CS277251B6

CS277251B6 - Temperature measurement system with artificial intelligence

Info

Publication number: CS277251B6
Application number: CS904593A
Authority: CS
Inventors: Stanislav Ing Csc Stanc; Jan Ing Tomik
Original assignee: Vyskumny Ustav Jadrovych Elekt
Priority date: 1990-09-21
Filing date: 1990-09-21
Publication date: 1992-12-16
Also published as: CS459390A3

Abstract

Teplotný merací systém obsahuje redundantně a diverzitívne merariia teploty a teplotného rozdielu prostredníctvom meracích odporov (2) a termoelektrických článkov (3), a ďalej že merací systém umožňuje súóasné meranie teploty a slučkových odporov jedným analógovo-číslicovým prevodníkom (15), pričom pre meranie a vyhodnocovanie sa využívá mikroprocesorová technika. Vynález možno využívat pre přesné meranie teplót a teplotných rozdielov v priemysle a laboratóriách.The temperature measurement system includes redundant and diversive temperature and temperature difference measurements by means of measuring resistors (2) and thermocouples (3), and further that the measurement system enables simultaneous measurement of temperature and loop resistances by one analog-to-digital converter (15), while microprocessor technology is used for measurement and evaluation. The invention can be used for precise measurement of temperatures and temperature differences in industry and laboratories.

Description

Riešenie sa týká teplotného meracieho systému s umelou inteligenciou. Spadá do odboru meracej techniky.The solution concerns a temperature measuring system with artificial intelligence. It belongs to the field of measuring technology.

Meracie systémy sa vo všeobecnosti skládájú zo snímačov, meracich trás a meracích a vyhodnocovacích zariadení. Pre meranie teplot a teplotných rozdielov sa ako snímače najčastéjšie používá jú termoelektrické články a meracie odpory resp. ich kombinácia. Ako meracie a vyhodnocovacie zariadenia sa používájú mikropočítačové systémy zložené z volné programovatelného zariadenia pre pracovanie informácií, prepínača meracích miest, analógovo-číslicového prevodníka a indikačného a zapisovacieho zariadenia. Nevýhodou týchto meracích systémov bolo to, že si súčasne s meraním v každom meracom cykle nekontrolovali automatický výskyt systematickej zložky chyby merania teplot a teplotných rozdielov a že si automaticky neziskovali výskyt a miesto poruchy v meracom systéme.Measuring systems generally consist of sensors, measuring paths and measuring and evaluation devices. Thermoelectric cells and measuring resistors or measuring resistors are most often used as sensors for measuring temperatures and temperature differences. their combination. Microcomputer systems are used as measuring and evaluation devices, consisting of a free programmable device for processing information, a switch of measuring points, an analog-to-digital converter and an indication and recording device. The disadvantage of these measuring systems was that they did not check the automatic occurrence of the systematic component of the temperature measurement error and temperature differences simultaneously with the measurement in each measuring cycle and that they did not automatically gain the occurrence and location of the fault in the measuring system.

Vyššie uvedené nevýhody meracích systémov teplot a teplotných rozdielov odstraňuje teplotný merací systém s umelou inteli— genciou, ktorého podstatou je, že studené konce meracích termoelektrických článkov a kompenzačný merací odpor sú umiestnené v izotermickej krabici, pričom do prúdového okruhu meracích odpo— rov je zaradený přepínači kontakt s odporom, zatial čo ná vstupe analógovo-číslicového prevodníka je paralelné připojená sériová kombinácia spínacieho kontaktu a zátažného odporu, pričom sú jednak meracie odpory, jednak meracie termoelektrické články, jednak kompenzačný merací odpor, jednak odporový normál a jednak odpor připojené cez přepínač meracích miest na vstup analogovo— ’-číslicového prevodníka volné programovatelného zariadenia.The above-mentioned disadvantages of temperature and temperature difference measuring systems are eliminated by a temperature measuring system with artificial intelligence, the essence of which is that the cold ends of measuring thermocouples and compensating measuring resistance are placed in an isothermal box, while the measuring resistor current circuit includes switches. contact with a resistor, while a series combination of a switching contact and a load resistor is connected in parallel to the input of an analog-to-digital converter, with measuring resistors, measuring thermocouples, compensating measuring resistor, resistive normal and resistor connected via a measuring point switch to the input of an analog-to-digital converter of a free programmable device.

Teplotný merací systém podlá navrhovaného riešenia umožňuje viacnásobné meranie teplot a teplotných rozdielov dvomi nezávislými fyzikálnymi metodami, umožňuje prostředníctvom analógovo-číslicového prevodníka pre meranie napátia meranie slučkových odporov meracích retazcov a meranie izolačného odporu meracieho systému. Redundantně a diverzitívne merania a spósob zapojenia v navrhnutom meracom systéme umožňujú automatickú kontrolu velkosti náhodnej zložky chyby a kontrolu výskytu systematickej zložky chyby merania teploty a teplotného rozdielu v každom meracom cykle. Použitý spósob merania slučkových odporov meracích retazcov a izolačného odporu meracieho systému umožňuje identifikovat výskyt a miesto poruchy v meracom systéme.The temperature measuring system according to the proposed solution enables multiple measurement of temperatures and temperature differences by two independent physical methods, enables measurement of loop resistances of measuring chains and measurement of insulation resistance of measuring system by means of analog-to-digital converter for voltage measurement. Redundant and diverse measurements and the method of connection in the proposed measuring system enable automatic control of the size of the random error component and control of the occurrence of the systematic component of the temperature measurement error and temperature difference in each measuring cycle. The method used to measure the loop resistances of the measuring chains and the insulation resistance of the measuring system makes it possible to identify the occurrence and location of the fault in the measuring system.

