Устройство для измерения средней температуры

(4 О1"1"., Д АВТОРСК СССРССР1983,НИЯ СРЕД" ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР(71) Научно"исследовательский и проектно-конструкторский институт автоматизированных систем управления транспортом газа(56) Авторское свидетельство У 934252, кл, О 01 К 7/02, 1Авторское свидетельство С В 1177684, кл. С 01 К 3/02, (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕ НЕЙ ТЕИПЕРАТУРЫ(57) Изобретение относится к измерительной технике, может быть использовано в многоканальных системах контроля температуры различныщ объектов и позволяет повысить эффективность путем обеспечения режима непрерывногоконтроля средней температуры, а также расширить функциональные возможности путем измерения неравномерности температурного поля, В устройство,содержащее набор термоэлектрическихпреобразователей 1, коммутатор 2 сключами 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, схема11 управления и регистрации, При этона входах; коммутатора 2 разноименные электроды каждого термоэлектрического преобразователя зашунтированы высокоомным резистором, а каждыйэлектрод соединен ключом коммутаторачерез резистор, 3 ип,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 О ния неравномерности температурного поля,На Фиг, приведена общая Функциональная схема предложенного устройст" ва; на Фиг.2 ; схема блока автомати ческого выбора нуля; на фиг.3 - Функциональная схема программатора.Устройство содержит набор термоэлектрических .преобразователей 1, коммутатор 2 с набором ключей 3 выпол ненных в электронном или релейном вариантах в зависимости от требований, предъявляемых к быстродействию коммутатора 2, резисторы 4 и 5, подключенные к входным клеммам коммутатора 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 цифровых 40 логических и запоминающих элементов с элементами цифровой индикации, и программатор 12Одноименные 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 сравненияи 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 1 О сравнения, Первые управляющие выходы схемы 11 управления и регистрации соединены с входами программатора 12, выходы которого соединены с управляющими входами,ком-; мутатора 2, 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 ключ13, нуль-орган 14 и интегратор 15,Программатор 12 (фиг,3) выполнен набазе двоичного счетчика 16, позиционного дешифратора 17, управляющегозапоминающим регистром 18 с наборомтриггеров, число которых соответствует числу контролируемых термоэлектрических преобразователей 1, схемы19 согласования запоминающего регистра 18 с ключами 3 коммутатора 2, набора клавишных или кнопочных переключателей 20, Программатор 2 предназначен для автоматического или ручногоуправления коммутатором 2 и обеспечивает в автоматическом режиме подключение на каждом 1.-м такте измерениявсех термоэлектрических преобразова"телей и отключение очередного 1-готермоэлектрического преобразователя,а также полное отключение вышедших изстроя термоэлектрических преобразователей; в ручном режиме подключениеи отключение по выбору произвольногочисла термоэлектрических преобразователей при помощи набора переключателей 20,Резисторы 4-1, 4"1, 4-2, 4-2,/4-п, 4-и имеют одинаковые номиналы и образуют звездообразную матрицу с коэффициентами Р передачи термоЭДС1с каждого 1.-го термоэлектрического преобразователя, равными Р,=1/и, где и - 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 тер- моЭДС Е ,45095 6 5го 15 где е, - термоЭДС -го термоэлектрического преобразователя,ТермоЭДС Ес поступает на вход схемы б измерения, где преобразуется в надряжение 11 ср более высокого стандартного уровня, равное 5 15Резисторы 5-1, 5-2,-..,5-и предназначены для определения обрыва линиисвязи или выхода из строя термоэлектрических преобразователей, При нормальной работе резистор 5-1 шунтируется внутренним сопротивлением -готермоэлектрического преобразователяи не оказывает влияния на точностьпередачи термоЭДС на выход матрицы.Устройство работает следующим образом.В исходном состоянии по команде,вырабатываемой схемой 11 управленияи регистрации, подключаются одновременно все и термоэлектрических преобразователей, при этом среднее значение термоЭДС на выходе коммутатора2 определяется соотношениемие,=Е -с Ес 1 фгде ш - коэффициент усиления схемы бизмерения,Напряжение с выхода схемы б измерения поступает одновременно на входсхемы 10 сравнения, где сравниваетсяс заданными уставками, на вход схемы11 управления и регистрации, где преобразуется в цифровой код, регистрируется и индицкруется на цифровом табло, и на вход делителя 7 с переменнымкоэффициентом деления К, равным в/данном случае единице,Напряжение Ь =К .Г с выхода делистеля 7 поступает на неинвертирующийвход нормирующего усилителя 8, имеющего коэффициент усиления, равный(п), Напряжение с выхода нормирующего усилителя 8 поступает на инвертирующий вход нуль-органа 14 схемы 9автоматического выбора нуля.