Устройство для измерения средней температуры

 

Изобретение относится к измерительной технике, может быть использовано в многоканальных системах контроля температуры различных объектов и позволяет повысить эффективность путем обеспечения режима непрерывного контроля средней температуры, а также расширить функциональные возможности путем измерения неравномерности температурного поля. В устройство, содержащее набор термоэлектрических преобразователей 1, коммутатор 2 с ключами 3, схему измерения 6 и программатор 12, введены управляемый делитель 7 напряжения с переменным коэффициентом деления, нормирующий усилитель 8, схема 9 автоматического выбора нуля, схема 10 сравнения, схема 11 управления и регистрации. При этом на входах коммутатора 2 разноименные электроды каждого термоэлектрического преобразователя зашунтированы высокоомным резистором, а каждый электрод соединен ключом коммутатора через резистор. 3 ил.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„„80„„1545095 А 1 (51) 5 С 01 К 3/02 I l .(!...:!:1 ( б

C» t!!y

1 - i 1 (" Д

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АЮТОРСКОМЪ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

° с

° В

° Й

° t

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ

AO ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (2 l) 4371756/24-10 (22) Ol 02,88 . (46) 23.02.90. Бюл, В 7 (71) Научно"исследовательский и проектно-конструкторский институт автоматизированных систем управления транспортом газа (72) А.А,Сорокин, Л,А,Мондрус, A,À.Се ливанов, А.В.Павловский и A,Е.Редькин (53) 536,53(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

11 934252, кл. G 01 К 7/02, 1980, Авторское свидетельство СССР

11 1177684, кл. С 01 К 3/02, 1983, (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ СРЕД»

НЕЙ ТЕМПЕРАТУРЫ (57) Изобретение относится к измерительной технике, может быть использовано в многоканальных системах контроля температуры различных объектов

2 и позволяет повысить эффективность путем обеспечения режима непрерывного контроля средней температуры, а также расширить функциональные возможности путем измерения неравномерности .температурного поля. В устройство, содержащее набор термоэлектрических преобразователей 1, коммутатор 2 с ключами 3, схему 6 измерения и программатор 12, введены управляемый делитель 7 напряжения с переменным коэффициентом деления, нормирующий усилитель 8, схема 9 автоматического выбора нуля, схема 10 сравнения, схема

11 управления и регистрации, При этом на входах; коммутатора 2 разноимен- а ные электроды каждого термоэлектрического преобразователя зашунтированы высокоомным резистором, а каждый электрод соединен ключом коммутатора через резистор, 3 ип.

1545095

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в многоканальных системах измерения температуры различных объектов.

Цель изобретения — повышение эффективности птуем обеспечения режима непрерывного контроля среднего значения температуры и расширение функциональных возможностей путем измере- 1р ния неравномерности температурного поля.

На фиг.1 приведена общая функциональная схема предложенного устройства, на фиг,2 ; схема блока автоматического выбора нуля; на фиг.3 — функциональная схема программатора.

Устройство содержит набор термоэлектрических .преобразователей 1, коммутатор 2 с набором ключей 3„ выпол- -p ненных в электронном или релейном вариантах в зависимости от требований, предъявляемых к быстродействию коммутатора 2, резисторы 4 и 5, подключенные к входным клеммам комму- 25 татора 2, схему 6 измерения, например автоматический потенциометр или нормирующий преобразователь, делитель 7 напряжения с переменным коэффициентом деления, например набор резисторных делителей с электронными ключами, нормирующий усилитель 8, например операционный усилитель с резисторами в цепи отрицательной обратной связи, схему 9 автоматического выбора нуля, схему 10 сравне-. ния, выполненную в виде набора компараторов с различными уровнями напряжения срабатывания, схему 11 управления и регистрации, например набор цифровых40 логических и запоминающих элементов с элементами цифровой индикации, и программатор 12 °

Одноименные электроды термоэлектрических преобразователей 1 через последовательно включенные резисторы

4 и нормально разомкнутые ключи 3 коммутатора 2 соединены между собой и подключены к входам схемы 6 измерения, выход которой подключен к аналоговому входу делителя 7 и первым входам схемы 10 сравнения и схемы 11 уп" равления и регистрации. Выход делителя 7 подключен к неинвертирующему входу усилителя 8, инвертирующий вход которого подключен к выходу схемы 9 автоматического выбора. нуля. Выход усилителя 8 подключен к входу схемы 9 автоматического выбора нуля, к второму входу схемы 10 сравнения и к второму входу схемы 11 управления и регистрации, третьи входы которой соединены с выходами схемы 10 сравнения, Первые управляющие выходы схемы 11 управления и регистрации соединены с входами программатора 12, выходы которого соединены с управляющими входами.ком-; мутатора ?, Второй и третий управляющие выходы схемы 11 соединены соответственно с управляющими входами делителя 7 и схемы 9 автоматического выбора нуля,.

