Устройство для многоточечного измерения температуры

Устройство для многоточечного измерения температуры

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к измерительной технике и позволяет повысить точность измерений температуры в многоканальных автоматизированных системах, использующих термопары и термометры сопротивления. Устройство содержит произвольное число измерительных каналов, каждый из кото12

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) (51) 4 G 01 К 7 00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

r)O ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ М с ..

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ.(21) 4087057/24-10 (22) 18.07.86 (46) 07.10 ° 88 ° Бюл. У 37 (71) Институт кибернетики им.В.М.Глушкова (72) В.Н.Мамаев (53) 536.5(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

У 934252, кл. G 01 К 7/02, 1980, Авторское свидетельство СССР

1Ф 1068734, кл. G 01 К 7/00. 1982. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ МНОГОТОЧЕЧНОГО

ИЗМЕРЕНИЯ ТЕМПЕРАТУР61 (57) Изобретение относится к измерительной технике и позволяет повысить точность измерений температуры в многоканальных автоматизированных системах, использующих термопары и термометры сопротивления. Устройство содержит произвольное число измерительных каналов, каждый из которых включает в себя термометр сопро- тивления 1 или термопару 2, постоянный резистор 3, включенный последовательно с термометром сопротивления, -и токовые 4 и потенциальные 5 управляемые ключи, блок 6 переключения каналов, источник 7 постоянного напряжения, источник 8 постоянного тока,, дополнительный управляемьей ключ

9, постоянные резисторы 10-13, дифференциальный усилитель 14 и блок управления 15. Блок управления 15 выдает управляющие импульсы и контролирует состояние соединигельных цепей, фиксируя наличие обрыва или короткого замыкания проводов. Кроме того, в устройстве контролируется тип подключенного датчика и коэффициент преобразования всего измерительного тракта. 2 ил.

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в системах многоточечного измерения температуры с применением термомет:ров сопротивления и термопар.

Цжеью изобретения являетСя повышение точности измерений.

На фиг.! приведена структурная схема предложенного устро!:«. .твае на фиг.2 — структурная схема блока управленияо

Устройство содержит произвольное число измерительных каналов., каждый из которых включает в себя термометр сопротивления или термапару 2 (на чертеже дпя простоты изображено два измерительньех канала} постоянный зистор 3, включенный в кажцом измери- 2; тельном канале последовательно с тер.— мометром 1 сопротивления, и токовые

4 и потенциальные 5 управляемые ключи,. блок 6 переключения каналов, источник г7 постоянного напряжения (ЗДС), источ 25 ник 8 постоянного тока, дополнительный управляемый ключ 9, постоянные резисторы 10-13, дифференциальный усилитель 14 и блок 15 управления, Блок 15 управления (фиг.2) содер- 3п жит логическую схему ИЛИ 16„ два входа которой соединены с выводами ре-зисторов 12 и 13, à ее выход соединен со схемой компараторов 17, генератор 18 импульсов, выход которого подключен к одному из входов логической схемы И 19 второй вход которой соединен с выходом схемы компараторов

Е7, инвертор 20, выход которого подключен к управляющему электроду клю- @> ча 9.

В качестве блока 6 переключения каналов может быть использован счетчик с мультиплексором.„ выходы которого подключаются к управляющим электродам ключей 4 и 5.

Устройство работает следующим образоме

В первом цикле измерения импульс с выхода генератора 18 поступает на блок 6 переключения каналов и своим передним фронтом подключает заданный измерительный канал к усилителю 14, на выходе которого появится напряжение U равное

Бв

К °

R +В +R в о sx где о — напряжение, поступающее с измерительной диагонали мостовой схемы, образованной постоянными резисторами !2 и 13, образцовым постоянным резистором 3 и термометром сопротивления 1;

К вЂ” коэффициент усиления усилителя;

Я вЂ” сопротивление измерительной диагонали мостовой схемы;

К, — сопротивление образцового постоянного резистора 11;

В „ — входное сопротивление усилителя 14. (Величина сопротивления резистора

10, включенного для симметрии входных цепей усилителя 4,ó÷òåíà в приведенной формуле в сопротивлении резистора 11) .

