовым и потенциальным ключам коммутатора, а вторые токовые выводы подключены к вхо„„SU 1 8734 А ду первого ключа, термоэлектрические преобразователи, первые выходы которых соединены соответственно с токовыми ключами коммутатора, блок переключения каналов, выходы которого соединены с управляющими входами коммутатора и входом блока управления, выходы которого подключены к управляющим входам ключей, и ограничительный резистор, о т л и ч аю щ е е с я тем, что, с целью повышения надежности и быстродействия устройства, в него введены дополнительный ограничительный резистор, дешифратор, а коммутатор снабжен дополнительными ключами, входы которых соединены с вторыми выводами термоэлекрических преобразователей, а выходы подключены к входу первого ключа, соединенному с дополнительным входом измерительного блока, первый вход которого соединен с земляной шиной и вторым выводом источника тока, а второй и третий входы соответственно соединены с входами дешифратора, выход которого подключен к блоку управления. при этом первые выводы ограничительных резисторов подключены к источнику питания устройства, а вторые выводы соответственно под:лю.чены к выходам третьего и четвертого ключей.

1068734

Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано в многоканальных устройствах для измерения температуры с помощью термопреобразователей сопротивления и термоэлектрических преобра- зователей.

Известно многоканальное устройство для измерения температуры, содержащее термопреобразователи сопротивления, коммутатор, источник тока, резистор сравнения и усили- 10 тель (1) .

Недостатком устройства является его невысокая надежность и невозможность автоматизации процесса измерения при работе устройства с различными типами термопреобразователей.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является многоканальное устройство для измерения температуры, содер жащее трехпроводный коммутатор, состоящий из токовых и потенциальных ключей, измерительный блок, первый вход которого через резистор сравнения соединен с входом первого ключа, выход которого подключен к первому выводу источника тока, соединенному через второй ключ с первым выходом коммутатора, второй и третий выходы которого соответственно соединены с входами третьего и четвертого ключей, соединенными с вторым и третьим входами измерительного блока, термопреобразователи сопротивления, первые токовые и потенциальные выводы которых подключены к соответствующим токовым и потенциальным ключам коммутатора, а вторые токовые выводы подключены к входу первого ключа, термоэлектрические преобразователи, первые выходы которых соединены соответственно с токовыми ключами коммутатора, блок переключения каналов, выходы которого соединены с управляющими. входами коммутатора и

40 входом блока управления, выходы которого подключены к управляющим входам ключей, и ограничительный резистор (2).

Недостатком известного устройства является его невысокая надежность в, аварийных режимах, а именно, если нарушается изоляция термопреобразователя сопротивления и его чувствительный элемент касается токопроводящего корпуса изделия, температура которого измеряется и на котором располагаются также термоэлектрические преобразователи, то цепь источника тока при анализе типа подключенного термопреобразователя замыкается через термоэлектрический преобразователь, корпус изделия и через 55 общий провод термопреобразователей сопротивления. В этом случае термоэлектрический преобразователь определяется как термопреобразователь сопротивления и результат измерения оказывается недостоверным. Кроме того, анализ целостности цели термопреобразователя и его типа проводится в два такта, что снижает быстродействие устройства.

Цель изобретения — повышение надежности и быстродействия устройства.

Поставленная цель достигается тем, что в многоканальное устройство для измерения температуры, содержащее трехлроводный коммутатор, состоящий из токовых и потенциальных ключей, измерительный блок, первый вход которого через резистор сравнения соединен с входом первого ключа, выход которого подключен к первому выводу источника тока, сеединенному через второй ключ с первым выходом коммутатора, второй и третий выходы которого соответственно соединены с входами третьего и четвертого ключей, соединенными с вторым и третьим входами измерительного блока, термопреобразователи сопротивления, первые токовые и потенциальные выводы которых подключены к соответствующим токовым и потенциальным ключам коммутатора, а вторые токовые выводы подключены к входу первого ключа, термоэлектрические преобразователи, первые выходы которых соединены соответственно с токовыми ключами коммутатора, блок переключения каналов, выходы которого соединены с управляющими входами коммутатора и входом блока управления, выходы которого подключены к управляющим входам ключей, и ограничительный резистор, введены дополнительный ограничительный резистор, дешифратор, а коммутатор снабжен дополнительными ключами, входы которых соединены с вторыми выводами термоэлектрических преобразователей, а выходы подключены к входу первого ключа, соединенному с дополнительным входом измерительного блока, первый вход которого соединен с земляной шиной и вторым выводом источника тока, а второй и третий входы соответственно соединены с входами дешифратора, выход которого ,подключен к блоку управления, при этом первые выводы ограничительных резисторов подключены к источнику питания устройства, а вторые выводы соответственно подключены к выходам третьего и четвертого ключей.

На чертеже представлена функциональная схема предлагаемого устройства.

Устройство может . содержать неограниченное число термопреобразователей различного типа. Для простоты на чертеже приведена схема рехканального устройства, з 1068734 4

Устройство содержит термопреобразователь тивления и через резистор сравнения замы1 сопротивления, термоэлектрические преоб- кается на общую точку питания устройства. раэователи 2, коммутатор, состоящий из На выходе блока управления появляется токовых и потенциальных управляемых клю- сигнал, указывающий на подключение к вхочей 3 и дополнительных ключей 4, источник 5 ду устройства термопреобразователя сопротив5 тока, резистор 6, сравнения, измерительный пения; а на входы измерительного блока 7 блок 7, блок 8 переключения каналов, блок поступают напряжения

9 управления, первый ключ 10, второй ключ

11, ограничительные резисторы 12 и 13, тре- U„= 3 (@А b t)+ a. тий и. четвертый ключи 14 и 15 и дешифра- 1О тор 16. 4= с М -

Устройство работает следующим образом.

