Устройство для многоточечного измерения температуры во взрывоопасной среде

СОЮЗ СО 8 ЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИН 0 4 С 01 К 7/ ОПИСАН Н АВТОРСКОМ БРЕТЕН ство СССР 16, 1983. У 12045 СУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ У СВИДЕТЕЛЬСТВ(71) Всесоюзный научно-исследовательский институт научного приборостроения Ленинградского научно-производственного объединения "Буревестник"(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ МНОГОТОЧЕЧНОГО ИЗМЕРЕНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ ВО ВЗРЫВООПАСНОЙ СРЕДЕ(57) Изобретение относится к измерению температур с помощью термопреобраэователей сопротивления. Цель изобретения - повьппение быстродействия устройства. Через термопреобразоваг-11 ЯО 13321 тель сопротивления (ТС) протекаетток, пропорциональный напряжению навыходе корректора 14, а на вход измерительного усилителя (ИУ) 12 поступает напряжение с ТС 1. Напряжениес выхода Иу 12 на сумматоре 13 сравнивается с напряжением источника 19опорного напряжения, и их разницапоступает на вход корректора 14. Напряжение на ТС 1 поддерживается постоянным и пропорциональным опорномунапряжению, а ток, протекающий черезнего, течет через эталонное сопротивление 15 и создает на нем падениенапряжения, измеряемое усилителем 16.Напряжение с выхода последнего черезаналого-цифровой преобразователь 17поступает в вычислительный блок с индикатором 18, а по его значению изначению опорного напряжения определяется величина сопротивления ТС 1,которая пропорциональна измеряемойтемпературе. 3 ил.10 15 20 25 30 35 40 45 50 1 13Изобретение относится к измерениютемператур с помощью термопреобразователей сопротивления, в частности кизмерению температур во взрывоопасной среде,Целью изобретения является повышение быстродействия устройства.На фиг.1 представлена схема уст"ройства для многоточечного измерениятемпературы во взрывоопасной среде,"на фиг.2 - структурная схема системы,регулирования напряжения на измеряемомтермопреобразователе сопротивления; на фиг.З - эквивалентная электрическая схема объекта регулирования. Устройство для многоточечного измерения температуры во взрывоопасной среде (фиг.1) содержит и измерительных каналов (число каналов можетбыть любым), каждый из которых включает в себя термопреобразователь 1сопротивления, соединенный с остальными элементами четырехпроводной линией связи с двумя токовыми 2 и 3 идвумя потенциальными 4 и 5 проводами,обладающими распределенной емкостью6 (на чертеже емкость б условно показана пунктирной линией), сопротивления 7.1-7.3 искрозащиты и ключи8-10, управляющие входы которых подключены к блоку 11 переключения каналов, дополнительный измерительныйусилитель 12, сумматор 13, корректор14, эталонный резистор 15, измерительный усилитель 16, аналого-цифровой преобразователь 17, вычислительный блок 18 с цифровым выходом и индикатором, источник 19 опорного напряжения.Структурная схема системы регулирования напряжения на измеряемом термопреобразователе сопротивления(фиг.2) состоит из сумматора 13, корректора 14 с передаточной функциейИ(Р), объекта 20 регулирования с передаточной функцией У(Р) и измерительного усилителя 12 с передаточнойфункцией Ъ(Р),Корректор 14 может быть выполнен,например, в виде измерительного усилителя с передаточной характеристикой И(Р)=К. Если система с такимкорректором неустойчива, то могутбыть использованы более сложные корректоры, например, в виде интегратора с передаточной функцией И 1,(Р) 32163 2Кнобеспечивающие необходимые. статистические свойства системы регулирования, заданное быстродействие иустойчивость системы.Объект регулирования (фиг.З) включает термопреобразователь 1 сопротивления, емкости 6 проводов линии связи, сопротивления 7.1 и 7.2 искрозащиты, суммарное сопротивление 21 ключа 10 и сопротивления 7.3 искрозащиты и эталонное сопротивление 15.Устройство работает следующим образом.По сигналу блока 11 переключения каналов термопреобразователь 1 сопротивления выбранного канала под,ключается к выходу корректора 14 через . эталонное сопротивление 15, ключ 10, сопротивление 7.3 искрозащиты и провода 3 и 2 четырехпроводной линии связи, а также к входу измерительного усилителя 12 через потенциальные провода 4 и 5, сопротивления 71 и 7.2 искрозащиты и ключи 8 и 9. При этом через термопреобразователь 1 сопротивления протекает ток, пропорциональный напряжению на выходе корректора 14, а на вход измерительного усилителя 12 поступает напряжение с термопреобразователя 1 сопротивления.