Устройство для многоточечного измерения температуры

асиль вРт 2) Авторы изобретен С. Дворников и В А, Никитин яв 4) УСТРОЙСТВ МНОГОТОЧЕЧНОГО ИЗМЕРЕНИЯЕМПЕРАТУРЫ о ляетс дляанап я Наиболее близнасти и достигаеретению являетсяточечного измеренжашее датчик теподключенные чермутатора к источитенциальные ключному из входов с ким по технической сущмому результату к изобустройство для многоия температуры, содермпературы, и термопары,ез токовые ключи комику тока и через пои коммутатора к одуммируюшего усилитеИзобретение относится к измерител ной технике и может быть использован в устройствах для многоточечного измерения температуры с помошью термометров сопротивления и термопар.Известно устройство, содержащее датчики температуры, (термометры сопротивления или термопары), коммутатор и измерительную цепь, выполненну в виде усилителя или мостовой схемыНедостатком этого устройства явя невозможность его использован измерения температуры в широком азоне. 2ля, к другому входу которого. подключено эталонное сопротивление, блок переключения каналов; подключенный к управляющим входам ключей коммутатора, и восемь ключей, при этом первый ключ подключен к выходам токовых ключей коммутатора, и к одному из полюсав источника тока, второй, третий и четвертый ключи подключены к ограничительному сопротивлению и к выходам ключей коммутатора, пятый и шестой ключи подключены к тому же полюсу источника тока и к обшей точке суммирующего усилителя соответственно, а также к обшей точке термометров сопротивления, седьмой и восьмой ключи подклю-. чены к обшей точке суммируюшего усилителя и эталонному сопротивлению соответственно и к второму полюсу источника тока и блок управления, соединенный с управляющими входами всех восьми ключей, с вторым полюсом источника тока и с блоком управления переключения канадов 123 .9892 4 3 97Недостатком известного устройстваявляется узкий диапазон измерения, определяемый величиной эталонного сопротивления, которое для данной программы измерения выбирается постоянным,поэтому любое изменение программыизмерения приводит к необходимостиручной смены эталонного сопротивления,что исключает возможность автоматизации процесса измерения,Целью изобретеггия является расширение диапазона измерения температуры.Поставленная цель достигается тем,что в устройство для многоточечногоизмерения температуры введены блоксравнения, дополнительные ключи и кокоммутатор регистр управления дополнительным коммутатором и цепочка последовательно соединенных эталонных сопротивлений, включенная между вторымвходом и общей точкой суммирующегоусилителя, при этом дополните д ныйкоммутатор одним из своих входов подключен к каждому эталонному сопротивлению, а выходом - к второму полксу источника тока, другими входами -к регистру управления дополнительнымкоммутатором который одним из своихвходов соединен с выходом блока управления, а другим - через блок сравнения с выходом суммирующего усилителя, причем дополнительный ключ включен между средней точкой цепочки последовательно соединенных эталонныхсопротивлений и первым полюсом источника тока, а управляющим входом соединен с блоком управления,На чертеже представлено предлагаемое устройство для многоточечного измерения температуры, прииер конкретной реализации.Устройство для многоточечного измерения температуры содержит термометры сопротивления 1 и термопары 2,подключенные через токовые ключи 3коммутатора к ключу 4, соединенномус одним из полюсов источника тока 5,и через потенциальные ключи 6 коммутатора к одному из входов суммирующего усилителя 7, блок переключения каналов 8, подключенный к управляющимвходам ключей коммутатора, ключи 9и 10, подключенные к второму полюсуисточника тока 5 к обшей точке параметров сопротивления соответственно и .к второму входу суммирующего усилителя 7, блок управления 11, соединенный с управляющими входами всех трехключей 4, 9 и 10, с вторым полюсом 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 источника тока 5 и с блоком переклк- чения каналов 8, цепочку последовательно соединенных эталонных сопротивлений 12, дополнительный коммутатор 13, своими входами подключенный к каждому эталонному сопротивлению 12, а выходом - к второму полюсу источника тока 5, регистр управления дополни-. тельным коммутатором 14, одним входом соединенный с блоком управления 11, блок сравнения 15, вход которого соединен с выходом суммирующего усилителя 7, а выход подключен к второму входу регистра управления дополнительным коммутатором 14, и дополнительный ключ 16, включенный между средней точкой цепочки последовательно соединенных эталонных сопротивлений 12 и первым полксом источника тока 5, управляющим входом соединенный с блоком управления 11. Выходом устройства является аналоговый выход суммирующего усилителя 7, и кодовые выходы блока управления 11 и регистра управления дополнительным коммутатором 14.