Сигнал подключения очередного термопреобразователя вырабатывается блоком 8 переключения каналов и поступает на управляющие входы соответствующих ключей коммутатора и на вход блока 9 управления. Блок

9 управления вырабатывает сигнал, соответствующий анализу обрыва цепей термопреобразователей и анализу типа пОдключенного термопреобразователя, который поступает на ключи 14 и 15 и открывает их, а ключи

10 и 11 закрывает, В зависимости от типа подключенного термопреобразователя цепь тока от источника питания устройства Е до общей точки замыкается по-разному. В том случае, если к коммутатору подключен термопреобразователь 1 сопротивления, цепь тока иетвчника питания устройства Е прохо30 дит через ограничительные резисторы 12 и 13, ключи 14 и 15, потенциальные ключи 3 коммутатора, линию связи, термопреобразователь

1 сопротивления и через резистор сравнения

11 замыкается на общую точку питания. В этом случае со второго и третьего выходов. коммутатора на входы дешифратора 16 поступают сигналы, соответствующие по уровню логическим нулям, так как отношение ве личины сопротивлений ограничительных резисторов к суммарному сопротивлению в токо40 вых цепях термопреобразователя выбрано таким образом, что падение напряжения на термопреобраэователе не превышает уровня логического нуля для дешифратора 16, на входах которого появляется код "00", соответствующий подключению термопреобразователя сопротивления. Сигчал с выхода дешифратора 16, соответствующий подключению термопреобразователя сопротивления, поступает на вход блока 9 управления и по окончании сигнала анализа устанавливают его в положение, в котором включается ключ 11, а ключи 14 и 15 выключаются. В этом случае ток от.первого (положительного) вывода источника 5 тока протекает через ключ 11, токовый ключ 3 коммутатора, термопреобразователь 1 сбпротивления, общий провод термопреобразователей сопрогде Э вЂ” ток источника 5 тока; — начальное сопротивление термопреобразователя; — температурный коэффициент; — измеряемая температура; е — величина сопротивления резистора сравнения;

Rg — величина сопротивления одного провода линии, соединяющего тсрмолреобразователь с входом ключей коммутатора.

На выходе измерительного блока 7 появляется напряжение U „, пропорциональное р разности напряжений 04 и 0< которое при соответствующем подборе величины сопротивления резистора +p)4 R 1 пропорционально измеряемой температуре ! 1ЬКХ =04-02- ЯОЕ

Если же на вход коммутатора подключен

r термоэлектрический преобразователь 2, то цель тока источника питания устройства. Е проходит только через ограничительное сопротивление 12, ключ 14, потенциальный ключ 3 коммутатора, термоэлектрический преобразователь 2, дополнительный ключ 4 коммутатора и через резистор сравнения замыкается на общую точку питания. В этом случае с выходов потенциальных полюсов коммутатора 3 на входы дешифратора 16 поступает код "01", так как отсутствует провод, соединяющий третий выход коммутатора с термопреобразователем, и на этом выходе появляется сигнал, соответствующий по уровню логической единице. Сигнал с второго выхода дешифратора 16, соответ-. ствующий подключению термоэлектрического преобразователя на вход блок" 9 управления, по окончании сигнала анализа устанавливает его в положение, в котором включается ключ 10 и выключаются ключи 14 и 15. В этом случае ток or источника 5 тока протекает через ключ 10 и через резистор сравнения замыкается на общую точку питания устройства. На выходе блока управления появляется сигнал, соответствующий подключению термоэлектрического пре1068734

ВНИИПИ Заказ 11450/35 Тираж 82Ъ Подписное

Филиал ППП "Патент", г, Ужгород, ул.Проектная,4 образователя, а на входы измерительного блока 7 поступают напряжения где Е 4) — ЭДС, термоэлектрического преобразователя, На выходе измерительного блока 7 появляется напряжение . вцик, пропорциональное разности напряжений Uq и Ц и, соот,ветственно, измеряемой температуре

В том случае, если происходит обрыв целей термопреобраэователей, цепи источника питания устройства Е оказываются разомкнутыми, и с выходов коммутатора 3 на входы дешифратора 16 поступает код "11".

Сигнал с выходов дешифратора 16 поступает на входы блока 9 управления и устанавливает его в положение, соответствуюшее "обрыву" цепей термопреобраэователей.

Введение в предлагаемое устройство новых элементов — ограничительного резис. тора, дешифратора и дополнительный ключей, а также новые связи между. элементами предлагаемого устройства выгодно отличают его от известного так как позволяют исключить неправильное определение типа подключенного термопреобразователя в аварииных ситуациях при резком уменьшении сопротивления изоляции термопреобразователей сопротивления и примерно в два,раза повысить его быстродействие.

Быстродействие повышается за счет того, что в предлагаемом устройстве анализ целостности цепей термопреобразователей и типа подключенного те рмолреобразова геля происходит за один такт, в то время как в известном устройстве такой же анализ производится в два такта.