Устройство для измерения и контроля температуры Советский патент 1992 года по МПК G01K7/16 

Изобретение относится к многоканальным устройствам для измерения температуры и связанных с ней физических величин и может быть использовано в контроллерах различных технологических процессов.

Известно устройство для измерения температуры, содержащее первый и второй источник тока, инвертор, сумматор, трех- жильный кабель, два термосопротивления и коммутатор.

Недостатками данного устройства являются низкая точность, обусловленная наличием двух источников тока, выходные токи которых должны поддерживаться с высокой точностью, определяемой точностью самого устройства, а также невозможность организации многоканального режима измерения и контроля температуры.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является информационно-измерительная система для измерения температуры, содержащая пПйэмерительных преобразователей, и п формирователей тестов, коммутатор, выход которого соединен с входом АЦП, выхт)д которого соединен с входом вычиблительно- го устройства, управляющий вход которого соединен с входами управлент/Гя коммутатора и АЦП, а инфирмационный выход - с входами блока индикации и блоков регистрации и управления1.

Недостатком устройства является низкая точность измерения, обусловленная наличием п источников питания измерительных преобразователей

Цель изобретения - повышение точности измерения температуры, .

Цель достигается тем, что в устройство для измерения и контроля температуры, содержащее источник тока, п первичных измерительных преобразователей, связанных выходами с соответствующими п входами коммутатора, аналого-цифровой преобразователь, выход которого соединен с входом

СЛ

сл о VJ

о

вычислительного блока, подключенного информационным выходом к информационному входу блока регистрации и управления, а управляющими выходами к управляющим входам коммутатора и аналого-цифрового преобразователе, введены резистор и общая шина, с которой резистор соединен одним выводом, а его другой вывод связан с выходом коммутатора, который также подключен к опорному входу аналого-цифрового преобразователя, выход источника тока соединен с информационным входом аналого-цифрового преобразователя с (п+1)-м входом коммутатора и с входами первичных измерительных преобразователей.

На чертеже представлена схема устройства.

Устройство содержит источник 1 тока, выход которого соединен через первичные измерительные преобразователи 2.1...2.П с соответствующими п входами коммутатора 3 и непосредственно с информационным входом аналого-цифрового преобразователя (АЦП) 4 и (п+1)-м входом коммутатора 3, выход которого соединен с опорным входом АЦП 4. Выход АЦП 4 соединен с входом вычислительного блока 6, информационный выход которого соединен с входом блока 7 регистрации и управления. Управляющие выходы вычислительного блока 6 соединены с соответствующими управляющими входами коммутатора 3 и АЦП 4, а резистор 5 включен между выходом коммутатора 3 и общей шиной 8. (

Устройство работает следующим образом.

Измеряемое температурное поле преобразуется каждым 1-м из преобразователей 2.1 ...2.1..,2,п соответственно в сопротивление ЯД|, описываемое линейным соотношением

Рд| К,Т,(1)

где KI - температурный коэффициент первичного преобразователя 2.I, который определяется для каждого первичного преобразователя при установке и настройке и записывается в память блока 6;

Т - температура.

При этом на информационный вход АЦП 4 поступает напряжение Ui

Ui 1 ( + RK + Ro),(2)

где RK- внутреннее сопротивление каждого из i каналов коммутатора 3;

Ro - Сопротивление резистора 5,1 - ток источника 1 тока.

На опорный вход АЦП 4 поступает опорное напряжение Do

U0 l- Ro.(3)

Вычислительный блок 6 подключает поочередно каждый из п+1 каналов коммутатора 3, производит выборку очередного значения выходного тока АЦП 3 - Zi, описываемого соотношением

Zi Ui/Uo - ( + RK + Ro)/R0 , (4)

5 а для (n+1)-ro канала коммутатора, соединенного непосредственно с выходом источника 1 тока - Z(n+1) (Рк + Ro)/Ro. Затем вычислительный блок б формирует выходной код Xi:

0 Xi 2i- Z(n + 1) Ki -Т.(5)

пропорциональный температуре, измеренной соответствующим преобразователем 2.1 в 1-м такте по n-й включительно. В (п+1)-м такте производится запись в память вычис5 лительного блока б поочередного значения Z(n + 1).

Код Xi поступает в блок 7 регистрации и управления, где фиксируется измеренная температура. Полученные таким образом

0 результаты измерений температуры свободны от погрешностей, связанных с неста- бильностью тока источника 1, зависимостью сопротивления каналов коммутатора 3 от температуры и питающего на5 пряжения, разброса его величины в различных микросхемах коммутатора.

Выбор нужного канала измерения температуры может производиться по программе, записанной в постоянном

0 запоминающем устройстве, входящем в состав блока 7 регистрации и управления, который может быть реализован на базе однокристалльной микро-ЭВМ серии 1820 или другого микропроцессорного комплек5 та.

В качестве конкретного примера выполнения устройства может быть использовано ПЗУ серии 573, коммутатор КР590КН6, АЦП К572ПВ1. Блок 7 регистрации и управления

0 может содержать декодер К1820ИД1, индикатор ИЛ Ц-4/7М, пульт управления и выход- ные исполнительные устройства, обеспечивающие возможности связи с объектом, температурные характеристики кото5 рого исследуются с помощью устройства. В качестве первичных измерительных преобразователей могут быть использованы любые резисторные датчики температуры, тип и номинал которых определяется в зависи0 мости от диапазона измеряемых температур.

Формула изобретения Устройство для измерения и контроля температуры, содержащее источник тока, п

5 первичных измерительных преобразователей, связанных выходами с соответствующими п входами коммутатора, аналого-цифровой преобразователь, выход которого соединен с входом вычислительно- то блока, подключенного информационным

выходом к информационному входу блока регистрации и управления, а управляющими входами к управляющим входам коммутатораианалого-цифровогопреобразователя, отличающееся тем, что, с целью повышения точности измерения температуры, в него введены резистор и общая шина, с которой резистор соединен

одним выводом, а его другой вывод связан с выходом коммутатора, который также подключен к опорному входу аналого-цифрового преобразователя, выход источника тока соединен с информационным входом аналого-цифрового преобразователя, с (п+1)-м входом коммутатора и входами первичных измерительных преобразователей.

Использование: приборостроение, многоканальные измерители температуры в контроллерах технологических процессов. Сущность изобретения: устройство содержит 1 источник тока (1),N первичных измерительных преобразователей (2.1...2 N), 1 коммутатор (3), 1 аналого-цифровой преобразователь (4), 1 резистор (5), 1 вычислительный блок (6), 1 блок регистрации и управления (7), 1 общую шину (8). 1-21-3-4- 6-3-5-8, 6-7. 1 ил.