Устройство работает следующим образом.Изменение температуры воздействует на датчики температуры 1 и 2, вызывая изменение сопротивления термометров, сопротивления или ЭДС термопары, Сигнал на подключение очередного датчика к измерительной цепи вырабатывается блоком переключения каналов 8. Одновременно блок переключения каналов вырабатывает импульс, устанавливающий блок управления 11 в положение, в котором включены ключи 4 и 9. В этом случае ток источника тока 5 протекает по цепи "положительный полюс" - ключ 4 - токовый полкс коммутатора 3 - датчик температуры - потенциальный полюс коммутатора 6 - ключ 9 - "отрицательный полюс". В случае обрыва датчика температуры напряжениемежду полюсами источника тока 5 возрастает до уровня логической единицы, Это напряжение поступает на блок управления 11, с выхода которого поступает сигнал, соответствующий обрыву патчика Если обрыва нет, на вход блока управления поступает напряжение, соответствующее логическому нулю, а с его выхода снимается сигнал, говорящий о том, что обрыва датчика нет. После проведения анализа целостности датчиковых цепей блок управления 11 выключает ключ 9 и.устанавливает регистр управления дополнительным коммутатором892 6текает ток, Как только величина пРостановится меньше Й, знак выходногонапряжения изменяется на противоположный, и импульсы переключения с блокасравнения 15 на регистр управлениядополнительным коммутатором 14 непоступают. При любом значении сопротивления термометра сопротивления величина выходного напряжения пропорци 1 ф ональна разности сопротивлений термометра сопротивления и ближайшего меньшего значения суммы сопротивленийцепочки эталонных сопротивлений, определяемой значением кода, вырабаты- ; ваемого регистром управления 14 помере переключения ключей дополнительного коммутатора 13. В том случае,если к измерительной цепи подключенатермопара, цепь тока источника тока5 оказывается разомкнутой вследствиеотсутствия провода, соединяющего тер, мометр сопротивления с обшей точкойтермометров сопротивления, и на полюсах источника тока 5 появляется напряже 2 З ние; соответствующее логической единице. Это напряжение .поступает навход блока управления 11, который выключает ключ 4 и включает ключи 10и 16, замыкает цепь тока через ключ16, сопротивления цепочки эталонныхсопротивлений 12, ключ дополнительного коммутатора 13, соединенный с общей точкой термометров сопротивления,на "отрицательный полюс источника 3тока 5. Таким образом, на входы суммирующего усилителя 7 поступают напряжения О=Ет и О=+аЗКгде О., - напряжение на первом входесуммирующего усилителя приподключении термопары;02 - напряжение на втором входесуммирующего усилителя приподключении термопары;Ет- величина ЭДС термбпары.45Знак "минус" в выражении соответствует протеканию тока через эталонныесопротивления, расположенные междусредней точкой цепочки последовательносоединенных эталонных сопротивлений ивходом усилителя.50 5 979 14 в положение, при котором включен ключ дополнительного коммутатора 13, соединенный с общей точкой термометров сопротивления. В том случае, если к измерительной цепи подключен термометр сопротивления, ток источника тока 5, протекает по цепи "положительный полюс" - ключ 4 - токовый полюс коммутатора 3 - датчик температуры - общая точка термометров сопротивлеиия -ключ дополнительного коммутатора 13 -отрицательный полюс, и на входы суммирующего усилителя 7 при этом поступают напряжения О 1 и (.12, равные соответственно+ я )О 2о+ л 2 фгде О- напряжение на первом входесуммирующего усилителя;02 - напряжение на втором входесуммирующего усилителя;3 - величина тока источника тока;К - величина сопротивления термометра сопротивления;й - величина одного сопротивленияОцепочки эталонных сопротивлений;И - число эталонных сопротивленийв цепочке, по которым протекает ток;Я - величина сопротивления одногопровода трехпроводной линии,соединяющий термометр сопротивления с входами ключей :коммутатора и с общей точкойтермометров сопротивления.