По команде, поступающей из схемы11 управления и регистрации, ключ13 замыкается и на выходе интегратора15 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 размыкаиия 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 1-го термоэлектрического преобразователя 1, При этом на выходе нормирующего усилителя 8 формируется напряжение 6 Б , равное ОлЬБ= ;," е;-е ) (п) -, е; кхпш (и) = ш(е-Е )ср ф которое соответствует величине откло 20 кения термоЭДС 1-го термоэлектрического преобразователя от среднего значенияНапряжение ЬБ поступает на входсхемы 1 О сравнения, где сравнивает 25 ся на компараторах с заданными значениями, и результат сравнения выдаетсяна схему 11 управления и регистрации 1на другой аналоговый вход которой поступает напряжение Я 1 для регист 330 рации, На этом цикл окончен,На следующем цикле вновь подключаются все термоэлектрические преобразователи, подключается схема 9автоматического выбора нуля, устанавливается нуль на выходе нормирующего усилителя 8 и затем отключается (1+1)-йтермоэлектрический преобразователь.При этом на выходе нормирующего усилителя 8 Формируется напряжение ЬЬ+40 которое поступает иа схему 10 сравнения и схему 11 управления и регистра-.ции и т,д,В случае обрыва линии связи или вывыхода из строя какого-либо Ч-го термоэлектрического преобразователя со -ответствующее напряжение ЬП на выхо"де нормирующего усилителя 8 равно Ь Ч 1==ш Е , что Фиксируется схемой 10сравнения, из которой на схему 11 поступит сигнал о выходе из строя(р-гОканала измерения, Тогда по командам,сформированным схемой 11 управленияи регистрации, при пояощи программатора 12 отключится Ч-й канал измерения, измеиится коэффициент передачии делителяс единицы на - и зареп е гистрируется номер вышедшего из строяканала.Изменение .коэффициента передачи делителя 7 обеспечивает постоянство масштаба определения напряжения 110 при различном количестве контро 1 5 лируемых термоэлектрических преобразоВателей, так как при отключении вышеддШего из строя термоэлектрического преобразователя коэффициент Р, передачи термоЭДС каждого из оставшихся контролируемых термоэлектрических преобразователей увеличивается и ста-. новится равным Р, =1/(п), При отклюенни второго вышедшего из. строя термоэлектрического преобразователя Р = 41/(п), но К (и)/и при отключении третьего - Р; =1/(п-З), Кщ(п)/и и т,д.Таким образом, предложенное уст 1 ойство обеспечивает поочередное равнение термоЭДС каждого из термоэлектрических преобразователей со Средним значением термоЭДС, определяет целостность датчика и линии связи, автоматически отключает измери Тельный канал при обнаружении неисправности и фиксирует порядковый номер вышедшего иэ строя канала, При этом в любой момент работы устройства непрерывно контролируется среднее Зо значение температуры объекта и одновременно определяется картина неравномерности теплового поля,формула ИзобретенияУстройстводля измерения средней температуры, содержащее термоэлектрические преобразователи подключенные параллельно через нормально разомкнутые ключи коммутатора к входам 40 схемы измерения, программатор, выходы которого соединены с управляющими входами коммутатора, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с цецью повышения эффективности путем обеспечениярежима непрерывного контроля среднейтемпературы и расширения функциональных возможностей путем измерения неравномерности температурного оля, в неговведены схема управления и регистрации, первый аналоговый вход которойсоединен с выходом схемы измерения,а первые ее управляющие выходы соединены с входами программатора, управляемый делитель напряжения с переменнымкоэффициентом деления, аналоговыйвход которого соединен с выходом схемы измерения, а управляющий вход - свторым управляющим выходом схемы управления и регистрации, операционныйусилитель, неинвертирующий вход которого соединен с выходом управляемогоделителя напряжения, а его выход -с вторым аналоговым входом схемы управления и регистрацин, схема автоматического выбора нуля, аналоговыйвход которой соединен с выходом операционного усилителя, ее управляющийвход - с третьим управляющим выходомсхемы 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 операционногоусилителя, а ее дискретные выходы - свходами схемы управления и регистрации, и включенные на входе коммутато-ра постоянные резисторы, одни из которых включены параллельно каждому термоэлектрическому преобразователю, адругие - последовательно с каждым изего электродов,1545095 Составитель В.Голубеведактор А.Козориз Техред Л.Олийнык КорректорЭ,Лончакова оиэводственно-издательский комбинат "Патент", г. Уагород, ул. Гагарина, 10 каз 485НИИПИ Госу Тиран 491твенного комитета по из 113035, Москва, 3-35, Р Подписное етениям и открытиям при ГЕНТ СССРушская наб., д. 4/5