Устройство для многоточечного измерения температуры Советский патент 1982 года по МПК G01K7/02 

I

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в устройствах для многоточечного измерения температуры с помощью термометров сопротивления и термопар.

Известно устройство для измерения температуры с помощью термометров сопротивления и термопар, содержащее датчики температуры (термометры сопротивления или термопары ), подсоединенные через коммутатор к измерительной цепи, выполненной в виде усилителя или мостовой схемы 1.

Недостатком этого устройства является узкий диапазон измеряемых температур.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому является устройство, содержащее термометры сопротивления, ключи коммутатора, источник тока, эталонное сопротивление сравнения и измерительную цепь, выполненную в виде усилителя. Наличие в устройстве

эталонного сопротивления позволяет использовать его для измерения температуры в широком диапазоне, так как при этом на вход измерительной цепи поступает на весь сигнал от датчика температуры, а разность сигналов датчика и сопротивления сравнения tZ.

Недостатком этого устройства является его невысокая надежность, а также невозможность автоматизации процесса измерения при работе устройства с различными типами датчиков, термометрами сопротивления и термопарами, поскольку при измерениях посредством термопар необходимо отключить источник хода от термопары и подклю-. чить его к эталонному сопротивлению.

Цель изобретения - повышение надежности устройства и автоматизации процесса измерения температуры.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство для многоточечного .. измерения температуры, сддержащее датчики температуры - термометры сопротивления и термопары, подключенные через токовые ключи коммутатора к иточнику тока и через потенциальные ключи коммутатора к одному из входо суммируилцего усилителя, к другому входу которого подключено эталонное сопротивление, и блок переключения каналов, подключенный к управляющим входам ключей коммутатора, введены восемь ключей, при этом первый ключ подключен к выходам токовых ключей коммутатора и к одному из полюсов источника тока, второй, третий и четвертый ключи подключены к ограничитрльному сопротивлению и к выхода ключей коммутатора, пятый и шестой ключи подключены к тому же полюсу источника тока и к о&чей точке суммирующего усилителя соответственно и к общей точке термометров сопротивления, седьмой и восьмой ключи подключены к общей точке суммирующего усилителя и эталонного сопрор1вления соответственно и к второму полюсу источника тока, и блок управления, соединенный с управляющими входами всех Bocbf i ключей, с вторым полюсом источника тока и с блоком управления переключения каналов

На чертеже представлена схема устройства для многоточечного измерения температуры.

Устройство для многоточечного измерения температуры содержит датчики температуры - термометры 1 сопротивления и термопары 2, токовые 3 и потенциальные ключи коммутатора, блок 5 переключения каналов, эталонное сопротивление 6 сравнения, ключи 7-13 анализа, суммирующий усилитель 1, ограничительное сопротивление 15, источник 16 тока и блок 17 управления.

Устройство работает следующим образом.

Изменение температуры воздействует на датчики 1 и 2 температуры, вызывая изменение сопротивления термометров сопротивления или ЭДС термопары (E-f).

Сигнал на подключение очередного датчика к измерительной цепи вырабатывается блоком 5 переключения каналов, который одновременно вырабатывает два последовательных импульса, поступающих на блок 1 управления и устанавливающих его поочередно в положения, соответствующие анализу обрыва датчиковых цепей и анализу типа подключенного датчика..

С блока 17 управления сигнал, соответствуюи ий анализу обрыва датчи5 ковых цепей, поступает на ключи 9 и 10 анализа и открывает их, а ключи 7, 8 и 11-13 закрывает.

Ток источника 16 тока протекает по цепи положительный полюс - ключ

0 9 - ключ 3 - датчик температуры ключ Ц - ключ 10 - отрицательный полюс. В случае обрыва датчика между полюсами источника 1б тока напряжение возрастает до уровня, соответ5. стеующего поступлению на вход блока 17 управления логической 1.

