Устройство для измерения температуры

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ преимущественно воды, содержащее резистивный термодатчик, образцовый резистор, трехпроводную линию связи, два ключа, четыре диода , блок управления, блок индикации источник тока, выход которого подкл чен к входу интегратора, причем ано и катод первыХ двух диодов соединен между собой, их вторые выводы подсоединены двумя проводами линии свя через ключи к образцовому резистору к выводам которого подсоединены так Тке анод и катод других двух дио дов, подключенных вторыми выводами к выходу источника тока, а блок управления соединен с управляющими входами ключей, источника тока и интегратора , отличающееся тем, что, с целью повышения точности устройства за счет устранения влияния токов утечки в линии связи, в устройство введены вычислительный блок, реле и дополнительный образцовый резистор , включенный последовательно с термодаттиком-между анодом и катодом двух диодов, к которым подсоединены также нормально замкнутый И нормально разомкнутый контакты реле соответственно, а переключающий контакт под- § ключей к точке соединения образцового резистора и термодатчика, причем обмотка реле подключена к точке соединения первых двух диодов и через третий провод линии связи - к второму выходу источника тока, при этом входы вычислительного блока подсоединены к выходам интегратора -и блока управления, а его выход - к блоку индикацииi

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

3(59 G 01 К 7/16

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И OTHPb (21) 3401505/18-10 (22) 25 ° 02.82 (46) 07,07,83. Бюл. Р 25 (72) В.Я.КУПер u A.A.Hîâÿêîâ (71) Куйбышевский ордена Трудового

Красного Знамени политехнический институт им. В.В.Куйбышева (53) 536.531(088.8) (56) 1. Авторское свидетельстзо СССР

Р 606115, кл. G Dl К 7/16, 1976.

2. Авторское свидетельство СССР

Р 872983р кл, G 01 К 7/lбр 1979 (прототип), (54) (57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ

ТЕМПЕРАТУРЫ преимущественно воды, содержащее резистивный термодатчик, образцовый резистор, трехпроводную линию связи, два ключа, четыре диода, блок управления, блок индикации, источник тока, выход которого подключен к входу интегратора, причем анод и катод первых двух диодов соединены между собой, их вторые выводы подсоединены двумя проводами линии связи через ключи к образцовому резистору, к выводам которого подсоединены так ке анод и катод других двух диодов, подключенных вторыми выводами к выходу источника тока, а блок управления соединен с управляющими входами ключей, источника тока и интегратора, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повьыения точности устройства за счет устранения влияния токов утечки в линии связи, в устройство введены вычислительный блок, реле и дополнительный образцовый резистор, включенный последовательно с термодатчиком между анодом и катодом двух дйодов, к которым подсоединены также нормально замкнутый и нормально разомкнутый контакты реле соответственно, а переключающий контакт под- Е ключен к точке соединения образцового резистора и термодатчика, причем обмотка реле подключена к точке соединения первых двух диодов и через третий провод линии связи — к второму выходу источника тока, при этом входы вычислительного блока подсоеди-" нены к выходам интегратора-и блока управления, а его выход — к блоку индикации, 1027537

Изобретение относится к термомет рии и может быть использовано в других областях измерительной техни ки для. дистанционного измерения со противления и других преобразуемых в сопротивление неэлектрических ве- личин. Известно многоканальное устройство для измерения температуры, содержащее резистивный термодатчик, образцовый резистор, два диода. трех- 10 проводную линию связи, источник тока, блок управления и блок ИНдикацииГ1) °

Недостаток устройства - низкая точность, обусловленная разностью сопротивлений проводбв линии связи.

Наиболее .близким по технической сущности к предлагаемому является устройство для измерения температу- .

Ры, содержащее резистивный термодат- 2g чик, образцовый Резистор, трехпро водйую линию связи; два ключа, четыре диода, блок управления, блок индикации, источник тока, выход котороГо ,подключен к входу интегратора, причем анод и катод первых двух диодов соединены между собой, их вторые выводы подключены с помощью двух проводов линии связи через ключи к об разцовому резистору, к выводам которо го подсоединены также анод и катод других двух диодов, подключенных вторыми выводами к выходу источника тока, а блок управления соединен с управляющими входами ключей, источннка тока и интегратора. В нем устра.« З няется влияние сопротивления проводов линии связи и неидентичности характеристик диодов на результат измерения L 2j

Недостатком известного устройст- 40 ва является низкая точность, обусловленная токами утечки в линии связи., Цель изобретения — повышение тоЧности за счет устранения влияния то- 45 ков утечки в линии связи на результат измерения. указанная цель достигается тем, что в устройство, содержащее реэистивный термодатчйк, образцовый ре-, зистор, трехпроводную линию связи, два ключа, четыре диОДа, блок управления, блок индикации, источник тог ка выход которого подключен к входу интегратора причем анод и катод з5 первых двух диоДов соединены между собой, их вторые выводы подключенЫ с помощью двух . проводов;. линии связи через ключи к образцовому Ре" зистору, к выводам которого подсоединены также анод и катод других. двух диодов, подключенных вторыми выводами к выходу источника тока, а блок управления соединен с управляющими входами ключей, источника тока . и интегратора, введены реле, вычис» 65 лительный блок и дополнительный образцовый, резистор, включенный последовательно с термодатчиком между анодом и катодом первых двух диодов, к которым подсоединены также нормально замкнутый и нормально разомкнутый контакты реле соответственно, а переключающий контакт. подключен к точке соединения образцового резистора и термодатчика, причем обмотка реле подключена к точке соединения первых двух-диодов и через третий провод линии связи — к второму выходу источника тока, при этом входы вычислительного блока подсоединены fc 1 выходам интегратора и блока управления, à его выход — к блоку индикации.