Na připojenom výkrese je znázorněná schéma teplotného meracieho systému podlá vynálezu.The accompanying drawing shows a diagram of a temperature measuring system according to the invention.

Teplotný merací systém podlá vynálezu sa skládá z kombinova— - ných teplotných snímačov 1, izotermickej krabice 5, prepínacieho kontaktu 2, vypínacieho kontaktu 8, prúdového zdroja 9, odporového normálu 10, odporu 11, prepínača meracích miest 12, spínacieho kontaktu. 13., zátažného odporu 14, analógovo-číslicového převodní— ka 15, ovládacieho prvku 16, volné programovatelného zariadenia 17 pre spracovanie informácií a indikačného a zapisovacieho zariadenia 18. Každý kombinovaný teplotný snímač 1, celkový počet ktorých móže byt v meracom systéme lubovolný, sa skládá z dvoch meracích odporov 2, dvoch napájacích termoelektrických článkov 4 a jedného meracieho termoelektrického článku 2. IzotermickáThe temperature measuring system according to the invention consists of combined temperature sensors 1, isothermal box 5, changeover contact 2, switch-off contact 8, current source 9, resistance standard 10, resistor 11, measuring point switch 12, switching contact. 13, load resistor 14, analog-to-digital converter 15, control element 16, free programmable device 17 for information processing and indication and recording device 18. Each combined temperature sensor 1, the total number of which can be arbitrary in the measuring system, is consists of two measuring resistors 2, two supply thermocouples 4 and one measuring thermoelectric cell 2. Isothermal

CS 277251 B6 2CS 277251 B6 2

I j krabica 5 obsahuje studené konce meracích termoelektrických článkov 3, napájacích termoelektrických článkov 4, a kompenzačný merací odpor 6,. Meracie odpory 2 sú napájané prúdovým zdrojom 9. K přepínačů meracích miest 12 sú z každého kombinovaného teplotného snímača 1 připojené signály z dvoch meracích odporov 2, a jedného meracieho termoelektrického článku 3.· Ďalej sú k prepínaču meracích miest 12 připojené signály z kompenzačného meracieho odporu 6, z odporového normálu 10 a odporu 11. Vypínací kontakt 8. slúži na meranie parazitných termonapátí na trasách · meracích odporov 2. Přepínací kontakt 7 a odpor 11 slúžia na meranie izolačného odporu meracieho systému. Odporový normál 10 slúži na meranie napájacieho prúdu. Spínací kontakt 13 a zátažný odpor 14 slúžia na meranie slučkových odporov meracích retazcov. Přepínací kontakt 7, vypínací kontakt 8 a spínací kontakt 13 sú riadené volné programovatelným zariadením 17 pre spracovanie informácií prostredníctvom ovládacieho prvku 16,. V bezporuchovom chodě meracieho systému, pri meraní teplot a teplotných rozdielov je stav prepínacieho kontaktu Z, vypínacieho kontaktu 8 a spínacieho kontaktu. 13 podlá schémy na obrázku. Vtedy sa merajú teploty a teplotné rozdiely ako meracími odpormi 2, tak meracími termoelektrickými článkami 2· Kontrola velkosti náhodnéj zložky chyby merania sa uskutečňuje prostredníctvom teplotných rozdielov dvojíc meracích odporov 2 umiestnených v jednotlivých kombinovaných teplotných snímačoch 1. Kontrola výskytu systematickej zložky chyby merania sa uskutečňuje prostredníctvom rozdielu meraných teplót a teplotných rozdielov získaných ako z meracích odporov 2. tak meracích termoelektrických článkov 3,. Citlivost sledovania výskytu systematickej zložky chyby merania je závislá od velkosti rozdielu citlivosti meracích odporov 2 voči meracím termoelektrickým článkom 3. v μ V na °C. V případe zhoršenia přesnosti merania nad dovolené medze, resp. v případe podozrenia poruchy možno automaticky identifikovat výskyt a miesto poruchy meracieho systému. Identifikácia výskytu a miesta poruchy je založená na porovnávaní meraných slučkových odporov meracích retazcov a izolačného odporu meracieho systému s opornými hodnotami slučkových odporov a izolačného odporu bezporuchového meracieho systému. Slučkový odpor jednotlivého meracieho retazea sa získává dvojnásobným meraním napátového signálu z tohto retazea, pri jeho zatažení a nezatažení na vstupe analógovo-číslicového prevodníka 15, prostredníctvom spínacieho kontaktu 13 a zatažného odporu 14. Izolačný odpor sa získává z velkosti napátového úbytku na odpore 11, kedy je prúdový zdroj £ přepnutý přepínacím kontaktem 7 na odpor 11.The box 5 contains the cold ends of the measuring thermocouples 3, the supply thermocouples 4, and the compensating measuring resistor 6. The measuring resistors 2 are supplied by a current source 9. Signals from two measuring resistors 2 and one measuring thermocouple 3 are connected to the measuring point switches 12 from each combined temperature sensor 1. · Furthermore, signals from a compensating measuring resistor are connected to the measuring point switch 12. 6, from the resistance standard 10 and the resistor 11. The make contact 8 is used to measure parasitic thermal voltages on the paths of the measuring resistors 2. The changeover contact 7 and the resistor 11 serve to measure the insulation resistance of the measuring system. The resistance standard 10 is used to measure the supply current. The switching contact 13 and the load resistor 14 serve to measure the loop resistances of the measuring chains. Switching contact 7, switching contact 8 and switching contact 13 are controlled freely by a programmable device 17 for processing information by means of an actuating element 16. In the trouble-free operation of the measuring system, when measuring temperatures and temperature differences, the state of the changeover contact Z, the break contact 8 and the changeover contact is. 13 according to the diagram in the figure. Then temperatures and temperature differences are measured by both measuring resistors 2 and measuring thermocouples 2 · The size of the random component of the measurement error is checked by means of temperature differences of pairs of measuring resistors 2 located in individual combined temperature sensors 1. Checking the occurrence of systematic component of measurement error is performed by the difference between the measured temperatures and the temperature differences obtained from both the measuring resistances 2 and the measuring thermocouples 3 ,. The sensitivity of monitoring the occurrence of the systematic component of the measurement error depends on the magnitude of the difference in the sensitivity of the measuring resistors 2 to the measuring thermocouples 3. in μ V per ° C. In case of deterioration of measurement accuracy above the allowed limits, resp. if a fault is suspected, the occurrence and location of the fault of the measuring system can be automatically identified. The identification of the occurrence and location of the fault is based on the comparison of the measured loop resistances of the measuring chains and the insulation resistance of the measuring system with the supporting values of the loop resistances and the insulation resistance of the fault-free measuring system. The loop resistance of a single measuring chain is obtained by twice measuring the voltage signal from this chain, when it is pulled and not pulled at the input of analog-to-digital converter 15, by switching contact 13 and pull-up resistor 14. Insulation resistance is obtained from the magnitude of voltage drop across resistor 11. the current source £ is switched by switching contact 7 to resistor 11.

