Многоканальное телеизмерительное устройство

 

Изобретение относится к многопроводным системам измерения и контроля параметров рабочих процессов и может быть использовано в АСУ ТП, в том числе в океанологических исследованиях. Техническим результатом изобретения является повышение точности измерений в широком диапазоне рабочих температур. Технический результат достигается тем, что многоканальное телеизмерительное устройство содержит резистивные датчики, контакты кодовых реле опроса, двухпроводную измерительную линию связи, генератор тока, первый и второй операционные усилители, регистратор, контакты реле компенсации и конденсатор памяти, резистивные датчики зашунтированы размыкающими контактами кодовых реле опроса и включены последовательно в один провод измерительной линии связи через замыкающие контакты кодовых реле опроса, подключенный к инверсному входу первого операционного усилителя и к генератору тока, выход первого операционного усилителя соединен с инверсным входом второго операционного усилителя, прямой вход которого подключен к клемме нулевого потенциала, выход - через замыкающие контакты реле компенсации подключен ко второму выводу конденсатора памяти и к прямому входу первого операционного усилителя. При этом выходной сигнал устройства не зависит от сопротивления двухпроводной измерительной линии связи, за счет чего повышается точность измерения. 1 ил.

Изобретение относится к многопроводным системам измерения и контроля параметров рабочих процессов и может быть использовано в АСУ ТП, в том числе в океанологических исследованиях.

Известно устройство для измерения неэлектрических величин с помощью датчиков сопротивления (авт. свид. СССР N 340974, кл G 01 R 17/10), состоящее из измерительного моста переменного тока, в котором с целью исключения влияния проводов линии связи последовательно с диагональю питания включены первичные обмотки двух трансформаторов тока, вторичные обмотки которых подключены отдельной линией связи к зажимам измеряемых датчиков сопротивления.

Недостатком данного устройства является необходимость использования четырех жил линий связи для каждого датчика измерения, что обуславливает высокую стоимость системы.

Известно устройство измерительного моста переменного тока (авт. свид. СССР N 198444, кл G 01 R 17/14), выполненного на сопротивлениях моста постоянного тока, в котором один конец измерительной диагонали переменного тока совмещен с концом диагонали моста постоянного тока, а другой подключен к средней точке делителя напряжения, образующего противоположное датчику плечо моста постоянного тока.

В качестве прототипа предлагаемого изобретения взято многоканальное телеизмерительное устройство по авт. свид. СССР N 752436, кл³ G 08 C 15/08, содержащее резистивные датчики, контакты кодовых реле опроса, контакты реле компенсации, линию связи, узел нормализации, операционный усилитель, полевые транзисторы, конденсаторы памяти, блоки регистрации.

Недостатком прототипа является наличие погрешностей измерений за счет изменения сопротивления линии связи в интервале рабочих температур.

Задачей предлагаемого изобретения является повышение точности измерений в широком диапазоне рабочих температур.

Предлагаемое многоканальное телеизмерительное устройство, содержащее резистивные датчики, контакты кодовых реле опроса, двухпроводную измерительную линию связи, первый операционный усилитель, выход которого соединен с регистратором, контакты реле компенсации, конденсатор памяти, один выход которого соединен с одним проводом измерительной линии связи, соединенной с клеммой нулевого потенциала, отличается тем, что в устройство введены генератор тока и второй операционный усилитель, резистивные датчики зашунтированы размыкающими контактами кодовых реле опроса и включены последовательно в другой провод измерительной линии связи через замыкающие контакты кодовых реле опроса, подключенный к инверсному входу первого операционного усилителя и к генератору тока, выход первого операционного усилителя соединен с инверсным входом второго операционного усилителя, прямой вход которого подключен к клемме нулевого потенциала, выход - через замыкающие контакты реле компенсации подключен ко второму выводу конденсатора памяти и к прямому входу первого операционного усилителя.

Схема многоканального телеизмерительного устройства представлена на чертеже.

