Устройство для дистанционного измерения температуры Советский патент 1986 года по МПК G01K7/16 

D О

5

иг.1 Изобретение относится к термометрии и предназначено для дистанционного измерения и контроля температуры с использованием двухпроводной линии связи. Цель изобретения - упрощение устройства для дистанционного измерения температуры, а также расширение диапазона измеряемой температуры. На фиг.1 представлена структурная схема предлагаемого устройства; на фиг.2 и 3 - блок управления и диа- граммы его работы. Устройство для дистанционного измерения температуры, содержит источник 1 тока, измеряемый резистор 2, дроссель 3 на сердечнике из материала с прямоугольной петлей гистерезиса, подключенный параллельно терморе зистору, линию связи с сопротивления ми 4 и 5 проводов, подключенную к вы ходу источника тока и терморезистору преобразователь 6 напряжения в код, соединенный с выходом источника тока, блок 7 вычитания, блок 8 индикации и блок 9 управления, .подключенный к источнику тока, преобразователю напряжения в код и блоку вычитания . Устройство для дистанционного измерения температуры работает следующим образом. По команде блока управления включается источник 1 тока. На его выходе появляется стабильный ток, который через сопротивления 4 и 5 проводов линии связи осуществляет перемагничивание сердечника дросселя 3. Шдуктивность намагничивания дросселя 3, вьтолненного на сердечнике из материала с прямоугольной петлей гис терезиса, выбирается такой, чтобы током намагничивания дросселя 3 по сравнению с током источника 1 до момента его насьпцения можно было пренебречь. В зтом случае напряжение на входе преобразователя напряжения в .код до момента насыщения сердечника дросселя 3 и, ) .s. +и„, ток от источника 1; где 1 сопротивления 4 и 5 проводо Ец, RS линии связи; сопротивление терморезистора 2; Ug - начальное значение напряжения на входе преобразователя напряжения в код. Это напряжение по команде блока 9 управления преобразуется в код и поступает в блок 7 вычитания. После насып1ения сердечника дросселя 3 проницаемость магнитного материала сердечника падает, вследствие чего индуктивность дросселя 3 также падает. В результате ток от источника 1 идет через обмотку дросселя 3, минуя герморезистор 2. Если сопротивление обмотки дросселя значительно меньше сопротивления терморезистора, то напряжение на входе преобразователя напряжения в код 6 после насьш1ения сердечника дросселя и i(R + R) + U Напряжение U по команде блока 9 управления преобразуется в код и поступает в блок 7 вычитания. После того, как напряжение U2 поступает в блок вычитания 7, блок 9 управления подает команду на управляющий « вход источника тока I и блока 7 вычитания. В результате источник . 1 тока меняет полярность тока на выходе, а блок 7 вычитания осуществляет операцию вычитания напряжения Ug из напряжения U : i(PH+R.),-i(R,+Rs)-U,; Ui - U iRj. Изменение полярности на выходе источника 1 тока обеспечивает перемагничивание сердечника дросселя 3 и подготовку устройства к следующему циклу измерения. Результат вьиитания Uj -U, с выхода блока 7 вычитания поступает в блок 8 индикации, который осуществляет отображение результата измерения в единицах температуры. В соответст1зци с приведенным описаниемработы устройства блок 9 управления генерирует ш-шульсы, переключающие полярность тока на выходе источника 1, и импульсы, разрешающие преобразователю напряжения в код 6 осуществлять преобразование напряжения на входе линии связи до и после насыщения сердечника дросселя 3 Возможны различные варианты вы- полнения блока 9 управления.

Блок 9 управления может содержать генератор 10 прямоугольных импульсов , формирователь 11 пилообразного напряжения, компараторы 12 и 13, на входы которых поступают сигналы с формирователя I1 пилообразного напряжения и с делителя напряжения на резисторах 14 и 15, а также двухвходовые схемы ИЛИ 16 и И 17. С выхода генератора 11 импульсов сигнал подается на управляющие входы источника 1 тока и блока 7 вычитания. При наличии 1 источника тока вырабатывает импульс тока одной полярности, при наличии О - другой полярности. При наличии О блок вычитания осуществляет операцию вычитания. Работа рассматриваемого варианта блока управления поясняется временными диаграммами, приведенными .З. Под воздействием напряжения пилообразной формы Ц, и постоянного напряжения U компаратор 12 вырабатывает импульс I2 положительной полярности Ц2. конце положительного импульса на выходе.генератора 10, а компаратор 13 под воздействием пилообразного напряжения и напряжения, определяемого коэффициентом передачи делителя на сопротивлениях 14 и 15 - в начале Ц . Эти импульсы объединяются схемой ИЛИ 16 и через схему И 17 поступают на управляющий вход преобразователя напряжения в код (Ц-, , фиг.З),

На второй вход схемы И 17 поступает сигнал с генератора 10 импульсов, запрещающий прохождение импульсов с компаратора 13 в момент О на выходе генератора импульсов 10.

Длительности импульсов Т/2, tj, t (фиг.З) выбираются таким образом, чтобы на время Т/2 сердечник дросселя 3 успел перемагнититься, а за время t и t преобразователь 6 успел осуществить преобразование в код напряжения на входе линии связи до и после насьпцения сердечника дрос.селя 3.

Допустим, сопротивление обмотки дросселя и ток намагничивания

705854

равны нулю. Влияние этих факторов приводит к дополнительной погрешности. При изменении измеряемой температуры изменяются сопротивление 5 обмотки и ток намагничивания. Изменение сопротивления обмотки однозначно определяется температурным коэффициентом и поэтому носит систематический характер. Температурная стаО бильность свойств материала сердечника дросселя 3 становится очень высокой при обработке сердечника в виде нескольких циклов нагрев - охлаждение. Из-за этого изменения сопро15 тивления обмотки и тока намагничивания могут быть учтены путем индивидуальной градуировки предлагаемого устройства, что позволяет исключить указанные виды погрешности.

20 Предел измеряемой температуры ... предлагаемым устройством определяется допустимой температурой сердечника и обмотки дросселя 3. Для железоникелевых сплавов допустимая темпе25 ратура определяется точкой Кюри, которая составляет 330-900 С. Допустимое значение температуры обмотки дросселя достигает 600°С для серийно-выпускаемых проводов.

Формула изобретения

Устройство для дистанционного измерения температуры, содержащее терп

морезистор, соединенньш двухпроводной линией связи с источником тока и преобразователем напряжения.в код, , блок индикаций, блок формирования управляющих импульсов, выход которого

0 подключен к управляющим входам источника тока и преобразователя напряжения в код, отличаюЕ ееся тем, что, с целью упрощения и расширения диапазона измерений темпе5 ратуры, в него введены дроссель, подключенньй параллельно терморезистору, и блок вычитания, вход которого соединен с выходом преобразователя I напряжения в код, выход подключен к

0 блоку индикации, а управляющий вход соединен с выходом блока управления.

Г

1

Изобретение относится к термометрии и позволяет упростить устройство и расширить диапазон измеряемой температуры. Блок 9 управления генерирует импульсы, переключающие полярность тока на выходе источника 1 тока, и импульсы, разрешающие преобразователю 6 напряжения в код осуществлять преобразование напряжения на выходе линии связи до и после насьщения сердечника дроссапя 3. Предел измеряемой температуры определяется допустимой температурой сердечника и обмотки дросселя 3. о .Представлена схема и диаграммы рабо(/) ,ты блока управления 9. 3 ил.