Устройство для многоточечного измерения температуры Советский патент 1988 года по МПК G01K7/00 

(Л

С

рых включает в себя термометр сопротивления 1 или термопару 2 g постоянный резистор 3j включенный последовательно с термометром сопротивления iH токовые 4 и потенциальные 5 управ™ мяемые ключи, блок 6 переключения ;каналов,, источник 7 постоянного напряжения, источник 8 постоянного тока,, дополнительный управляемый ключ 9s постоянные резисторь диф-

ференциальный усилитель i 4 и блок управления 15, Блок управления 15 выдает управляющие импульсы и контролирует состояние соединительных цепей, фиксируя наличие обрыва или короткого замыкания проводов. Кроме того, в устройстве контролируется тип подключенного датч,ика и коэффициент преобразования рсего измерительного тракта, 2 ил.

Изобретение относится к измерительной технике и позволяет повысить точность измерений температуры в многоканальных автоматизированных системах, использующих термопары и термометры сопротивления. Устройство содержит произвольное число измерительных каналов, каждый из кото12

Изо13ретение относится к измеритель :Ной технике и может быть использовано в системах многоточечного измерения :температуры с применением термомет г ;ров сопротивления и термопар.

Целью изобретения является повышение точности изм-еренийа

На фиг„1 приведена структурная |Q схема предлолсенного ycTpoj;if;.TBa| на фиГ(,2 - структурная схема блока управления „

Устройство содержит произвольное число измерительных каналов каждый 15 из которых включает в себя термометр

сопротивления ;ши термопару

(Н

чертеже доя простоты изображено два измерительных кана,па)5 постоянный резистор 3;, включеншзш в ка}кдом измери- тельном канале последовательно с термометром 1 сопротивления 5 и токовые 4 и потени альные 5 управляемые ключи блок 6 переключения каналов источник 7 постоянного напряжения (ЭДС), источ ник 8 постоянного тока, дополнительный управляемый ключ 9 постоянные резисторы 10-13 л дифференциальньй усилитель 14 и блок 15 управления с

Блок 15 управления (фиг,2) содер- жит логическую схему ИЛИ 16,, два входа которой соединены с выводами резисторов 12 и 13s S ее выход соединен со схемой компараторов 17, генератор 18 импульсовэ выход которого подключен к одному из входов логической схемы И 195 второй вход которой соединен с выходом схемы компараторов 7g .инвертор 20s, выход которого подключен к управляющему электроду клго- ча 9,

В качестве блока 6 переключения каналов может быть использован счетчик с мультиплексором, выходы которого подключаются к управляющим электродам ключей 4 и 5 6

Устройство работает следующим образом

Б. первом цикле измерения импульс с выхода генератора 18 поступает на блок 6 переключения каналов и своим передним фронтом подключает заданный измерительный канал к уси1штелю 14, на выходе которого появится напряжение и, 5 равное

тт - и , к 5jJf

и.. р,

где и - напряжение поступающее с

измерительной диагонали мостовой схемы, образованной постоянными резисторами 12 и 13, образцовым постоянным резистором 3 и термометром

сопротивлеш я 1;

К - коэффициент усиления усилителя J - сопротивление измерительной

диагонали мостовой схемы; Е сопротивление образцового постоянного резистора 11; Rg,( - входное сопротивление усилителя 14 в

(Величина сопротивления резистора iOj включенного для симметрии входны цепей усилителя 145учтена в приведенно формуле в сопротивлении резистора 1 I ), Одновременно по этйму же сигналу в блоке 15 производится оценка обрыв или короткого замыкания токовых цепей подключенного термометра сопротиления В этом случае ток источника

- 1428942

7 протекает через резисторы 12 и 13, остаются верными и для термопары, с токовые ключи 4, термометр 1 сопротив- той лишь разницей, что напряжение ления и постоянный резистор 3. В слу- U, - э.д.с термопары, соответствующая, чае обрыва одной или обеих токовых g измеряемой температуре.

Все приведенные расчетные операции могут быть реализованы с помощью микро-ЭВМ с аналого-цифровым преобрацепей на входах блока 15 появится напряжение, практически равное напряжению источника 7, которое через .схему ИЛИ 16 поступает на вход схемы компаратор 17 и далее на вход схемы И 19.

