NL8302593A

NL8302593A - Inrichting voor het meten van de temperatuur.

Info

Publication number: NL8302593A
Application number: NL8302593A
Authority: NL
Original assignee: Enraf Nonius Delft
Priority date: 1983-07-20
Filing date: 1983-07-20
Publication date: 1985-02-18
Also published as: DE3466804D1; EP0135214A1; EP0135214B1; US4571095A

Description

N/31.522-dV/id

Inrichting voor het meten van de temperatuur.

De uitvinding heeft betrekking op een inrichting voor het meten van de temperatuur, voorzien van een weerstands-thermometer, die via een eerste aansluitleiding en een massa-leiding is aangesloten op.de ingang van een verwerkingsscha-5 keling, die de temperatuur bepaalt in afhankelijkheid van de weerstandswaarde van de weerstandsthermometer.

Bij een bekende inrichting van deze soort is de weerstandsthermometer opgenomen in een brugschakeling, waarin tevens instelweerstanden zijn opgenomen voor het compenseren van ver-10 schillende foutenbronnen. Niettemin laat de stabiliteit op lange termijn van deze bekende inrichting te wensen over, terwijl de in de schakeling optredende thermospanningen niet kunnen worden bepaald en hierdoor in het bijzonder voor nauwkeurige industriële temperatuurmetingen een ontoelaatbare foutenbron vormen.

15 De uitvinding beoogt een inrichting van de in de aanhef genoemde soort te verschaffen, waarbij deze bezwaren op doeltreffende wijze zijn ondervangen.

Hiertoe heeft de inrichting volgens de uitvinding het kenmerk, dat de verwerkingsschakeling aan de ingangszijde 20 een meerstanden-schakelaar omvat met tenminste drie ingangs-klemmen, waarop respectievelijk zijn aangesloten de eerste aansluitleiding, een tweede aansluitleiding, die bij de weer-standthermometer met de massaleiding is verbonden en waarvan de weerstand althans nagenoeg gelijk is aan die van de eerste 25 aansluitleiding, en een aan de ene zijde aan massa gelegde referentieweerstand, terwijl tussen een gemeenschappelijke uitgangsklem van de meerstanden-schakelaar en massa een stroombron in serie met een schakelaar is opgenomen en uitgangsklem is verbonden met een verwerkingseenheid, die de 30 schakelaar en de meerstanden-schakelaar bedient en de temperatuur bepaalt in afhankelijkheid van de respectievelijk bij in- en uitgeschakelde stroombron gemeten spanningen in de opeenvolgende standen van de meerstanden-schakelaar.

Op deze wijze wordt een inrichting verkregen, waar-35 mee ook op lange termijn zeer nauwkeurige temperatuurmetingen kunnen worden verricht. Door op de verschillende ingangsklem-men te meten met in- respectievelijk uitgeschakelde stroombron kan de verwerkingseenheid de optredende thermospanningen ____^1 8302593 Μ - 2 - bepalen en rekenkundig verwijderen uit de inetingen met ingeschakelde stroombron. Door het meten van de weerstand van de tweede aansluitleiding in serie met de massaleiding kunnen de veerstanden van de eerste aansluitleiding en de massaleiding, waarmee 5 de weerstandsthermometer is aangesloten, gemdkkelijk worden geëlimineerd. De verwerkingseenheid bepaalt de weer standswaarde van de weerstandsthermometer ten opzichte van de gemeten weerstands-waarde van de referentieweerstand, zodat, behalve aan de nauwkeurigheid van deze referentieweerstand, aan nauwkeurigheid van de overige 10 onderdelen geen hoge eisen behoeven te worden gesteld.

Bij voorkeur is de uitgangsklem van de meerstanden-schakelaar over een spanningsbron aangesloten op de ingang van een spanning/frequentie-omzetter, waarvan de uitgang is verbonden met de verwerkingseenheid. Op deze wijze wordt door 15 het tussenschakelen van de spanningsbron het gehele te meten spanningsbereik naar een beperkt frequentiegebied verschoven, waardoor de spannings/frequentie-omzetting zeer nauwkeurig is. Binnen dit beperkte frequentiegebied is het oplossend vermogen echter nog zeer groot, zodat een nauwkeurige temperatuur-20 meting mogelijk blijft. Door het toepassen van de meerstanden-schakelaar is de absolute spanningswaarde van de spanningsbron en de stabiliteit op lange termijn hiervan niet van belang. Bovendien verschaft de spannings/frequentie-omzetting een eenvoudige en goede scheiding tussen de verwerkingseen-25 heid en de weerstandsthermometer.

De uitvinding wordt hierna nader toegelicht aan de hand van de tekening, waarin een uitvoeringsvoorbeeld van de inrichting volgens de uitvinding is weergegeven.

De afgebeelde inrichting is voorzien van een weer-30 standsthermometer 1, welke bijvoorbeeld kan zijn uitgevoerd als een Cu90, PtlOO of een Nil9l element. De weerstandsthermometer 1 is via een eerste aansluitleiding 2 en een massaleiding 3 aangesloten op een verwerkingsschakeling 4. De verwer-kingsschakeling 4 omvat aan de ingangszijde een meerstanden-35 schakelaar 5 met vier ingangsklemmen 6 en een gemeenschappelijke uitgangsklem 7. De ingangsklemmen 6 zijn respectievelijk aangesloten op de genoemde aansluitleiding 2, een tweede aansluitleiding 8, waarvan de weerstand althans nagenoeg gelijk is aan die van de eerste aansluitleiding 2, een referentie-40 weerstand 9 en een testweerstand 10. De aansluitleiding 8 is 8302593 - 3 - m ' bij de weerstandsthermometer X met de massaleiding verbonden/ terwijl de referentieweerstand 9 en de testweerstand 10 aan massa zijn gelegd.

