Многоканальное устройство для измерения температуры Советский патент 1984 года по МПК G01K7/00 

11 Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано в многоканальных устройствах для измерени температуры с помощью термопреобразовател сопротивления и термоэлектрических нреобра зователей. Известно многоканальное устройство для измерения температуры, содержащее термопреобразователи сопротивления, коммутатор, источник тока, резистор сравнения и усилитель 1. Недостатком устройства является его невы сокая надежность и невозможность автоматизации процесса измерения при работе устрой ства с различными типами термопреобразователей. Наиболее близким к изобретению по технической сущности является многоканальное устройство для измерения температуры, соде жащее трехпроводный коммутатор, состояишй из токовых и потенциальных ключей, измери тельный блок, первый вход которого через резистор сравнения соединен с йходрм перво го 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 ком мутатора, а вторые токовые выводы подклю чены 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 2, Недо(д-атком известного устройства является его невысокая надежность в. аварийных режимах, а именно, если нарущается 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 общий провод термопреобразователей сопротивления. В этом случае термоэлектрический преобразователь определяется как термопреоб 4 разователь сопротивления и результат измерения оказывается недостоверным. Кроме Лэго, анализ целостности цепи 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 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 вьгеоду источника тока, свединенному 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, деишфратор, 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 выводь соответственно подключены к выхода м третьего и четвертого ключей. На чертеже представлена ф)шкциональная схема предлагаемого устройства. Устройство может содержать неограниченное число термопреобразователей различного тапа. Для простоты на чертеже приведена схема трехканального устройства.

3 10687344

Устройство содержит термопреобразовательтивления и через резистор сравнения замы1 сопротивления, термоэлектрические преоб-кается на обшую точку питания устройства,

разователи 2, коммутатор, состоящий изНа выходе блока управления появляется

токовых и потенциальных управляемых клю-сигнал, указывающий на подключение к вхочей 3 и дополнительных ключей 4, источник5 У устройства термопреобразователя сопротив5 тока, резистор 6. сравнения, измерительныйления,- а на входы измерительного блока 7

блок 7, блок 8 переключения каналов, блокпоступают напряжения 5 управления, первый ключ 10, второй ключ

11, ограничительные резисторы 12 и 13, тре-Ui OLRoC -oltVCA

тий и. четвертый ключи 14 и 15 и дешифра-10

тор 16.игОС5с« 5 Л J 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 9управления вырабатывает сигнал, соответствующий анализу обрыва цепей термопреобразователей и анализу типа подключенного термопреобразователя, который поступает на ключи 14 и 15 и открывает их, а ключи 10и 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 проходит через ограничительные резисторы 12 и 13, ключи 14 и 15, потенциальные ключи 3 ком мутатора, линию связи термопреобразователь 1 сопротивления и через резистор сравнения 11замыкается на общую точку питания. В этом случае со второго и третьего выходов коммутатора на входы дещифратора 16 поступают сигналы, соответствующие по уров ню логическим нулям, так как отнощение н личины сопротивлений ограничительных резис торов к суммарному сопротивлению в токовых цепях термопреобразователя выбрано таким образом, что падение напряжения на термопреобразователе не п евыщает уровня логического нуля для дещифратора 16, на входах которого появляется код О0 соответствующий подключению термопреобразователя сопротивления. Сигнал с выхода дешифратора 16, соответствзЬощий 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 сопротивления, общий провод термопреобразователей сопро-. где 3 - ток источника 5 тока; - начальное сопротивление термопреобразователя;aL - температурный коэффициент; t - измеряемая температура; 2j,p - величина сопротивления резистора сравнения; S - величина сопротивления одного провода линии, соединяющего термопреобразователь с входом ключей коммутатора. На выходе измерительного блока 7 появляется напряжение Uatty . пропорциональное р разности напряжений Ид и Uj , которое при соответствующем пояборе величины сопротивления резистора .CSctrl o) пропорционально измеряемой температуре L4bix U -Ui oteot Если же на вход коммутатора подключен термоэлектрический преобразователь 2, то цепь 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, соответствующий 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 ток от 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 пре

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