Многоканальное устройство для измерения температуры Советский патент 1986 года по МПК G01K7/00 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в многоканальных устройствах для измерения температуры с помощью термо- преобраэователей сопротивления и тер моэлектрических термопреобразователей.

Целью изобретения является повышение надежности устройства путем получения полной информации о характере обрыва цепей термопреобразователей.

На чертеже представлена функциональная схема трехканального устройства с одним термопреобразователем сопротивления и одним термозлектри- ческим преобразователем.

Устройство содержит термопреобразователь 1 сопротивления, термоэлектрический преобразователь 2, коммутатор, включающий в себя токовые 3.1 и 3.2,потенциальные 3.3 и дополнительные 4 управляемые ключи, источник 5 тока, резистор 6 сравнения, измерительный блок 7, блок 8 переключения каналов, блок 9 управления, первый ключ 10, второй ключ 11, ограничителные резисторы 12 и 13, третий и четвертый ключи 14 и 15, дешифратор 16, дополнительный резистор 17, пятый ключ 18 и компаратор 19.

Устройство работает следующим об- разом„

Сигнал подключения очередного термопреобразователя вырабатывается блоком 8 переключения каналов и посту- пает на управляющие входы соответствующих ключей коммутатора и на вход блока 9 управления. Последний вырабатывает сигнал, соответствующий анализу обрыва цепей термопреобразователей и анализу типа подключенного термопреобразователя, который поступает на ключи 14 и 15 и открывает их а ключи 10, 11 и 18 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 опротивления цепь тока источника питания устройства Е проходит через ограничительные резисторы 12 и 13, ключи 14 и 15, потенциальные ключи 3.3 коммутатора, линию связи, термопреобразователь 1 сопротивления и через резистор 6 сравнения замыкается на общую точку питания. В этом случае с второго и

третьего выходов коммутатора на первые и вторые входы дешифратора 16 поступают сигналы, соответствующие уровню логического нуля, так как отношение величины сопротивлений ограничительных резисторов к суммарному сопротивлению в токовых цепях термопреобразователя выбрано таким образом, что падение напряжения на термо- преобразователе не превышает уровня логического нуля для дешифратора 16,

8этом случае ток через дополнительный резистор 17 отсутствует и на выходе компаратора 19 также имеется логический нуль. На вхОд-ах дешифратора 16 появляется код 000, соответ- ствуюш й подключению термопреобразо- вателя сопротивления. Сигнал с выхода дешифратора 16, соответстбующий подключению термопреобразователя сопротивления, поступает на вход блока

9управления и по окончании сигнала анализа устанавливает его в положение, в котором включается ключ 11, а ключи 14 и 15 выключаются. В том случае ток от первого (положительного). вывода источника 5 тока протекает через ключ 11, токовый ключ 3.1 коммутатора, термопреобразователь 1 сопротивления, обищй провод термопреобразователей сопротивления и через резистор 6 сравнения замыкается на общую точку питания устройства.

На выходе блока 9 управления по- является сигнал, указывающий на подключение к входу устройства термопреобразователя сопротивления, а на входы измерительного блока 7 поступают напряжения

и, (1-o(,t)+R,; Uj l(,),

где I - ток источника 5 тока;

Кц - начальное сопротивление термопреобразователя;

ci - температурный коэффициент;

t - измеряемая температура;

R, - величина сопротивления резистора сравнения;

RJ величина сопротивления одного провода линии, соединяющего термопреобразователь с входом ключей коммутатора.

. На выходе измерительного блока 7 появляется напряжение и, , пропорциональное разности напряжений U, к И, , которое при соответствующем подборе величины сопротивления R (R(.)

312786

пропорционально измеряемой температуре

и

Вых

и, - и, .

Если на вход коммутатора подключен термоэлектрический преобразователь 2, то цепь источника питания устройства Е проходит только через ограничительный резистор 12, ключ 14, потенциапьный ключ 3.3 -коммутатора, термоэлектрический преобразователь 2, ключ А, коммутатора, дополнительный резистор 17 и через резистор 6 сравнения замыкается на общую точку пита-ния.Величина сопротивления дополнительного резистора 17 выбирается таким образом, что суммарное падение напряжения на термоэлектрическом преобразователе, резисторе 17 и на резисторе сравнения не превышает уровня логического нуля на первом входе дешифратора 16. А в то же время падение напряжения на резисторе 17 является достаточным для срабатывания компаратора 19. Для, этого величину резистора 17 выбирают одного порядка с величиной сопротивления термопреобразователя 1.

В этом случае с выходов потенциальных полюсов коммутатора на первые и вторые входы дешифратора 16 поступает код 01, так как отсутствует провод, соединяющий третий выход коммутатора с термопреобразователем, и на этом выходе появляется сигнал, соответст- вующий по уровню логической единице, а на третий вход дешифратора с выхода компаратора поступает сигнал 1.