Схема 9 автоматического выбора нуля (фиг. 2) содержит электронный ключ

13, нуль-орган 14 и интегратор 15, Программатор 12 (фиг ..3) выполнен на базе двоичного счетчика 16, позиционного дешифратора 17, управляющего запоминающим регистром 18 с набором триггеров, число которых соответствует числу контролируемых термоэлектрических преобразователей 1, схемы

19 согласования запоминающего регистI ра 18 с ключами 3 коммутатора 2, набора клавишных или кнопочных переключателей 20, Программатор 12 предназначен для автоматического или ручного управления коммутатором 2 и обеспечивает в автоматическом режиме подключение на каждом i-м такте измерения всех термоэлектрических преобразова" телей и отключение очередного i-ro термоэлектрического преобразователя, а также полное отключение вышедших из строя термоэлектрических преобразователей; в ручном режиме подключение и отключение по выбору произвольного числа термоэлектрических преобразователей при помощи набора переключателей 20, Резисторы 4-1, 4-1, 4-2, 4-2,...

4-ть, 4-п имеют одинаковые номиналы и образуют звездообразную матрицу с коэффициентами Р передачи термоЭДС

1 с каждого i-го термоэлектрического преобразователя, равными Р,=1/n, где

n — - количество контролируемых термоэлектрических преобразователей, Каждый из резисторов 4 на порядок больше внутреннего сопротивления термоэлектрического преобразователя, что значительно снижает влияние разброса внутренних сопротивлений термоэлектрических преобразователей на погрешность формирования среднего значения термоЭДС Е il.

5 го где е; — термоЭДС >.-ro термоэлектрического преобразователя, ТермоЭДС Ес поступает на вход схемы 6 измерения, где преобразуется в надряжение 11с!» более высокого стандартного уровня, равное

5 15

Резисторы 5-1, 5-2,. ° .,5-II предназначены для определения обрыва линии связи или выхода из строя термоэлектрических преобразователей, При нормальной работе резистор 5-i шунтируется внутренним сопротивлением 1-го термоэлектрического преобразователя и не оказывает влияния на точность передачи термоЭДС на выход матрицы.

Устройство работает следующим образом.

В исходном состоянии по команде, вырабатываемой схемой 11 управления и регистрации, подключаются одновременно все и термоэлектрических преобразователей, при этом среднее значение термоЭДС на выходе коммутатора

2 определяется соотношением и е, =Š— »

;=1 "

Б — m Е где m — коэффициент усиления схемы 6 измерения, Напряжение с выхода схемы б измерения поступает одновременно на вход схемы 10 сравнения, где сравнивается с заданными уставками, íà вход схемы

11 управления и регистрации, где преобразуется в цифровой код, регистрируется и индицкруется на цифровом табло, и на вход делителя 7 с переменным коэффициентом деления К, равным в

/ данном случае едипице, Напряжение U =K -U с выхода делис!> теля 7 поступает на неинвертирующий вход нормирующего усилителя 8, имеющего коэффициент усиления, равнь!й (и-1), Напряжение с выхода нормирующего усилителя 8 поступает на инвертирующий вход нуль-органа 14 схемы 9 автоматического выбора нуля.

По команде, поступающей из схемы

11 управления и регистрации, ключ

13 замыкается и на выходе интегратора

15 начинает линейно нарастать напряжение обратной связи, которое поступает на инвертирующий вход нормирующего усилителя 8, В момент достижения на выходе нормирующего усилителя .8 нулевого напряжения на выходе интегратора 15 напряжение стабилизируется и после размыкания ключа 13 сохраняется достаточное время, После установки нуля выходного напряжения усилителя 8 и размыкания ключа 13 схемой 11 управления и регистрации формируется команда, которая поступает в программатор 12, на отключение j-го термоэлектрического преобразователя 1, При этом на выходе нормирующего усилителя 8 формируется напряжение hU равное