0дновременно по этому же сигналу в блоке 15 производится оценка обрыва илч короткого замыкания токовых цепей подключенного термометра сопротивления. В этом случае ток источника

35

14289

7 протекает через резисторы 12 н 13, токовые ключи 4, термометр 1 сопротивления и постоянный резистор 3. В случае обрыва одной или обеих токовых цепей на входах блока 15 появится напряжение, практически равное напряжению источника 7, которое через .схему

ИЛИ 1б поступает на вход схемы компаратор 17 и далее на вход схемы 10

И 19.

Во втором цикле измерения по заднему фронту импульса, поступающего через инвертор 20, открывается ключ 9.

В результате замыкается цепь источни-.."5 ка 8 через постоянный резистор 11 и на выходе усилителя 14 появится напряжение 11, равное

U,= (и +U.)"К ° где 11 - H I, — падение напряжения на резисторе 11 от протекания по нему постоянного тока I источника 8.

Измеряемая температура связана с напряжением U линейной зависимостью, при этом указанное напряжение определяется по результатам двух циклов измерения по формуле

1 U+U

U (4 ц ) в 2 К„o 4 -Ц Rex где К„= =К

Оо Rð+ о +

Как видно из выражения для К„, если в потенциальных цепях был обрыв, то 2 †ʄ- О. При коротком замыкании потенциальных цепей величи- 40 на К1, будет превышать значение для исправных цепей, равное вх

К о bx

Таким образом, условие обрыва или 45 короткого замыкания цепей можно; записать следующим образом:

K ° 1 ьх

) К „) 0 а 1 Вх

Тип подключенного датчика темпера- 50 туры {термометр сопротивления или термопара) определяется по величине сопротивления H, которое рассчитывается по формуле

1 ах (К Kn )

55 к„

Измерение температуры с использованием термопары осуществляется аналогичным образом. Выражения для U u U остаются верными и для термопары, с той лишь. разницей, что напряжение

U — э.д.с термопары, соответствующая измеряемой температуре.

Все приведенные расчетные операции могут быть реализованы с помощью микро вЂ Э с аналого-цифровым преобра" зователем, подключаемым к выходу усилителя 14, Формула изобретения

Устройство для многоточечного измерения температуры, содержащее термометры сопротивления и термопары, подключейные через токовые и потенциальные управляемые ключи к входам измерительного блока, источник постоянного напряжения, потенциальная шина которого соединена с первыми выводами двух постоянных резисторов, источник постоянного тока, дополнительный управляемый ключ, образцовый резистор, блок переключения йзмерительных каналов, выходы которого соединены с управляющими входами ключей, а

его вход подключен к первому выходу блока управления, второй выход которого соединен с управляющим входом дополнительного ключа, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью повышения точности измерений, в нем в каж": дом измерительном канале последовательно с термометром сопротивления включен дополнительно введенный по .. стоянный резистор, а измерительный блок выполнен по схеме дифференциального усилителя, причем общий вывод термометров сопротивления и дополнительных постоянных резисторов соединен с нулевой шиной источника постоянного напряжения и дифференциального усилителя; а их раздельные выводы через токовые управляемые ключи соединены с вторыми выводами первых двух постоянных резисторов и входами блока управления и непосредственно— с входами потенциальных ключей, выходы которых вместе с выходами потенциальных ключей, соединенных с выводами термопар, попарно объединены и соединены через образцовый постоян-. ный резистор, параллельно которому через дополнительный управляемый ключ включен источник постоянного тока, и дополнительно введенный сим-. метрирующий постоянный резистор соответственно с первым и вторым входами дифференциального усилителя.

1428942

Составитель В,Голубев

Техред М.Дидык, Корректор С.Шекмар

Редактор А.Шандор

Заказ 5114/37

Тираж 607 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4