На чертеже представлена структурная схема предлагаемого устройства.

Учитывая, что одним из проводов линии связи является вода, два других провода представляют собой линию с распределенными по длине сопротивлением и проводимостью утечки, то по отношению к входным и выходным за>кимам Она Может быть заменена эквива= лентным четырехполюсником, например, с Т-образной схемой замещения.

Устройство содержит резистивный термодатчик 1, образцовые резисторы 2 и 3, диоды 4 - 7, ключи 8 и 9, эквивалентные сопротивления 10 - 13 проводов линии связи, эквивалентные сопротивления 14 и 15 утечки, реле

16 источник 17 тока, интегратор 18, вычислительный блок 19, блок 20 индикации и блок 21 управления, Устройство работает следующим образом.

В начальный момент времени блок 21 управления замыкает ключ 8 и устанавливает на нуль. интегратор

18. Ток 1 положительной поляриости от историйка 17 проходит через диод

4, ключ 8, сопротивления 10 и 11 линии, резистивный термодатчик 1, диод 7 и реле 16, причем часть тока ответвляется через сопротивление

15 утечки, Величину тока Е вЫбирают Недостаточной для срабатывания реле 16, и его нормально замкнутые контакты закорачивают образцовый резистор;3, Нри этом напряжение У на входе ийтегратора 18

uf 14 гяЯ4+R +R +R тll(R„4„+R + 7 916 где R В . — прямое сопротивление диодов 4 и 7;

By)$ — сопротивление клюка 8

R < >R«„ - эквивалентные сопротив..ления проводов линииФ всвязи;

В „ „ — эквивалентные сопротив« ления утечки;

R> — сопротивление теРмодат

1. чика при температуре;

1027537

ВНИИПИ Заказ 4723/44 Тираж 873 Подписное

Филиал ППП "Патент", г.ужгород,ул.Проектная,4 и — сопротивление обмотки реле 16;.

П вЂ” знак параллельного соединения резисторов„.

В момент времени tд+ф блок 21 управления изменяет полярность источника 17 на отрицательную, ток 1 i этом случае проходит через диод 5, образцовый резистор 2, ключ 8, сопротивления 10 и 11 линий, диод б, реле

16 и частично ответвляется через 10 сопротивление 15 утечки, при этом напряжение 0 на входе интегратора 18

Uy= Iq /Rgb +R +Ropy +R +Rgj j f

+)1()1л.И + e +RW<) где 2,й — прямое сопротивление диодов 5 и 6;

R - соПРОтивление образцо . о ,вого резистора, равное), при 0 С.

Напряжение на выходе интегратора 20

18 изменяется линейно и к моменту времени + 2 Гдостигает значения

U q, которое поступает в вычислительный блоK 19.

После этого блок управления раз- 25 мыкает ключ 8, замыкает ключ 9, устанавливает на нуль ийтегратор 18 и изменяет полярность источника 17

На положительную. Второе измерение происходит аналогично, к концу его g() напряжение на выходе интегратора 18 становится равным 0 -. .На этом первый цикл измерения за канчивается.

Во втором цикле по команде блОка управления ток от источника 17 возрастает до значения 1, при котором срабатывает реле 16, при этом в измерительную цепь вместо .термодатчика 1 включается образ-!

1цовый резистор 3. Далее процесс .: измерения происходит аналогично описанному, и в вычислительный блок 19. поступают значения U< и П,,выходного напряжения интегратора 18 в конце каждого из двух измерений. 45

Разность результатов измерений в первом цикле

Н

Ug(-.Ug =K Z1 )R»т фНл и+) +R +В рбмк где к — масштабный коэффициент интег ратора;

R,R — эквивалентные сопротиву уапц ления провода и утечки ва

/ линии свяэиа

Аналогично во втором цикле !

= К,т. (.о+2;. +.„„)+

5Э 4 3 д - О

+ (R +2Qqq +2R>

КЦ В, = Р {1- )4 и Е при R<«R< и учитывая, что сопротивление измерительной цепи значительно меньше, чем эквивалентное сопротивление утечки, а также тот фактр что разность:прямых!сопротивлений диодов значительно {по крайней мере на 2-3 порядка) меньше сопротивления термодатчика, ) R - с. й,„также, как И

В 6+И ССЙ. 02R «+2R> сопротивление термодатчика выражают й:+Оэ1 -0 2

2Кд,tZ т - Ъ-Ъ4.2Кз Хфо

Алгоритм работы вычислительного блока 19 имеет внд .

l и (Us -Us — U » -Бм)

Т ! Ъ ю (63 .М) Х ,где и=

1 ф - .температурный коэффициент сопротивления.

Результат вычисления поступает в блок 20 индикации. Из.полученного . выражения следует что результат измерения температуры не зависит от сопротивления проводов.и утечки

:.в линии связи, а также от нердентичности характеристик диодов, а сделанные при его выводе допущения...не,. приводят к существенному увеличению . ,погрешности результата измерения.Так, например,при сопротивлении проводов линии 1-3кОм,сопротивлении термодат- чика 100 Ом при 0 С, диапазоне измеряемой температуры от -2 до +35 С обусловленная йми погрешность не прЕвышает 0 01-0,03 С.. . Введение дополнительного образцового резистора, реле.и вычислительного блока позволяет повысить точность измерения за счет устранения влияния токотов утечки в линии связи на резуль.тат измерения, причем в качестве од.ного из проводов линии связи может быть использована вода.