Выходное напряжение суммирующегоусилителя определяется выражением"вьи=О+О 2=Э Иа-и"о)Это напряжение поступает на блоксравнения 15, представляющий собой фазочувствительный усилитель. Если сумма подключенных эталонных сопротивлений дйоЯ, то Об,0, и с находа блока сравнения на регистр управления допол:. нительным коммутатором 14 поступают импульсы переключения, и регистр управления последовательно включает клк чи дополнительного коммутатора 13, замыкая цепь источника тока 5 через сопротивления цепочки последовагельно соединенных эталонных сопротивлений 12 и один из ключей дополнительного коммутатора 13 на "отрицательный полюс" источника тока 5. По мере переключения ключей дополнительного коммутатора 13 уменьшается число эталонных сопротивлений, по которым проЗнак "плюс" соответствует протеканию тока через эталонные сопротивления, расположенные между средней точкой цепочки последовательно соединенных эталонных сопротивлений и общей точкой термометров сопротивления.Величина напряжения на выходе суммирующего усилителя 7 при подключении7 9798термопары определяется выражениемЬьм т т Йо .Дальнейшая работа устройства проюходит аналогично работе при подключении термометра сопротивления. Пере ключение ключей дополнительного коммутатора 13 происходит до выполненияусловия О,хО. При этом поиск диапазона напряжений, в котором находится физмеряемая ЭДС, происходит при любойполярности подключенной термопары,Таким образом, введение цепочкипоследовательно соединенных эталонныхсопротивлений, дополнительного комму- цтатора, регистра управления, блока сравнения и дополнительного ключа выгодноотличает предлагаемое устройство отизвестного, так как позволяет расширитьдиапазон измеряемых температур за счет 2 авыбора любого числа последовательносоединенных эталонных сопротивлений иавтоматизировать процесс измерения путем автоматического выбора числа эталонных сопротивлений, подключаемых к 23источнику тока н к входу суммирующегоусилителя, в то время как в известномустройстве этот процесс может осуществляться только вручную,Испытания предлагаемого устройствапоказали, что оно может работать совсеми типами термометров сопротивленияи термопар, вЬвускаемыми отечественнойпромышленностью. Способность устройства автоматически выбирать тип подключенного датчика и диапазон измеренияисключает необходимость ручной лерекроссировки устройства в случае изменения программы измерения, что делаетустройство более надежным, универсальным йи упрощает его эксплуатацию, Кроме тогоустройство позволяет работать с термопарами, у которых в процессе измеренияпроизошла смена полюсов, что довольночасто имеет место при температурныхизмерениях.формула изобретенияУстройство для многоточечного измерения температуры, содержащее датчики 92 8 температуры - термометры сопротивленияа термопары, каждый иэ которых подключен через токовые ключи коммутатора ключу, соедйиенному с одним иэ полюсовисточника тока, и через потенциальныеключи коммутатора к одному иэ входовсуммирующего усилителя, блок переключения каналов, подключенный к управляющимвходам ключей коммутатора, два ключа,йодвцоченные к второму полюсу источникатока и к обшей точке термометров сопротивления соответственно и к второмувходу суммирующего усилителя, и блокуправления, соединенный с управляющимвходами всей трех ключей с вторымполюсом источника тока и с блоком переключения каналов, о т л и ч а ю ш е-е с я тем, что, с целью расширениядиапазона измерения температуры, внего введены блок сравнения, дополниетельные ключи и коммутатор, региструправления дополнительным коммутатороми цепочка последовательно сдединенныхэталонных сопротивлений, включеннаямежду вторым входом и общей точксйсуммирующего усилителя, при этом дополнительный коммутатор одним из своихвходов подключен к каждому из последовательно соединенных эталонных сопротивлений, а выходом - к второмуполюсу источника тока, другими входами - к регистру управления дополнительным коммутатором, который однимиз своих входов соединен с выходомблока управления, а другим - черезблок сравнения с выходом суммирующегоусилителя, причем дополнительный ключвключен между средней точкой цепочкипоследовательно соединенных эталонныхсопротивлений и первым полюсом источника тока, а управляющим входом соединен с блоком управления.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1, Авторское свидетельство СССР% 389418, кл, Ю 01 К 7/02, 1971.2. Авторское свидетельство СССРпо заявке М 2991671, кл, б 01 К 7/02,10.10.80 (прототип) .979892 Составитель Н, Горшковаедактор В. Данко Техред С.Мигунова Корректор М. Шарош аз 934 оми открь наб ауш лнал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проект 9 Тираж 887 НИИПИ Государственно ло делам изобретений 3035, Москва, Ж,ПоДписноеета СССР й