Во втором цикле измерения по заднему фронту импульса, поступающего через инвертор 20, открывается ключ 9.

зователем, подключаемым к выходу уси- 10 лителя 14.

Формула изобретения Устройство для многоточечного измерения температуры, содержащее термоВ результате замыкается цепь источнит- метры сопротивления и термопары, подключенные через токовые и потенциальные управляемые ключи к входам измерительного блока, источник постоянного напряжения, потенциальная шина ко- 20 торого соединена с первыми выводами двух постоянных резисторов, источник постоянного тока, дополнительный управляемый ключ, образцовый резистор, блок переключения измерительных кака 8 через постоянньш резистор 11 и на выходе усилителя 14 появится напряжение и , равное

u, (UHUj..K.-g--,-bvr.:

где Up R lj) - падение напряжения на резисторе 11 от протекания по нему постоянного тока IP источника 8,

Измеряемая температура связана с напряжением Uj, линейной зависимостью, при этом указанное напряжение определяется по результатам двух циклов измерения по формуле

и - ( - и )

U:, - j-Л -f.- UJ,

25

налов, выходы которого соединены

с управляющими входами ключей, а его вход подключен к первому выходу блока управления, второй выход которого соединен с управляющим входом

30 дополнительного ключа, отличающееся тем, что, с целью повышения точности измерений, в нем в каж дом измерительном канале последовательно с термометром сопротивления .

R

8К

Rj,+ К„+ Rjx

35 включен дополнительно введенный пог стоянный резистор, а измерительный блок выполнен по схеме дифференциального усилителя, причем общий вывод термометров сопротивления и дополниКак видно из выражения для К, если в потенциальных цепях был обрыв, то Rj, 0. При коротком 3 1мы кании потенциальных цепей величи- 40 тельных постоянных резисторов соедина К будет превьппать значение для исправных цепей, равное

К . R 8у

RO + RBX

Таким образом, условие обрыва или короткого замыкания цепей можно ; записать следующим образом:

нен с нулевой шиной источника постоянного напряжения и дифференциального усилителяу а их раздельные выводы через токовые управляемые ключи соеди45 нены с вторыми вьшодами первых двух постоянных резисторов и входами блока управления и нeпoQpeдcтвeннo - с входами потенциальных ключей, выходы которых вместе с выходами потенТип подключенного датчика темпера- 50 циальных ключей, соединенных с выводами термопар, попарно объединены и соединены через образцовый постоянный резистор, параллельно которому через дополнительный управляемый

55 ключ включен источник постоянного

6К

К R

KO R8

К„

О

туры (термометр сопротивления или термопара) определяется по величине сопротивления Н, которое рассчитывается по формуле

:

R ах (к - К;,)

к„

тока, и дополнительно введенный симметрирующий постоянный резистор соответственно с первым и вторым входами, дифференциального усилителя.

Измерение температуры с использованием термопары осуществляется аналогичным образом. Выражения для U. и U.,

. Ч л

зователем, подключаемым к выходу уси- лителя 14.

Формула изобретения Устройство для многоточечного измерения температуры, содержащее термометры сопротивления и термопары, ключенные через токовые и потенци ные управляемые ключи к входам из рительного блока, источник постоя го напряжения, потенциальная шина торого соединена с первыми вывода двух постоянных резисторов, источ постоянного тока, дополнительный у ляемый ключ, образцовый резистор блок переключения измерительных к

налов, выходы которого соединены

с управляющими входами ключей, а его вход подключен к первому выходу блока управления, второй выход которого соединен с управляющим входом

дополнительного ключа, отличающееся тем, что, с целью повышения точности измерений, в нем в каж дом измерительном канале последовательно с термометром сопротивления .

включен дополнительно введенный пог стоянный резистор, а измерительный блок выполнен по схеме дифференциального усилителя, причем общий вывод термометров сопротивления и дополнительных постоянных резисторов соедитока, и дополнительно введенный симметрирующий постоянный резистор соответственно с первым и вторым входами, дифференциального усилителя.

Г

20

«L.

IF 1.

Фиг. 2