Устройство для измерения температуры Советский патент 1985 года по МПК G01K7/01 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в устройствах для многоточечного измерения температуры с помощью термоэлектрических преобразователей и термопреобразователей сопротивления . Известно устройство для измерения температуры, содержащее термопреобра зователи сопротивления и Термоэлектрические преобразователи, подключен ные через коммутатор на транзисторах к измерительной -цепи Cl 1Это устройстве не обладает требуемой точностью измерения из-за погрешности, вносимой токами проводимости транзисторов. Известно устройство для многоточечного измерения температуры содер жащее термопреобразователи сопротивления и термоэлектрические преобразователи, подключенные через токовые ключи коммутатора к источнику тока и через потенциальные ключи коммутатора к одному из входов суммирующего усилителя, к другому входу которого подключено эталонное сопротивление, и блок переключения каналов, подключенный к управляющим входам ключей коммутатора, а также восемь ключей 23. Это устройство не может обеспечить высокой точности измерения, так как в нем термопреобразователи сопротивления включены по трехпроводной схеме, а у термоэлектрических преобразователей отсутствует схема компенсации термо-ЭДС свободных концов. Наиболее близким к изобретению по технической сущности является уст ройство для измерения температуры, содержащее в каждом измерительном канале термопреобразователь, подключенный к входу трехканального коммутатора на транзисторах, управляющие входы которого соответственно соединены с выходами двух схем И и : источника управляющего сигнала, соединенного с первыми входами схем И, вторые входы которых соединены соответственно с выходом и входом инвертора, схему управления, подключенную к входам инверторов, источник питания, первый вывод которого соединен с общей шиной устройства, источниками управляющего сигнала и блоком измерения, вход которого подключен к вторым выходам коммутаторов, первые и третьи выходы которых соединены между собой СЗ 3. Однако известное устройство не обеспечивает высокой точности измерения при работе с термоэлектрическими преобразователями. Целью изобретения является повышение точности измерения температуры. Поставленная цель достигается тем, что в устройство для измерения температуры, содержащее в каждом измерительном канале термопреобразователь, подключенный к входу трехканального коммутатора на транзисторах, управляющие входы которого соответственно соединены с выходами двух схем И и источника управляющего сигнала, соединенного с первыми входами схем И, вторые входы которых соединены соответственно с выходом и входом инвертора, схему управления, подключенную к входам инверторов, источник питания, первый вывод которого соединен с общей шиной устройства, источниками управляющего сигнала и блоком измерения, вход которого подключен к вторым выходам коммутаторов, первые и третьи выходы которых соединены между собой, введены дополнительный коммутатор, компенсационный термопреобразователь сопротивления, три дополнительных схемы И, два дополнительных инвертора, транзистор и схема ИЛИ, входы которой соединены соответственно с выходами источников управляющего сигнала, а выход соединен с первым входом первой дополнительной схемы И, выход которой через первый дополнительный инвертор подключен к затвору транзистора, включенного между первыми выходами коммутаторов, соединенными с . потенциальным выводом компенсационного термопреобразователя сопротивления, подключенного к входу дополнительного коммутатора,, и вторым выводом источника питания, соединенным с первым и третьим выходами дополнительного коммутатора, второй выход которого подключен к входу измерительного блока, при этом выход схемы управления через второй дополнительный инвертор л непосредственно подключен к-первым входам второй и третьей дополнительных схем И, вторые входы которых соединены с выходом первой дополнительной схемы И, а выходы подключены соответственно к первому и второму.

3

соединенному с третьим, управляющим входам дополнительного коммутатора.

На чертеже приведена схема устройства.

Устройство содержит блок 1 измерения, источник 2 питания, схему 3 управления, первую дополнительную схему И 4, схему ИЛИ 5, транзистор 6, первый дополнительный инвертор 7, л измерительных каналов, каждый из которых включает в себя трехканальньй коммутатор 8 на транзисторах 9-11, две схемы И 12 и 13, инвертор 14, источник 15 управляющего сигнала и термопреобразователь 16 сопротивления или термоэлектрический преобразователь 17, подключенные к входу коммутатора, дополнительный коммутатор 18 на транзисторах 19-21, компенсационный термопреобразователь 22 сопротивления, подключенный к входу дополнительного коммутатора 18, второй дополнительный инвертор 23, две дополнительные схемы И 24 и 25.

Устройство работает следуюпшм образом.

Схема 3 управления вьтолненная, например, на основе генератора импульсов, вырабатывает тактовые импульсы, обеспечивающие двухтактный алгоритм работы устройства, а источник 15 управляющего сигнала вырабатывает сигнал включения одного канала. Схемы И 12 и 13 и инвертор обеспечивают формирование соответствующих сигналов на управляющих входах коммутаторов.

