Устройство для многоточечного измерения температуры

 

ОЛ ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик, «и934252 (5! ) Дополнительное к авт. свид-ву(22)Заявлено 10.10.80 (21) 2gg1671g18 10 с присоединением заявки рв(23} Приоритет

Опубликовано 07,06.82, Бюллетень Й 21

Дата опубликования описания 07,0б,82 (5l)M. Кл.

G 01 К 7/02

3ЪеуларстееииЫ1 комитет

СССР ао делам изабретеиий и открытий (53) УДК 536.532 (088.83

В.Л.Никитин, В.С.Дворников, В.Н.Василь в и А.Я.Булдин р

Ф т (72) Авторы изобретения

4

J т

C (71) Заявитель (91) УСТРОЙСТВО ДЛЯ МНОГОТОЧЕЧНОГО.

ИЗМЕРЕНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ

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 помощьо термометров сопротивления и термопар, содержащее датчики температуры (термометры сопротивления или термопары ), подсоединенные через коммутатор к измеритель-.

10 ной 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 кпредлагаемому 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 испольэовать 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 72).

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

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

Поставлейная цель достигается тем, что в устройство для многоточечного ™. измерения температуры, содержащее датчики температуры - термометры сопро3 9342 тивления и термопары, подключенные через токовые ключи коммутатора к источнику тока и через потенциальные ключи коммутатора к одному иэ входов суммирующего 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 1р подключен к выходам токовых ключей коммутатора и к одному иэ полюсов источника тока, второй, третий и четвертый ключи подключены к ограни" читальному сопротивлению и к выходам кличей коммутатора, пятый и шестой кличи подключены к тому же полюсу источника тока и к общей точке суммирующего усилителя соответственно и к общей точке термометров сопротивления, седьмой и восьмой ключи подключены к общей точке суммирующего усилителя и эталонного сопроТмвления соответственно и к второму полюсу источника тока, и блок управ- д ления, соединенный с управляющими входами всех BocbHH 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 4 ключи коммутатора, блок 5 переключения каналов, эталонное сопротивление 6 сравнения, ключи

7- 13 анализа, суммирующий усилитель ао

14, ограничительное сопротивление

l5, источник 16 тока и блок 17 управления.

Устройство работает следующим образом.

Изменение температуры воздейст.45 . вует на датчики 1 и 2 температуры, вызывая изменение сопротивления термометров сопротивления или ЭДС термопары (Е т).

Сигнал на подключение очередного датчика к измерительной цепи вырабатывается блоком 5 переключения каналов, который одновременно вырабатывает два последовательных импульса, поступающих на блок 17

55 управления и устанавливающих его поочередно в положения, соответствующие анализу обрыва датчиковых це52 4 пей и анализу типа подключенного датчика.;

С блока 17 управления сигнал, соответствующий анализу обрыва датчиковых 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

9 - ключ 3 - датчик температурыключ 4 — ключ l0 - отрицательный полюс. В случае обрыва датчика между полюсами источника 16 тока напряжение возрастает до уровня, соответствующего поступлении на вход блока

17 управления логической "1".

На выходе блока 17 управления появится сигнал, соответствующий обрыву датчиковой цепи, открывающий ключи 7 и 8, через которые вместо датчика к входу усилителя 14 и к источнику 16 тока подключается ограничительное сопротивление l5 и ключ

13, через который замыкается цепь тока источника 16 тока, и закрывающий ключ 10. Величина ограничительного сопротивления l5 выбирается, исходя из максимально допустимого входного напряжения суммирующего усилителя 14, Если же обрыва датчика нет, то напряжение на полюсах источника 16 тока, поступающее на блок 17 управления, соответствует уровню логического "0" 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 термометров сопротивления, и на полюсах источника

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

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

11 и 12. Таким образом, на вход суммирующего усилителя поступают напряжения

Ц1=ЕТ

Ug-=-3 и где 0„ - напряжение на первом входе усилителя при подключении термопары;

5 934252

0 - напряжение на втором входе усилителя при подключении термопары;

3 - ток источника тока;

Rgp- сопротивление сравнения.

Выходное напряжение усилителя определяется

0ВЬ,Х =0" 01=Ет -1"ср

B случае подключения к данному каналу термометра сопротивления цепь тока оказывается замкнутой, изменения состояния ключей не происходит, а на выходе блока 17 управлениясигнал, соответствующий подключению термометра сопротивления. На входц суммирующего усилителя 14 при этом ! (1 поступают напряжения 0„ и 0, равные соответственно

0„ =g (яд+К,,);

Я.

0 =- (са л)

20 где 0„ - напряжение на первом входе усилителя при подключении

1 термометра сопротивления 3

Оп - напряжение на втором входе усилителя при подключении термометра сопротивлениями

3 - ток источника тока1 величина сопротивления датчика;

R р - сопротивление сравнения1 . Зв

R - величина сопротивления одного провода линии, соединяющей датчик с входами ключей коммутатора и общей точкой термометра сопротивления. з

Выходное напряжение усилителя определяется выражением

ЬИх *

=Э@ =1Р

Таким образом, введение новых элементов - ключей анализа, блока управления и ограничительного сопротивления повышает надежность устройст" ва, особенно в аварийных ситуациях (в случае обрыва термометров сопро45 тивления или термопар), и обеспечивает автоматизацию процесса измерения температуры различными типами датчиков, как термометрами сопротивления, так и термопарами, что делает устройство более универсальным и приводит к снижению габаритно-весовых характеристик систем измерения тем" пературы. Предлагаемое устройство надежнее известных и позволяет снизить объем и вес систем измерения (емпературы примерно в два раза.

Формула изобретения

Устройство для многоточечного из" мерения температуры, содержащее датчи" ки температуры - термометры сопротив" ления 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 управляющим входам ключей коммутатора, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью повышения надежности устройства и автоматиза-. ции 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 огра" ничительному сопротивлению и к выхо" дам 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 вхо" дами всех восьми ключей, с вторым полюсом источника тока и с блоком управления переключения каналов.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

Авторское свидетельство СССР и . 389418, кл. 6 О! К 7/02, 1971 °

2. Патент Великобритании

М 1204151 кл. G 1 N,1976 (прототип) .

934252

«0dPu/

Составитель Н. Горшкова

Текред E. Харитончик Корректор М.Коста

Редактор Г.Ус

Филиал ППП "Патент", г.Ужгород, ул.Проектная,4

Заказ 3913/34 Тираж 887 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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