Устройство для измерения температуры Советский патент 1980 года по МПК G01K7/02 

...1

Изобрегение касается измерения. температуры и может быть использовано при прецизионных измерениях.

Извесгнь устройства для измерения температуры, содержащие преобразователь температуры .с встроенным калибратором, основу которого сосгавляет некоторое количество материала, с извесшой температурой плавления 11..

Однако эти устройства неудобны в эксплуатащш, так как процесс измерения требует довольно продолжительного времени.

Известно также устройство для измерения температуры, содержащее термоэлектрический гермомегр с калибратором и блок коррекции, подключенные к входам сумматора, автоматический компенсатор постоянного тока, вход когорого через коммугатор подключен к выходу сумматора, блок сравнения, входы которого подключен, к источнику стандартного сигнала и-через коммутатор к выходу сумматора, а выход - к входу блока коррекции 2.

Точность измерения этого усгройства ограничивается точностью калибровки, осуществл емой в процессе измерения, которая в свою очередь зависит от порога чувствительности схемы дифференцирования выходного сигнала термодатчика.

Цель изобретения - повышение точности и надежности измерения.

Это достигается тем, что в устройство для измере1шя температуры, содержащее термоэлектрический термометр с калибратором и блок коррекции, подключенные к входам сумматора автоматический компенсатор постоянного тока, вход которого Через коммутатор подключен к выходу сумматора, и блок сравнения, входы которого подкпючены к источнику стандартного сигнала и через коммутатор к выходу сумматора, а выход - к входу блока коррекции, дополнительно введены генератор тактовых импульсов, два блока задержки, логическая схема и компаратор. Выход генератора тактовых импульсов подключен к входу авгомагического компенсатора постоянного гока и через блок задержки.к входу логической схемы, второй вход которой через компаратор соединен с управляющим выходом автоматического компенсатора постоянного тока, а В1,1ход подключен к

коммутатору и через второй блок задержки к управляющему входу генератора тактовых импульсов. Логическая схема соДержйт Гбнер1атор счетных импульсов, логическцн элемент И и счетчик. Генератор счётных импульсов подключен к входу элемента И, а счетчик к выходу

3Tpit шмёНта.:;

На фиг. 1 изображена структурная схема предложенного устройства; на фиг. 2 - струк,1турная схема логического устройства.

Устройство содерясит термоэлектрический термометр 1 с встроенным калибратором. Шкод которого подключен к одному из входов сумматора 2, к другомуВходу KOTOftoro подключен блок 3 коррекции. Выход сумматора 2

через коммзтгатор 4 сОёдайёН С exbittbfefaisidматического компенсатора 5 пЬ(даЯйного тока. Второй выход коммутатора 4 и вькод источника 6 стандартного сигнала по/цслючены к входам блока 7 сравнения, выход которого соединён с управляющим входом блока 3 кор. рёкций. УстройстгШ iSSflepiJkriT ШсШ 8 TakTOBbiX импульсов, выход которого соединен еунравляющим входом автоматического компенсатора 6 постоянного тока. Выход генератора 8 через блок 9 задержки соединён с одним из входов логического устройства 10. С другим Входом логического устройства через компаратор 11 свйзан управляющий выход компенсатора 5. Выход логического устройства 10 соединён с управляющим входом коммутатора 4, второй блок 12 задержки ЖяйгГ с входом управления тактовым генератором 8. В качестве логического устройства может быть применен логический элемент И. Однако, с целью повьшения надежности функ циЬНйрОВания, предпочгительно выполнение логического ус фойсТВа по схеме фиг. 2. Логическое устройство содержит генератор 13 счё1я:ш имйулйов; логМеский эяейёнт И 14 и счетчик 15 импульсов (например десятичный).

Выход генератора 13 счёТгййхШпульсов соединен содним из входом элемента И 14, два фугих его входа образу1Ь1 хОДы лбгйЧёского усгройстба 10. Выход элемента И 14 подключен к входу десятачного счетчика 15, выходы коtoJHJfO и являются выходами логического устройства 7.

Устройство работает слерующим образом. В режиме измерения выходной сигнал термоэяёк1рическогр термометра 1 сКЯащюаетсй суйм&тором 2 -с корректиру ощим сигналом, обесиечйвающим компенсаций от}а1Ьйе1ЙЙТрШуй ровоч1юй характёрйсййаи TepftioSrteKtpirtecROfo термометра от стандартной. Выходройсипил .сумматора 2 через коммутатор 4 поступает на вход автоматичес :ого компенсатора 5. При переходе в калибровочный режий оператор

лереводит объект в режим постоянного нагрева или охлаждения. По команде оператора . (включается питание генератдра 8 тактовых импульсов. Тактовый импульс поступает на управляющий вход компенсатора 5. Для обеспечения функционирования автоматического компенсатора постоянного тока в цепи управляющей обмотки привода компенсации компенсатора введен дополнительный коммутатор. Под

действием тактовых импульсов этот коммутатор отключает выход усилителя с обмотки управлвния двигателя на управляющий выход {прибора. В момент t| подачи тактового импульса ti на вход управления компенсатором

5 цепь обмотки управления двигателя рвется , и на схеме компенсации фиксируется потенциал, соответствующий выходному сигналу сумматора в момент t).