Алгоритм работы устройства зависит от сигнала на втором входе схемы И 4. Если в устройстве используются термоэлектрические преобразователи, то на второй вход схемы И 4 должен подаваться сигнал, соответствующий логической 1, при этом транзистор 6 отключает источник 2 питания от коммутаторов 8, а при использовании термопреобразователей сопротивления - сигнал логического О.

При работе с термопреобразователями сопротивления в первом такте транзисторы 6, 10 и 11 открыты, а транзистор 9 закрыт. Ток от источника 2 тока протекает по цепи: второй вьгеод источника 2 тока, транзистор 6, транзистор 11, выводы термопреобразователя 16 сопротивления, общая

439954

шина 25 устройства, первый вывод источника 2 тока. .При этом на вход блока 1 измерения поступает напряжение IJ:,1 Кд, где I - измерительный ток, -Яд - сопротивление линии связи.

Во втором такте транзисторы 6, 8 и 10 открыты, а транзистор 11 закрыт. Ток от источника 2 тока протекает через термопреобразователь 16 сопро}Q тивления, а на вход блока измерения поступает напряжение (Rд+R(t) , где R(t) - сопротивление термопреобразователя 16, однозначно связанное с измеряемой температурой t. Блок

5 измерения формирует сигнал, пропорциональный разности сигналов (U2-Ui) т.е. пропоргщональный измеряемой температуре.

Термоэлектрические преобразоватеQ ли подключаются к цепи измерения через транзисторы 8 и 10 последовательно с компенсационным термопреобразователем 22 сопротивления, а сигналы, снимаемые с них, складываются, что обеспечивает компенсацию температуры свободных спаев термоэлектрических преобразователей.

В первом такте транзисторы 8 и 19 закрыты, а транзисторы 10, 20 и 21 открыты. Ток от источника 2 тока протекает по цепи: второй вывод источника 2 тока, транзистор 21, выводы термопреобразователя 22, общая шина устройства, первый вывод источника питания. При этом на вход блока измерения поступает напряжение

RAВо втором такте транзисторы 9, 10 и 19 открыты, а транзисторы 19

0 и 21 закрыты. Ток протекает по цепи: второй вьшод источника 2 тока, транзистор 19, термопреобразователь 22, общая шина устройства 25, первый вывод источника 2 тока, а на вход блока измерения поступает напряжение U4.E+iiR|,,(t)+R,, где Е - термо-ЭДС термоэлектрического преобразователя, пропорциональная разности температур рабочего и свободного концов

0 термоэлектрического преобразователя. Блок 2 измерения формирует сигнал U4-Uj E-H R(t).

Компенсационный термопреобразоватепь 22 сопротивления и его ток

5 питания выбираются таким образом, чтобы падение напряжения на нем в заданном диапазоне температур п.олностью соответствовало изменению

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ, содержащее в каждом измерительном канале термопреобразователь, подключенный к входу трехканального коммутатора на транзисторах, управляющие входы которого соответственно соединены с выходами двух схем И и источником управляющего сигнала, соединенного с первыми входами схем И, вторые входы которых соединены соответственно с выходом и входом инвертора, схему управления, подключенную к входам инверторов, источник питания, первый вывод которого соединен с общей шиной устройства, источниками управляющего сигнала и блоком измерения, вход которого подключен к вторым выходам коммутаторов, первые и третьи выходы которых соедийены между собой, отличающееся тем, что, с целью повьшеиия точности измерения температуры, в него введены дополнительный коммутатор, компенсационньй термопреобразователь сопротивления, три дополнительных схемы И, два дополнительных инвертора, транзистор и схема ИЛИ, входы которой соединены соответственно с выходами источников управляющего сигнала, а выход соединен с первым входом первой дополнительной .схемы И, выход которой через первый дополнительный инвертор подключен к затвору транзистоI ра, включенного между первыми выходами коммутаторов, соединенными с посл тенциальным выводом компенсационного термопреобразователя сопротивления, подключенного к входу дополнительного коммутатора, и вторьм выводом источника питания, соединенным с первым и третьим выходами дополнительного коммутатора, второй выход которого подключен к входу измерительного bo со блока, при этом выход схемы управления через второй дополнительный инвертор и непосредственно подключен к первым входам второй и третьей СП дополнительных схем И, вторые входы которых соединены с выходом первой дополнительной схемы И, а выходы подключены соответственно к первому и второму, соединенному с третьим, управляющим входам дополнительного коммутатора.