V teplotnom meracom systéme podlá obrázku možno vhodnou volbou velkosti odporového normálu 10 eliminovat vplyv systematickej chyby analógovo-číslicového prevodníka 15 na meranie teploty prostredníctvom meracích odporov 2· ^v případe výskytu poruchy meracích odporov 2, možno využívat pre riadenie procesu merané údaje teplót a. teplotných rozdielov z meracích termoelek— trických článkov 3./ ktoré možno před výskytom poruchy kontinuálně kalibrovat prostredníctvom meracích odporov 2. Takýmto spósobom sa přesnost merania prostredníctvom meracích termoelektrických článkov 3. přibližuje přesnosti merania prostredníctvom meracích odporov 2. V případe výskytu poruchy meracích odporov 2_ a meracích termoelektrických článkov 5, možno pre merania využit napá— jacie termoelektrické články 4. Vtedy třeba ale uskutočnit ich připojenie k přepínačem meracích miest 12.The temperature measuring system according to the image size can be an appropriate choice of the resistance of normal 10 to eliminate the effect of bias analog-to-digital converter 15 to measure the temperature by measuring resistance 2 · ^{In the} event of failure of measuring resistors 2, may be use for process control and measurement data of temperature. temperature differences from the measuring thermocouples 3. / which can be continuously calibrated by means of measuring resistors 2 before the fault occurs. measuring thermocouples 5, it is possible to use supply thermocouples 4 for the measurements.

Claims

3 CS 277251 B6 connecting to measuring point switches 12. PATENT REQUIREMENTS

1. Temperature measurement system with artificial intelligence, containing measurement resistors and thermoelectric cells, switch for measurement, analogue-to-digital converter, free programmable device and indicating and writing device, characterized by the cold ends of measuring thermocouples (3) and compensating measuring resistance (6) are located in the isothermal box (5), where a changeover contact (7) with a resistor (11) is connected to the current circuit of the measuring resistors (2), while a serial combination of the switching contact (13) is connected in parallel to the analog-to-digital converter (15) and of a severe resistor (14), on the one hand measuring resistors (2), one-directional thermoelectric cells (3), on the one hand a compensating measuring resistor (6), on the one hand a resistive normal (10) and on the other hand a resistor (11) individually connected via a measuring point switch (12) on the input of the analog-to-digital converter (15) to which the free program is connected device (17).

2. The temperature measuring system according to item 1, characterized in that the compensating measuring resistor (6) is connected to the current source (9). 1 drawing