Напряжение с выхода измерительного усилителя 12 на сумматоре 13 сравнивается с напряжением источника 19 опорного напряжения и их разница поступает на вход корректора 14. Таким образом, образуется замкнутаясистема автоматического регулирования напряжения на термосопротивлении1, структурная схема которой представлена на фиг.2, а принципиальнаяэлектрическая схема объекта регулирования на фиг.З. Напряжение на термопреобразователе сопротивления поддерживается постоянным и пропорциональным опорному напряжению, а ток,протекающий через него, течет черезэталонное сопротивление 15 и создаетна нем падение напряжения, которое измеряется измерительным усилителем16, т.е. напряжение на выходе измерительного усилителя 16 пропорционально току, протекающему через термосопротивление 1. Напряжение с выхода первого измерительного усилителя 16 через аналого-цифровой преобразова163 2 СлКэ+К 1 КОЕ Ко+К,+К 20 40 45 50 55 3 1332 тель 17 поступает в вычислительный блок 18 с индикатором и по его значению и значению опорного напряжения определяется величина сопротивления термопреобразователя 1 Кв, которая пропорциональна измеряемой температуре.Передаточная функция замкнутой системы регулирования имеет вид 10Р) ЧР) ЫОР)1+к(Р) . (Р) ,(Р)Передаточная функция объекта регулирования (фиг.3) имеет видКе 15У (Р) (2)е Т 8 Р+1Квгде К -------6 К+ Ко + Кд К - сопротивление эталонного со 9противления 15;К- сопротивление сопротивления7 искрозащиты;25С- емкость проводов линии связи.Если операционные усилители, входя" щие во второй измерительный усилитель и корректор, считать идеальными, то передаточную функцию измеритель- З 0 ного усилителя можно записать в видеЫ(Р) = Ку (3) а передаточную функцию корректора 1411 (Р) (4)Пусть К= 1, тогда подстановка .(2), (3), (4) и (2) дает(1+К Я ( Р+1)ТоКк К 6Сравнение (2) с (5) показывает, что выбором коэффициента передачи корректора 14 Кпостоянную времени в замкнутой системе регулирования можно сделать сколь угодно малой, а значит быстродействие системы сколь угодно большим.Статическая точность системы регулирования определяется величиной статической ошибки, которая равнаакоп 1 Попх= ----(6)1+М (Р)р о 1+К где 0 оп - опорное напряжение источника 19 опорного напряжения.Таким образом, увеличением коэффициента К можно добиться необходимой статической точности системы и еебыстродействия, а значит и необходимой статической точности и быстродействия всего устройства для многоточечного измерения температуры вовзрывоопасной среде. Формула изобретения Устройство для многоточечного измерения температуры во взрывоопасной среде, содержащее п измерительных каналов, каждый из которых состоит из термопреобраэователя сопротивления, соединенного с четырехпроводной линией связи, и трех ключей на полевых транзисторах, блок переключения ка" налов, соединенный с управляющими входами ключей, эталонный резистор, первый вывод которого соединен с выходами третьих ключей всех измерительных каналов, измерительный усилитель, вход которого соединен с первым и вторым выводами эталонного ресэистора, а выход подключен к входу аналого-цифрового преобразователя, выход которого соединен с входом вычислительного блока с цифровым выходом и индикатором, о т л и ч а ю - щ е е с я тем, что, с целью повышения быстродействия устройства, в него введены корректор, источник опорного напряжения, сумматор, три канальных сопротивления,искрозащиты и дополнительный измерительный усилитель, входы которого соединены соответственно . с выходами первых и вторых ключей всех измерительных каналов, а выход подключен к первому входу сумматора, второй вход которого соединен с выходом источника опорного напряжения, а выход через корректор подключен к второму выводу эталонного резистора, при этом в каждом измерительном канале первый токовый вывод термопреобразователя сопротивления через первый провод линии связи соединен с общей шиной устройства, второй токовый вывод через второй провод линии связи и третье сопротивление искрозащиты подключен к входу третьего ключа, а потенциальные выводы термопреобразователя сопротивления через третий и четвертый провода линии связи и первое и второе сопротивления искрозащиты подключены соответственно к входам первого и второго ключей.133216327Составитель В.Куликов Редактор Г.Волкова Техред М.Ходанич Корректор И.Муска Заказ 3823/37 Тираж 77 б Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж, Раушская наб., д,4/5 Производственно-полиграфическое предприятие,г.ужгород,ул,Проектная,4