Yt и

ЬБ =,"» е;-е ) (и-1) -,> «е; х хп ° m (n-1) = m(e -Е )

tp которое соответствует величине откло20 кения термоЭДС j-ro термоэлектрического преобразователя от среднего значения„

Напряжение QU поступает на вход схемы 10 сравнения, где сравнивается на компараторах с заданными значениями, и результат сравнения выдается на схему 11 управления и регистрации1 на другой аналоговый вход которой поступает напряжение QU для регист1

30 рации, На этом цикл окончен, На следующем цикле вновь подключаются все термоэлектрические преобразователи, подключается схема 9 автоматического выбора нуля, устанавливается нуль на выходе нормирующего усилителя 8 и затем отключается Cj+1)-й термоэлектрический преобразователь.

При этом на выходе нормирующего усилителя 8 формируется напряжение gU>

40 которое поступает на схему 10 сравнения и схему 11 управления и регистра-. ции и т.д.

В случае обрыва линии связи или вывыхода из строя какого-либо 4Р-го термоэлектрического преобразователя со— ответствующее напряжение 5U на выхо" де нормирующего усилителя 8 равно ЬЦ =

=т Е, что Фиксируется схемой 10 сравнения, из которой на схему 11 поступит сигнал о выходе из строя у-гО канала измерения, Тогда по командам, сформированным схемой 11 управления и регистрации, при пояощи программатора 12 отключится (>-й канал измерения, изме>!ится коэффициент передачи и-1 делителя 7 с единицы на - и зареI1 ° гистрируется номер вышедшего из строя ка нала.

1545095

Изменение коэффициента передачи делителя 7 обеспечивает постоянство масштаба определения напряжения

gU. при различном количестве контро1 5 лируемьгх термоэлектрических преобразоВателей, так как при отключении вышедШего из строя термоэлектрического пре<>бразователя коэффициент P, передачи термоЭДС каждого из оставшихся контролируемых термоэлектрических ( преобразователей увеличивается и ста-. новится равным Р; =1/(n-1). При отключении второго вышедшего из. строя термоэлектрического преобразователя Р(= 1/(п-2), íî K(n-2)/и„ при отключении третьего — Р; =1/(п-З), К=(п-3)/и

Й т,д.

Таким образом, предложенное устройство обеспечивает поочередное равнение термоЭДС каждого из термоэлектрических преобразователей со

Средним значением термоЭДС, определяет целостность датчика и линии свя.зи, автоматически отключает измери- 25 ельный канал при обнаружении неисправности и фиксирует порядковый номер вышедшего иэ строя канала, При этом в любой момент работы устройст9а непрерывно контролируется среднее gp значение температуры объекта и одновременно определяется картина неравНомерности теплового поля, формула изобретения

Устройство. для измерения средней емпературы, содержащее термоэлектрические преобразователи„ подключенные параллельно через нормально разомкнутые ключи коммутатора к Входам 4р схемы измерения, программатор, выходы которого соединены с управляющими входами коммутатора, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью повышения эффективности путем обеспечения режима непрерывного контроля средней температуры и расширения функциональных возможностей путем измерения неравномерности температурного цоля, в него введены схема управления и регистрации, первый аналоговый вход которой соединен с выходом схемы измерения, а первые ее управляющие выходы соединены с входами программатора, управляемый делитель напряжения с переменным коэффициентом деления, аналоговый вход которого соединен с выходом схемы измерения, а управляющий вход - с вторым управляющим выходом схемы управления и регистрации, операционный усилитель, неинвертирующий вход которого соединен с выходом управляемого делителя напряжения, а его выход— с вторым аналоговым входом схемы управления и регистрации, схема автоматического выбора нуля, аналоговый вход которой соединен с выходом операционного усилителя, ее управляющий вход - с третьим управляющим выходом схемы управления и регистрации, а выход — с инвертирующим входом опера-. ционного усилителя, схема сравнения, первый и второй аналоговые входы которой соединены соответственно с выходами схемы измерения и операционного усилителя, а ее дискретные выходы — с входами схемы управления и регистрации, и включенные на входе коммутато- ра постоянные резисторы, одни из которых включены параллельно каждому термоэлектрическому преобразователю, а другие — последовательно с каждым из

его электродов, 1545095

Составитель В.Голубев

Ф

Редактор А.Козориз Техред JI. Îëèéíûê Корректор Э,Лончакова

Заказ 485 Тирам 491 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГЕНТ СССР

113035, Москва, З-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Уагород, ул. Гагарина, 101