Устройство для многоточечного измерения температуры

)4001 К 70 НИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ О У 37етики им.В.М.Гл етельство СССР К 7/02, 1980. ельство СССР К 7/00. 1982СУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИИ ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(56) Авторскс 1 е свиУ 934252, кл. 0 0Авторское свидУ 1068734, кл. О 54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ МНОГОТОЧЕЧНОГОИЗМЕРЕНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ(57) Изобретение относится к измерительной технике и позволяет повысить точность измерений температуры в многоканальных автоматизированных системах, использующих термопары и термометры сопротивления. Устройство содержит произвольное число измерительных каналов, каждый из котоа1428942 рых включает в себя термометр сопро-тивления 1 или термопару 2, постоян"ный резистор 3, включенный последовательно с термометром сопротивления,и токовые 4 и потенциальные 5 управляемые ключи, блок 6 переключенияканалов, источник 7 постоянного напряжения, источник 8 постоянного тока дополнительный управляемый ключ9, постоянные резисторы 10-13, дифИзобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в системах многоточечного измерениятемпературы с применением термомет:ров сопротивления и термопар. Целью изобретения является повышение точности измерений.На Фиг.1 приведена структурная схема предложенного устро:тва на Фиг.2 - структурная схема блока управленияоУстройство содержит произвольное число измерительных каналов., каждый из которых включает в себя термометрсопротивления или термапару 2 на чертеже дпя простоты изображено два измерительных канала) постоянный резистор 3, включенный в кажцом измери тельном канале последовательно с термометром 1 сопротивления, и токовые 4 и потенциальные 5 управляемые ключи,. блок 6 переключения каналов, источник г 7 постоянного напряжения (ЗДС), источ 25 них 8 постоянного тока, дополнительный управляемый ключ 9, постоянные резисторы 10-13, дифференциальный усилитель 14 и блок 15 управления,Блок 15 управления (Фиг.2) содер жит логическую схему ИЛИ 16 два входа которой соединены с выводами резисторов 12 и 13, а ее выход соединен со схемой компараторов 17, генератор 18 импульсов, выход которого подключен к одному из входов логической схемы И 19, второй вход которой соединен с выходом схемы компараторов 17, инвертор 20, выход которого подключен к управляющему электроду ключа 9. Ференциальный усилитель 14 и блокуправления 15. Блок управления 15 выдает управляющие импульсы и контролирует состояние соединигельных цепей,Фиксируя наличие обрыва или короткого замыкания проводов. Кроме того,в устройстве контролируется тип подключенного датчика и коэффициентпреобразования всего измерительноготрактае 2 ил В качестве блока 6 переключения каналов может быть использован счет чик с мультиплексором, выходы которого подключаются к управляющим электродам ключей 4 и 5.Устройство работает следующим образомеВ первом цикле измерения импульс с выхода генератора 18 поступает на блок 6 переключения каналов и своим передним Фронтом подключает заданный измерительный канал к усилителю 14, на выходе которого появится напряжение Ц равноеВвч=11 Кэ. В +В +ВР о бх где 0 - напряжение, поступающее сизмерительной диагонали мостовой схемы, образованнойпостоянными резисторами 12и 13, образцовым постояннымрезистором 3 и термометромсопротивления 1;К - коэффициент усиления усилителя;В - сопротивление измерительнойдиагонали мостовой схемы;В, - сопротивление образцовогопостоянного резистора 11;В- входное сопротивление усилителя 14.(Величина сопротивления резистора 10, включенного для симметрии входных цепей усилителя 14, учтена в приведенной Формуле в сопротивлении резистора 11) .0 дновременно по этому же сигналу в блоке 15 производится оценка обрыва илч короткого замыкания токовых цепей подключенного термометра сопротивления. В этом случае ток источника42 35 142897 протекает через резисторы 12 н 13,токовые ключи 4, термометр 1 сопротивления и постоянный резистор 3. В случае обрыва одной или обеих токовыхцепей на входах блока 15 появится напряжение, практически равное напряжению источника 7, которое через .схемуИЛИ 1 б поступает на вход схемы компаратор 17 и далее на вход схемы 10И 19,Во втором цикле измерения по заднему фронту импульса, поступающегочерез инвертор 20, открывается ключ 9.В результате замыкается цепь источни-. "5ка 8 через постоянный резистор 11 ина выходе усилителя 14 появится напряжение 11, равное11= (0 +Ц )Кгде 11 = В 1, - падение напряженияна резисторе 11 отпротекания по нему постоянного тока 1 источника 8.25Измеряемая температура связана снапряжением У линейной зависимостью,при этом указанное напряжение определяется по результатам двух цикловизмерения по формуле301 У+и,+ ,+1 Как видно из выражения для К,если в потенциальных цепях был обрыв,то 2 в о К- О. При короткомзамыкании потенциальных цепей величина К будет превышать значение дляисправных цепей, равноевхКо вхТаким образом, условие обрыва или 45короткого замыкания цепей можно; записать следующим образом:КВ в)К 0а 1 вТип подключенного датчика температуры (термометр сопротивления илитермопара) определяется по величинесопротивления В , которое рассчитывается по формуле1 дх (К Кв )55Измерение температуры с использованием термопары осуществляется аналогичным образом. Выражения для 11, .и 11 остаются верными и для термопары, с той лишь. разницей, что напряжение Б - э.д.с термопары, соответствующая измеряемой температуре.Все приведенные расчетные операции могут быть реализованы с помощью микро-ЭВИ с аналого-цифровым преобра" зователем, подключаемым к выходу усилителя 14,Формула изобретенияУстройство для многоточечного измерения температуры, содержащее термометры сопротивления и термопары, подключейные через токовые и потенциальные управляемые ключи к входам измерительного блока, источник постоянного напряжения, потенциальная шина которого соединена с первыми выводами двух постоянных резисторов, источник постоянного тока, дополнительный управляемый ключ, образцовый резистор, блок переключения йэмерительных каналов, выходы которого соединены с управляющими входами ключей, а его вход подключен к первому выходу блока управления, второй выход кото" рого соединен с управляющим входом дополнительного ключа, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью повышения точности измерений, в нем в каж" дом измерительном канале последовательно с термометром сопротивления включен дополнительно введенный по ., стоянный резистор, а измерительный блок выполнен по схеме дифференциального усилителя, причем общий вывод термометров сопротивления и дополнительных постоянных резисторов соединен с нулевой шиной источника постоянного напряжения и дифференциального усилителя; а их раздельные выводы через токовые управляемые ключи соединены с вторыми выводами первых двух постоянных резисторов и входами блока управления и непосредственно - с входами потенциальных ключей, выходы которых вместе с выходами потенциальных ключей, соединенных с выводами термопар, попарно объединены и соединены через образцовый постоянный резистор, параллельно которому через дополнительный управляемый ключ включен источник постоянного тока, и дополнительно введенный симметрирующий постоянный резистор соответственно с первым и вторым входами дифференциального усилителя.428942 Тираж 607 Подписно ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 13035, Москва, Ж, Раушская наб д, 4/5