Многоканальное устройство для измерения температуры Советский патент 1981 года по МПК G01K7/20 

1

Изобретение относится к измеритель ной технике, в частности к устройствам для измерения температуры с помощью резистивных датчиков.

Известно устройство для измерения температуры с помощью резистивного датчика, включенного в одно плечо мостовой схемы, а в другое, смежное с датчиком. Относительно диагонали питания моста включен опорный резистор, величина которого соответствует начальному уровню измерениями может превьпиать измеряемый диапазон

Достоинством мостовой измерительной схемы является повышение чувствительности измерения за счет подавления начального уровня шкалы и .повышения, тем самым точности измерения 1 .

Недостатком устройства является нелинейная передаточная функция и сложность в эксплуатации,требующая балансировки моста и последующей измерительной.схемы.

. Известно многоканальное устройство для измерения температуры, содержащее резистивные датчики, соединенные через ключи с опорным резистором и источником тока, измерительный блок с потенциальным и общим

входами, которые соединены с выходом двухпозиционного переключателя, входные клеммы которого соединены с выводами опорного резистора в первом положении и с выводами датчика через пару ключей во втором положении, а также две схемы для управления двухпозиционным переключателем и ключами. По сигналу со схемы управления датчики последовательно подключаются к источнику тока через ключи и опорный резистор, а через пару ключей и двухпозиционный переключатель во втором положении - к блоку

15 измерения, к которому подключается опорный резистор в первом положе,нии переключателя, в результате чего создается двухтактный режим работы, используемый для получения измерительной информации в виде разности напряжений, создаваеквлх током источника питания на сопротгалениях датчика и опорного резистора.

Таким образом, известное устройство также за счет подавления начального участка шкалы обладает до.стоинствами мостовой cxe№i, но свободно от ее недостатков, так как передаточная функция линейная, а

30 измерительный блок не требует балансировки схемы. Кроме того, благодаря двухтактному режиму работы, иЬ результата измерения исключаются медленные флуктуации источника питания и блоки измерения, что повышает точность измерения 2.

Недостатком устройства является избыточное энергопотребление за счет лишнего времени нахождения датчика и опорного резистора под током, так как измерительная информация снимается с них попеременно.

Цель изобретения - снижение энергопотребления и повышение надежности устройства. ..

Поставленная цель достигается тем что в многоканальное устройство измерения температуры, содержащее опорный резистор, источник тока, .блок измерения с потенциальным и общим входами, резистивный датчик и три ключа в каждом канале, один из которых в цепи питания и два в цепи измерения, причем через второй из них соединен первый вывод резистивного датчика, а второй вывод резисти ного датчика - с общим входом блока измерения через провод, а также две схемы управления, первая - с одним выходом, вторая - с несколькими, по числу каналов, введены инвертор, опорные резисторы по числу каналов минус один, дополнительный ключ в каждый канал и две логическиесхемы И, один из входов которых соединен с соответствующими выходами второй схемы управления, другой вход первой логической схемы соединен с выходом первой схемы управления непосредственно, а другой вход второй логической схемы - с выходом первой схемы управления через инвертор, при этом первый вывод резистивного ,датчика через дополнительно введенный ключ соединен с первым полюсом источ ника тока, а второй его полюс - с общим входом блока изМеренйя, второй вывод резистивного датчика через второй провод.и опорный резистор соединен с первым полюсом источника тока и потенциальным входом блока измерения через первые ключи соответственно.

На чертеже представлена функционашьная схема предлагаемого многоканального устройства для измерения . .температуры.

Устройство содержит резистивные датчики 1 с тремя соединительными проводами 2, 3 и 4, опорные резисторы 5, источник тока б, измерительный блок 7 с потенциальным 8 и общим 9 входами, две логические схемы И 10 и 11 и четыре ключа в каждом канале 12 и 13 в цепи питания, а 14 и 15в цепи измерения, две схемы 16 и 17 управления и инвертор 18, вход которого соединен с выходом схемы 16

Принцип работы устройства заключается в следующем.

В схемах 10,11,16,17 и 18 формируются сигналы управления ключами, с помощью которых обеспечивается пос очередное подключение каналов в двухтактном режиме.

В результате чего, в первом такте измерения к источнику питания 6 и блоку 7 измерения через ключи 12 и 14 , соответственно подключается цепь из двух соединительных проводов 3 и 4 и опорного резистора 5, а во вторюм гакте - через ключи 13 и 15 соответственно подключается цепь из двух соединительных проводов 2 и 4 и датчика 1, т.е. датчик и опорный резистор подключаются к источнику тока попеременно, одновременно с подключением к блоку измерения.

При этом результат измерения будет иметь следующее выражение;

Uj. i(Ro+ 2r) , Uji i(Ro+ 2r), дО Ug -Uj , 5 где U - измеряемое напряжение в

1 такте;

U - измеряемоенапряжение во И 2 такте;

ди - напряжение измерительной информации;

D

RQ - сопротивление опорного резистора;

Rg сопротивление датчика; г - сопротивление соединительного провода.

Получаемый при этом выигрыш в энергопотреблений по сравнению с известным устройством будет иметь следующее значение:

- V Pm- 4V/ hs

где p. - энергопотребление известного устройства;

5

- энергопотребление предлаy vгаемого устройства;

у - время измерения одного

такта.

При формулы (1) будут иметь следующий вид:

Puv-4 RT;p,,-iXK-l т.е. энергопотребление предлагаемого устройства в 4 раза меньше известного, что является существенным экономическим эффектом.

Кроме того, в данном устройстве,

по сравнению с известным, повысилась точность измерения: за счет уменьения погрешности из-за Сс1МОРазогрева датчика в результате исключения избыточного времени нахождения

его под током; а также за счет повышення помехоустойчивости,благодаря устранению паразитных контуров связи путем объединения общих полюсов источника тока и блока измерения. Следует отметить также дополнительный экономический эффект предл гаемого устройства за счет введеПния трехпроводной схемы включения датчика, вместо четырехпроводной, имевшей место в известном устройст а также повышение эффективности использования его, за счет возможности одновременного измерения на разных уровнях начального участка измерительной шкалы, в отличие от известного устройства, где эта воз можность ограничена одним уровнем. Формула изобретения Многоканальное устройство для из рения температуры, содержаидее опорный резистор, источник тока, блок измерения с потенциальным и общим входами, резистивный датчик и три ключа в каждом канале, один из кото рых в цепи питания и два в цепи измерения, причем через -второй из них соединенпервый вывод резистивного датчика с потенциальным входом блок измерения, а второй.вывод резистивного датчика - с общим входом блока измерения через первый провод, а также две cxetm. управления, первая с одним выходом, вторая - с неСколь Кими, по числу каналов, отличающееся тем, что, с целью снижения энергопотребления и повышения надежности устройства, в него введены инвертор, опорные резисторы по числу каналов минус один, дополнительный ключ в каждый канал и две логические схемы И, один из входов которых соединен с соответствующими выходами второй схемы управления, jopyrofi вход первой логической cxettn соединен с выходом первой схемы управления непосредственно, а другой вход второй логической схемы - с выходом первой схемы управления через инвертор, при этом первый вывод резистивного датчика через дополнительно введенный ключ соединен с первым полюсом.источника тока, а.второй его полюс с общим входом блока измерения, второй вывод резистивного датчика через второй провод и опорный резистор соединен с первым полюсом источника тока и потенциальным входом блока измерения через первые ключи соответственно. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Туричин A.M. Проволочные преобразователи и схемы их применения. М., 1962. 2.Патент ФРГ 1573257, кл. G 01 К 7/20, опублик. 1974 (прототип).