На выходе блока 17 управления появится сигнал, соответствующий обрыву датчиковой цепи, открывающий

0 ключи 7 и 8, через которые вместо датчика к входу усилителя 1 и к источнику 16 тока подключается ограничительное сопротивление 15, и ключ 13, через который замыкается цепь тока источника 1б тока, и закрывающий ключ 10. Величина ограничительного сопротиаления 15 выбирается, исходя из максимально допустимого входного напряжения суммирукщего усилителя Н.

- Если же обрыва датчика нет, то напряжение на полюсах источника 16 тока, поступакмцее на блок 17 управления, соответствует уровню логического О и ключи 7, 8 и 13 останутся закрытыми. После проведения анализа

целостности датчиковых цепей блок 17 управления закрывает ключ 10 и открывает ключ 13. В случае подключения к измерительной цепи термопары цепь тока окажется разомкнутой вследствие отсутствия провода, соединяющего датчик с общей точкой тер юметров сопротивления, и на полюсах источника

16тока шэявится высокий уровень напряжения, который поступает на вход блока 17 управления. На выходе блока

17управления появится сигнал, соответствующий подключению термопары на вход измерительного канала (.ТП) , который закроет ключ 9 и откроет ключи

° 11 и 12. Таким образом, на вход сум.мирующего усилителя поступают напряжения

U,-3Rcpi

где и - напряжение на первом входе усилителя при подключении термопары;

Un напряжение на втором входе усилителя при подключении термопары-,

- ток источника тока; RCP сопротивление сравнения. Выходное напряжение усилителя определяется

В случае подключения к данному каналу термометра сопротивления цеп тока оказывается замкнутой, изменения состояния ключей не происходит, а на выходе блока 17 управления сигнал, соответствующий подключению термометра сопротивления. На входы суммирующего усилителя 1 при этом поступают напряжения U и У, равные, соответственно

u,3(RAHU);

(),

где uL - напряжение на первом входе

усилителя при подключении термометра сопротивления) Un - напряжение на втором входе

усилителя при подключении термометра сопротивления) О -, ток источника тока) RA - величина сопротивления датчика,

RCP сопротивление сравнения; RA - величина сопротивления одного провода линии, соединяющей датчик с входами ключей коммутатора и общей точкой термометра сопротивления. Выходное напряжение усилителя определяется выражением

,

Таким образом, введение новых элементов - ключей анализа, блока управления и ограничительного сопротивления повышает надежность устройсва, особенно в аварийных ситуациях (в случае обрыва термометров сопротивления или термопар), и обеспечивает автоматизацию процесса измерения температуры различными типами дачиков, как термометрами сопротивления, так и термопарами, что делает устройство более универсальным и приводит к снижению габаритно-весовы

характеристик систем измерения температуры. Предлагаемое устройство надежнее известных и позволяет снизить объем и вес систем измерения feмпepaтypы примерно в два раза.

Формула изобретения

Устройство для многоточечного измерения температуры, содержащее датчики температуры - термометры сопротивления и термопары, подключенные через токовые ключи коммутатора к источнику тока и через потенциальные ключи коммутатора к одному из входов суммирующего усилителя, к другому входу которого подключено эталонное сопротивление, и блок переключения каналов подключенный к управляю1цим входам ключей коммутатора, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности устройства и автоматизации процесса измерения, в него введены восемь ключей, при этом первый ключ подключен к выходам токовых ключей коммутатора и к одному из полюсов источника тока, второй, третий и четвертый ключи подключены к ограничительному сопротивлению и к выходам ключей коммутатора, пятый и шестой ключи подключены к тому же полюсу источника тока и к общей точке суммирующего усилителя соответствен-, го и к .общей точке термометров сопротивления, седьмой и восьмой ключи подключены к общей точке суммирующего усилителя и эталонному сопротивлению соответственно и к второму полюсу источника тока, и блок управления, соединенный с управляющими входами всех восьми ключей, с вторым полюсом источника тока и с блоком управления переключения каналов.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Авторское свидетельство СССР ff , кл. G 01 К 7/02, 1971.

2.Патент Великобритании , кл. G 1 N,1976 (прототип) . 7

Offjob/