Устройство для многоканального измерения температуры

Устройство для многоканального измерения температуры

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение касается температурных измерений и позволяет повысить точность измерений и надежность устройства. Ключи 5.1, 6.1 соединяют потенциальные выводы термопреобразователя 1 со входом измерительного усилителя 11 и цепочкой эталонных резисторов 8.1-8.4, подключенной ко второму источнику питания и второму коммутатору 7. Ключи 5.2, 6.2 подключают термоэлектрический преобразователь (ТЭП) 2. Блок управления 10 управляет работой переключателя каналов 3 и коммутатором 7, устанавливая величину требуемого компенсирующего напряжения, и осуществляет контроль целостности цепей термопреобразователя и ТЭП. 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК. (51)5 G 01 K 7/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н А ВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ HOMHTFÒ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЬЗТИЯМ

IlPH УНТ СССР

1 (21) 4358187/ 24-10 (22) 19.11.87 (46) 15.06.90. Бюл. Р 22 (71) Институт".кибернетики им. В,M.Ãëóøêoâà (72) В.Н.Мамаев (53) 536.53(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

Я- 389418, кл. G 01 К 7/02, 1971.

Авторское свидетельство СССР

N - 979892, кл. G 01 К 7/02; 1981.

„.SU» 15 1422

2 (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ МНОГОКАНАЛЬНОГО

ИЗМЕРЕНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ (57) Изобретение касается температурных измерений и позволяет повысить точность измерений и надежность уст"-. ройства. Ключи 5.1, 6.1 соединяют потенциальные выводы термопреобразова-.: теля 1 со входом измерительного усилителя 11 и цепочкой эталонных резисторов 8,1-8.4, подключенной ка второ1571422

1 ДК

1 о( (2) К

U = Е—

Э (3) му источнику питания 12.и второму ком.:мутатору 7. Ключи 5.2, 6.2 подключают термоэлектрический преобразователь ! (ТЭП) 2, Блок управления 10 управляет работой переключателя каналов 3 и

Изобретение относится к температур-, ным измерениями может. быть использовано в системах для многоканального измерения температуры .термопреобразо1 вателями сопротивления и термоэлектри ческими преобразователями.

Цель изобретения — повышение точ, ности измерения и надежности устрой; ства.

На фиг.l показана структурная схе ма устройства, содержащего два измери;тельных канала: (один с термопреобра зователем сопротивления (ТС), другой

: с термоэлектрическим преобразователем (ТЭП); на фиг.2 — структурная схема варианта блока управления.

Устройство содержит термопреобразователь 1 сопротивления, термоэлектрический преобразователь 2, блок 3

1 переключения каналов, ограничительные резисторы 4.1, 4.2, ключи первого коммутатора 5.1, 5.2, 6.1, 6.2, второй коммутатор 7, цепочку эталонных резисторов 8.1, 8.2, 8,3, 8.4, первый источник 9 питания, блок 10 управления, 35 измерительный усилитель 11, второй ( истс1чннк 12 и итания.

Устройство работает следующим об1 ! разом.

Блок 10 управления через блок 3 переключения каналами подключает очередной канал, одновременно по этому сиг" налу в блоке 10 управления производится оценка состояния цепеи термо- . 45 преобразователей, В случае подключения ТС к данному каналу ток от первого источника 9 протекает следующим образом: плюс первого источника 9 .питания, ограничи- 50 тельный резистор 4.1, ТС 1 и через второй токовый вывод ТС на минус первого источника 9 питания. Сигнал с первого ключа 5,1 поступает на цепочку эталонных. резисторов 8.1-8.4 и в

55 блок 10 управления, В исходном состо" янин первый выход второго коммутатора

7 подключен через общий вывод комму- . татора к первому входу измерительнокоммутатором 7, устанавливая величину требуемого компенсирующего напряжения, и осуществляет контроль целостности цепей термопреобразователя и

ТЭП. 2 ил, го усилителя 11. Второй потенциальный вывод ТС через второй ключ коммутатора 6.1 подключен ко второму входу измерительного усилителя 11. К первому входу усилителя 11 приложено напряже-. ние, равное где ИК вЂ” сопротивление ограничительного резистора 4.1;

N — - безразмерная величина;

R — сопротивление ТС при Т =

0 0

=0C1j

R> — сопротивление ТС;

Š— напряжение первого источника 9 питания;

R — сопротивление линии связи.

Это же напряжение поступает на блок 10 управления, Для обеспечения линейной зависимости напряжения от изменения сопротивления ТС, а также для практическо»

ro исключения влияния сопротивления линии связи на измерение необходимо, чтобы сопротивление ограничительного резистора на два, три порядка превышало сопротивление ТС.

Пусть R = R< + ЬК, где бК вЂ” изменение сопротивления при изменении температуры, Ь R «ЖК„R „((МК (И -1 000), тогда выражение (1) можно представить в виде

При этом максимальное влияние линии связи составит О,l, Первый член выражения (2) — это постоянная составляющая, а второй член линейно связан с изменением температуры, Далее с блока 10 управления выдается управляющий код на коммутатор 7 и последовательно с напряжением ТС включается напряжение, равное

71422 6

Блок управления работает следующим образом.

Перед началом работы устройства в

5 каждую ячейку циклического регистра

17, соответствующую данному каналу, записывается тип термопреобразователя в этом канале (ТС или ТЭП), С генератора 21 импульсов поступает импульс на элемент И 13 и элемент И 18.