Одновременно с управляющим входом компенсатора 5 тактовый импульс поступает также на вход бдока 9 задержки (ждущий мультивибратор), на выходе которого через время I формируется выходной импульс, поступающий на один из входов логического элемента

И 14. Если за время ti выходаой сигнал термоэлектрического термометра изменяется на величину, превышающую порог чувствительности усилителя компенсатора 5, срабатывает компаратор II. При таком сочетании сигналов на

входе элемента И 14 на его выходе сигнал не формируется. Послеокончания тактового импульса в 1м6мент tj выходной сигнал усилителя вновь поступает на управляющую обмотку Двигателя компенсатора 5, и он отслеживает изйенение выходного сигнала термометра I, осуЩест1зляя процесс измерения. Если же происходит процесс фазового перехода материала калибратора, то выходной сигнал термометра остается строго пос оянньш, и через время Т сигнал

управления двигателем компенсатор 5 не вырабашваёт. Под действием счетных импульсов, додаваемых генератором 13 на третий вход элемента И Т4, на вход счетчика 15 также поступают импуль№. При этом компаратор И постоянно должен оставаться в состоянии, при которой сигнал управления отсзтствует. Это исключает возможность формирований сигнала начала калибрования под действием случайной помехи в выходной цепи компаратора 11

или на его входе. После прохождения десятого ийпульса на вход десятичного счетчика 15, . последний срабатьшаёт формируя сигнал, управляющий коммутатором 4. Коммутатор 4 переключает выходной сигнал сз мматора 2 на

вход блока 7 сравнения, на другой вХод которого поступает сигнал стандартной ЭДС, соответствующей температуре фазового перехода калйбрагора. Если Эти сигнала различны, J выходе блока 7 сравнения фopмиpyetcя сигнал управления блоком 3 коррекции. Величина кор ректиругощего напряжения изменяется до тех пор, пока выходное напряжение сумматора2 сравняется с величиной стандартной рДС, фор(vfflpyeMOft источником 6. Кроме управляющего входа коммутатора 4 выходной сигнал счетчика 15 поступает на вход второго блока 12 задержки, в качестве которого также может быть применен ждущий мультивибратор. Через врешяха. превышающее время работы сисТемы калибрования термометра (блок 3), на выходе блока 12 задержки формируется сигнал , прекращения работы генератора 8 и сигнал сброса для всех логических устройств схемы. После этого устройство вновь переходит в режим измерения. Термоэлекфический термометц с встроенным калибратором может быть реализован на основе арматуры, стандартного термемегра, например ТХА, 0551 путем расположения в наконечнике термомефа колпачка из нержаве ющей стали, заполненного, например, медь-ал)миниевой эвтектикой, сурьмой или свинцом и изолированного термостойким цементом. Горячий слой термометра располагается в массе реперного материала. Блок коррекции может быть выполнен на основе моста и стабилизированного источника напряжения. В плечо моста включен калиброванный реохорд с управляемым приводом, обмотки управления которого являются входом этого блока. Блок стандартного сигнала можег быть выполнен на основе источника опорного напряжения, например микросхем А МП4801А и делителя. В качестве блока сравнения может быть применен стандарт-ный компаратор, например МК580. Остальные блоки устройства также легко Morjrr быть реализованы на стандартных элементах, например ТТД логики. Предложенное устройство может найти широкое применение в различных отраслях промышленности для повышения точности измерения температуры технологических процессов. Формула изобретения 1.Устройство для измерения температуры, содержащее термоэлектрический термометр с калибратором и блок коррекций, подключенные к входам сумматора, автоматический компенсатор постоянного тока, вход которого через KOMMjT aTOp подключен к выходу суммагора, блок сравнения, входы которого подключены iK источнику Стандартного сигнала и через коммутатор к выходу сумматора, а выходк входу блока коррекщш, отличающееся тем, что, с целью повышения точности измерения, в него введены генератор тактовых импульсов, два блока задержки, логическая схема и компаратор, причем выход генератора тактовых импульсов подключен к входу автомагического компенсатора постоянного тока и через блок задержки к входу логической схемы, второй вход которой через компаратор соединен с управляющим выходом автоматического компенсатора пocтoя шoгo тока, а выход подключен к коммутатору и через второй блок задержки к управляющему входу генератора тактовых импульсов. 2.Устройство по п. 1, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности, логическая схема содержит генератор счетных им пульсов, логический элемент И и счетчик, приЧем генератор счетных импульсов .подключен к входу элемента И, а счетчик к выходу этого элемента. Источники информации , принятые во внимание при экспертизе 1.Патент США № 3498310, G 01 К 7/02, Опублик. 1969. 2.Авторское свидетельство СССР № 569876, кл. G 01 К 7/02, опубпик. 1977 (прототип).

I

Фи.2