Устройство содержит резистивные датчики 1-3, контакты 4-6 кодовых реле опроса, двухпроводную измерительную линию связи 7,8, генератор 9 тока, первый операционный усилитель 10, регистратор 11I, второй операционный усилитель 12, контакты 13 реле компенсации и конденсатор 14 памяти, резистивные датчики 1-3 зашунтированы размыкающими контактами 4-6 кодовых реле опроса и включены последовательно в другой провод измерительной линии 7 связи через замыкающие контакты 4-6 кодовых реле опроса, подключенный к инверсному входу первого операционного усилителя 10 и к генератору 9 тока, выход первого операционного усилителя 10 соединен с инверсным входом второго операционного усилителя 12, прямой вход которого подключен к клемме нулевого потенциала, выход - через замыкающие контакты 13 реле компенсации подключен ко второму выводу конденсатора 14 памяти и к прямому входу первого операционного усилителя 10.

Устройство работает следующим образом.

В исходном состоянии контакты 13 реле компенсации разомкнуты, а размыкающие контакты 4-6 кодовых реле опроса шунтируют резистивные датчики 1-3. Ток I_г.т., формируемый генератором 9 тока, проходит по двухпроводной измерительной линии 7, 8 связи и на инверсном входе первого операционного усилителя 10 появляется напряжение, зависящее от активного сопротивления измерительной линии 7, 8 связи и сопротивлений размыкающих контактов 4-6 кодовых реле опроса.

U_вх0 = I_г.т.(R₈ + R₇ + nR_к) (1) где R₈, R₇, R_к - сопротивление соответственно измерительных линий связи и размыкающих контактов 4-6 кодовых реле опроса, n - количество резистивных датчиков.

Перед каждым измерением включаются контакты 13 реле компенсации входного сигнала и на прямом входе первого операционного усилителя 10, а также на конденсаторе памяти 14 появляется напряжение компенсации U_c≈ U_вх [1, 2]. Это напряжение запоминается на конденсаторе памяти 14. Напряжение на выходе первого операционного усилителя U_вых≈ 0. В режиме измерения размыкающие контакты 4-6 одного из кодовых реле опроса размыкаются и через замыкающие контакты 4-6 кодового реле опроса в измерительную линию связи 7 подключается соответствующий резистивный датчик 1-3. Напряжение на инверсном входе первого операционного усилителя 10 будет равно: U_вх1 = I_г.т.(R₇ + R₈ + R_i + nR_k) (2) где R_i - сопротивление подключенного резистивного датчика.

Нетрудно показать, что напряжение на выходе первого операционного усилителя 10 U_выхi будет равно: где K - коэффициент усиления операционного усилителя.

Выходной сигнал с первого операционного усилителя 10 поступает на регистратор 11.

Как видно из выражения 3, выходной сигнал U_выхi не зависит от сопротивления двухпроводной измерительной линии связи 7, 8, следовательно, изменение ее параметров в интервале рабочих температур не влияет на точность измерений.

Погрешности, возникающие от переходных сопротивлений контактов кодовых реле опроса, также практически исключаются полностью.

Таким образом, требования к параметрам измерительной линии связи могут быть значительно снижены без снижения точности измерений.

Важным преимуществом заявленного устройства является автоматическая коррекция дрейфа нуля операционного усилителя, что также повышает точность измерений.

Литература 1. Гутников В.С. Интегральная электроника в измерительных устройствах. Л.: Энергоатомиздат, 1988, с. 44-47.

2. Нестеренко Б.К. Интегральные операционные усилители. М.: Энергоатомиздат, 1982.

Формула изобретения

Многоканальное телеизмерительное устройство, содержащее резистивные датчики, контакты кодовых реле опроса, двухпроводную измерительную линию связи, первый операционный усилитель, выход которого соединен с регистратором, контакты реле компенсации, конденсатор памяти, один выход которого соединен с одним проводом измерительной линии связи, соединенной с клеммой нулевого потенциала, отличающееся тем, что в устройство введены генератор тока и второй операционный усилитель, резистивные датчики зашунтированы размыкающими контактами кодовых реле опроса и включены последовательно в другой провод измерительной линии связи через замыкающие контакты кодовых реле опроса, подключенный к инверсному входу первого операционного усилителя и к генератору тока, выход первого операционного усилителя соединен с инверсным входом второго операционного усилителя, прямой вход которого подключен к клемме нулевого потенциала, выход - через замыкающие контакты реле компенсации подключен ко второму выводу конденсатора памяти и к прямому входу первого операционного усилителя.

РИСУНКИ

Рисунок 1