Импульс с элемента И 13 сбрасывает счетчик 14 и сдвигает циклический регистр на один шаг. На выходе регистра

17 выдается сигнал типа термопреобразователя, который поступает на эле-: мент И 25, И 26 и элемент НЕ 22. СигI нал с первого потенциального ключа

5 ° 1 подключенного канала поступает на элемент И 25. Если в данном кана20 ле включен ТС и в одной иэ токовых цепей ТС есть обрыв, то на выходе элемента И 25 формируется сигнал "Обрыв токовых цепей ТС".

Первый импульс с элемента И 18 по

25 переднему фронту записывает сигнал в схему 19 хранения выборки и усилитель

11, а по заднему фронту импульса с элемента И 18 в счетчик 14 записывается единица и последовательно с сиг30 налом ТС включается напряжение с одного эталонного резистора. Сигнал с усилителя поступает на компаратор 23.

Импульсы с генератора 21 импульсов поступают в счетчик 14 до тех пор, пока выходной сигнал не будет меньше заданной величины. Параллельно про.цессу измерения производится оценка коэффициента преобразования всего измерительного тракта и определение со4ф.стояния потенциальных цепей ТС или . ТЭП. Каждый четный импульс записывает напряжение в схему хранения выборки

20. Это обеспечивается делителем на два 15. В результате на вход схемы 24

45 вычитания поступают сигналы предыдущего и последующего значения измеренного напряжения

E м (4) Вых (1,1+1) (5) 4 Пс тмахс (б) Етмиц 11 о

R „.„— значение сопротивления ТС при минимальной температуре;

R г vaxc значение сопротивления ТС при максимальной температуре.

В случае подключения ТЭП 2 первый источник питания не подключается и

ЭДС ТЭП подключена к входу измерительнаго усилителя 11.

Напряжение с эталонных резисторов подключается, если ЭДС ТЭП превышает пороговый уровень усилителя 11, либо когда необходимо проверить целостность цепей ТЭП 2.

Блок 10 управления (фиг.2) содержит первый элемент И 13, счетчик 14, делитель 15, первый элемент НЕ 16, циклический регистр 17, второй элемент

И 18, две схемы хранения-выборки 19, 20, генератор 21 импульсов, второй элемент НЕ 22, компаратор 23, схему

24 вычитания, третий элемент И 25, четвертый элемент И 26; пятый элемент

И 27 и усилитель 28.

50 (7) 55

Тогда на выходе схемы вычитания появится напряжение, равное, которое поступает на элемент И 26, и в случае, если h U О, формируется сигнал об5 15 где К вЂ”. число эталонных резисторов

I I подключенных к входу измерительного усилителя;

M — число эталонных резисторов, Тогда к входу измерительного усилителя 11 приложено напряжение

Пт-Е â€” +

1 QR

И+1 Ro(N+1) Условием окончания измерения будет:

U сU где U — напряжение, равное падению напряжения на одном эталонном резисторе.

В результате на выходе усилителя

11 с коэффициентом усиления К будет напряжение, равное

Если Rz = R (l+lT), To U s„«AT, где

А = коэффициент преобразования всего измерительного тракта А = К ЕЫ/(N+I).

Сигнал, поступающий в блок 10 управления, позволяет проверить практически все цепи ТС. Обрыв одной из цепей ТС приведет к тому, что в блок

10 управления поступит сигнал, равный нулю, либо неопределенный относительного общего провода, Величина этого сигнала для исправных цепей ТС лежич: в пределах

П=ЕК(+

K ьых1 3 N + 1 R (N+l) М) о вых,1+< g(N+1 + Р (N+1) о

К+1 — — ) M.

1571422

Риа 2

Составитель В.Куликов

Редактор А.Долинич Техред M.Äèäûê Корректор М.Кучерявая

Заказ 1504 Тираж 508 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул, Гагарина, 101 р

ыва пот.нциальной цепи ТС, Напря>кение поступает на усилитель 28, коэффициент передачи которого равен падению напряжения на одном эталонном ре- 5 исторе (в относительных единицах), а выходе усилителя 28 формируется сигнал, равный коэффициенту преобразования всего измерительного тракта

К„ = ЕК /(N U)

Если к,изменяемому каналу подключен ТЭП, процесс измерения выполняет я по тому же алгоритму, с той лишь разницей, что контролируется обрыв фолько потенциальных цепей ТЭП, так как с циклического регистра 17 на элементы И 25 и 26 выдается запрещенный сигнал, а на элемент И 27 — раз-. решающий сигнал. (Формула изобр етения

Устройство для многоканального из ерения температуры, содержащее тероэлектрические преобразователи и ! термопреобразователи сопротивления, каждый из которых подлючен к входам

,первых и вторых ключей первого коммутатора, управляющие входы которого (, соединены с выходами блок а п ер еключения каналов, вход которого соединен с блоком управления, первый источник питания, цепочку последоватеJlbHo сор диненных эталонных резисторов, выводы которых подключены к входам второго коммутатора, управляющие входы которого соединены с выходами блока управления, измерительный усилитель, первый вход которого соединен с выходами вторых ключей, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности измерения и надежности устройства, в него введены ограничи— тельные резисторы и второй источник питания, первый и второй выходы которого соединены с крайними выводами цепочки эталонных резисторов, причем первый вывод первого источника питания соединен через ограничительные резисторы с первыми токовыми выводами термопреобразователей сопротивления, вторые токовые выводы которых соединены с вторым выводом первого источника питания, выходы первых ключей соединены с первым выходом второго источника питания и первым входом блока управления, второй вход которого соединен с выходом измерительного усилителя, второй вход которого соединен с выходом второго коммутатора.