Таким образом, на входах дешифра- тора устанавливается код 011. Сигнал с выхода дешифратора 16, соответствующий подключению термоэлектрического преобразователя на вход блока 9 управления, по окончании сигнала анализа- устанавливает его в положение, в котором включаются ключи 10 и 18 и выключаются ключи 14 и 15, В этом случае ток от источника 5 тока протекает через ключ 10 и через резис- тор 6 сравнения замыкается на общую точку питания устройства. На выходе блока управления появляется сигнал, соответствуюш 1й подключению термоэлектрического преобразователя. При этом сигнал с первого выхода термоэлектрического преобразователя 2 поступает через ключ 3.2 на второй вход измерительного блока 7, а с второго

18.4

выхода - через ключ 4 коммутатора на замкнутый пятый ключ 18 к второму входу измерительного блока 7.

Таким образом, на входы измерительного блока поступают следующие напряжения:

и E(t)

и Ul 1-R

ср

где Е - ЭДС термоэлектрического преобразователя .

На выходе измерительного блока 7 появляется напряжение Ugj|,xj пропорциональное разности напряжений и,и Uj и, соЬтветственно, измеряемой температуре

и

ВЫХ

и ,-- и E(t)-I. Rfp-t.

ср

Если происходит обрыв цепей термопреобразователей, цепи источника питания устройства Е оказываются разомкнутыми, и с выходов коммутатора на первый и второй входы дешифратора 16 поступает уровень логической единицы, а с выхода компаратора 19 на третий вход дешифратора - уровень логического нуля. При обрыве второго соединительного провода термопресб- разователя 1 сопротивления на входе дешифратораiустанавливается код 010.

При этом возможны следующие варианты кодовых комбинаций на входе дешифратора 16: обрыв первого соединительного провода термопреобразовате- ля 1 - 100 сопротивления; обрыв второго соединительного провода термопреобразователя - 010; обрыв третьего соединительного провода термопреобразователя 1 сопротивления или обрыв термоэлектрического преобразователя 2 - 110.

Сигнал с выходов дешифратора 16 поступает на входы блока 9 управления и устанавливает его в положение, соответствующее обрыву цепей термопреобразователей .

Формула изобретения

Многоканальное устройство для измерения температуры, содержащее четьфехпроводный коммутатор, включающий в себя токовые, потенциальные и дополнительные ключи, термоэлектрические преобразователи, первые выводы которых подключены соответственно к токовым, а вторые выводы - к дополнительным ключам коммутатора,термопреобразователи сопротивления, первые

выводы Которых соединены с токовыми ключами,а вторые выводы соединены двумя проводами соответственно с по- тенциальньргми ключами и входом первого ключа, выход которого подключен к пер вому выводу источника тока, соединенному через второй ключ с первым выходом коммутатора, второй и третий выходы которого соответственно подключены к первому и второму входам дешиф- ратора, соединенным соответственно с входами третьего и четвертого ключей, йыходы которых через ограничительные резисторы соединены с источником питания, а управляющие входы под- ключены к первому выходу блока управления, второй и третий выходы Которого соединены с управляющими входами первого и второго ключей, а входы подключены к выходам дешифратора и блока переключения каналов, выходы которого соединены с управляющими входами коммутатора, измерительный блок, первый вход которого подключен

Редактор О. Юрковецкая

Составитель В. Куликов Техред Л.Олейник

Корр Подп

6822/36Тираж 778

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

к общей шине устройства, соединенной с вторым выводом источника тока, и через резистор сравнения соединен с входом первого ключа и вторым входом измерительного блока, третий и четвертый входы которого соответственно соединены с вторым и третьим выходами коммутатора, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности устройства путем получения полной информации о характере обрыва цепей термопреобразователей, в него введены дополнительный резистор, пятый ключ и компаратор, первый вход которого соединен с первым выводом дополнительного резистора, с входом пятого ключа и выходами дополнительных ключей коммутатора, второй вход соединен с вторым выводом дополнительного резистора, с выходом пятого ключа и с входом первого ключа, выход соединен с дополнительным входом дешифратора, а управляющий вход пятого ключа подключен к управляющему входу первого ключа.

Корректор М. Самборская Подписное

Изобретение относится к измерительной технике и позволяет повысить надежность устройства. Сигнал подключения очередного термопреобразовате- ля 2 (Т) вырабатывается блоком 8 переключения каналов и поступает на входы соответствующих ключей коммутатора и на вход блока управления 9, который вырабатывает сигнал, соответjtr д/Г ствующий анализу обрыва цепей Т 2 и анализу типа подключенного Т 2, который поступает на ключи 14 и 15 и открывает их, а ключи 10, 11 и 18 закрывает. Если к коммутатору подключен термопреобразователь 1 сопротивления (тс), цепь тока источника питания Е проходит через резисторы 12 и 13,ключи 14 и 15, ключ 3 коммутатора. ТС 1 и через резистор 6 сравнения замыкается на общую точку питания, то на выходе измерительного блока 7 появится напряжение, пропорциональное измеряемой температуре. Если происходит обрыв цепей Т2, то сигнал с выходов дешифратора 16 поступает на входы блока 9 управления и устанавливает его в положение, соответствующее обрыву цепей термопреобразователей. 1 ил. ч с (Л го 00