Tussen de uitgangsklem 7 van de meerstanden-schake-5 laar 5 en massa is een stroombron 11 in serie met een schakelaar 12 opgenomen. Voorts is de uitgangsklem 7 over een spanningsbron 13 op de ingang van een spanning/frequentie-omzetter 14 aangesloten, waarvan de uitgang is verbonden met een ver-werkingseenheid 15. Deze verwerkingseenheid 15 bestuurt tevens 10 de schakelaar 12 en de meerstanden-schakelaar 5.

De werking van de beschreven inrichting is als volgt:

De verwerkingseenheid 15 bepaalt bij ingeschakelde stroombron 11 achtereenvolgens de weerstand van de aansluitlei-ding 8, de weerstandsthermaneter 1, de referentieweerstand 9 en de test-15 weerstand 10. Vervolgens wordt dezelfde reeks metingen herhaald met uitgeschakelde stroombron 11. Bij deze laatste meting worden de thermospanningen van de verschillende contactovergangen in de schakeling bepaald, zodat deze door de verwerkingseenheid 15 rekenkundig kunnen worden verwijderd uit de weerstands-20 metingen met ingeschakelde stroombron 11. Door meting van de weerstand van de aansluitleiding 8 kan de weerstand van de aan-sluitleiding 2 en de massaleiding 3 uit de meting van de weerstand van de weerstandsthermometer 1 worden geëlimineerd.

Alle gemeten spanningen worden door de spanning/ 25 freguentie-omzetter 14 in frequentiewaarden omgezet, waarbij door het tussenschakelen van de spanningsbron 13 het gehele te meten spanningsbereik in een beperkt frequentiegebied komt te liggen. Binnen dit beperkte frequentiegebied is de liniariteit van de omzetting van de spanning/frequentie-omzetter 14 zeer 30 nauwkeurig. Het oplossend vermogen is door toepassing van de digitale frequentiemeting door de verwerkingseenheid 15 echter nog zeer groot, bijvoorbeeld door het benutten van een teller met een capaciteit van 2 . De spanning/frequentie-omzetter 14 verschaft tevens een relatief goedkope scheiding tussen de 35 weerstandsthermometer 1 en de verwerkingseenheid 15, waardoor de veiligheid wordt verhoogd.

De verwerkingseenheid 15 bepaalt de te meten temperatuur door de gemeten weerstandswaarde van de weerstandsthermometer 1 te delen door de gemeten waarde voor de referen-40 tieweerstand 9, welk resultaat met behulp van een geheugen 16 8302593 - 4 - wordt omgezet in een temperatuurwaarde. Hiertoe is in het geheugen 16 een meetwaarden/temperatuurwaardentabel vastgelegd, waardoor tevens een eventuele niet-lineariteit van de weer-standscurve van de weerstandsthermometer kan worden gecorri-5 geerd.

Ten gevolge van de relatieve meting ten opzichte van de referentieweerstand 9 behoeft aan de nauwkeurigheid van de stroombron 11 en de spanningsbron 13 geen al te hoge eisen worden gesteld. De absolute spanningswaarde van de spannings-10 bron 10 en de stabiliteit op lange termijn hiervan zijn bijvoorbeeld voor de nauwkeurigheid niet van belang. Uiteraard dient de referentieweerstand 9 wel bijzonder nauwkeurig te zijn en een zeer goede stabiliteit op lange termijn te bezitten.

15 De testweerstand 10 dient voor het controleren van de werking van de inrichting. De verwerkingseenheid 15 bepaalt bij elke temperatuurmeting tevens of de weerstandsverhouding van de testweerstand 10 en de referentieweerstand 9 nog binnen een bepaald toelaatbaar gebied ligt, waarbij een alarmsignaal 20 kan worden gegeven indien deze verhouding buiten het toelaatbare gebied valt.

De uitvinding is niet beperkt tot het in het voorgaande beschreven uitvoeringsvoorbeeld, dat binnen het kader der uitvinding op verschillende manieren kan worden gevarieerd.

8302593

Claims

1. Inrichting voor het meten van de temperatuur, voorzien van een weerstandsthermometer, die via een eerste aansluitleiding en een massaleiding is aangesloten op de ingang van een verwerkingsschakeling, die de temperatuur be-5 paalt in afhankelijkheid van de weerstandswaarde van de weer-standsthermometer, met. het kenmerk, dat de ver-werkingsschakeling aan de ingangszijde een meerstanden-schakelaar omvat met tenminste drie ingangsklemmen, waarop respectievelijk zijn aangesloten de eerste aansluitleiding, 10 een tweede aansluitleiding, die bij de weerstandsthermometer met de massaleiding is verbonden en waarvan de weerstand althans nagenoeg gelijk is aan die van de eerste aansluitleiding, en een aan de ene zijde aan massa gelegde referentie-weerstand, terwijl tussen een gemeenschappelijk uitgangsklem 15 van de meerstanden-schakelaar en massa een stroombron in serie met een schakelaar is opgenomen en de uitgangsklem is verbonden met een verwerkingseenheid, die de schakelaar en de meerstanden-schakelaar bedient en de temperatuur bepaalt in afhankelijkheid van de respectievelijk bij in- en uitgescha-20 kelde stroombron gemeten spanningen in de opeenvolgende standen van de meerstanden-schakelaar.

2. Inrichting volgens conclusie 1, m e t het kenmerk, dat de uitgangsklem van de meerstanden-schakelaar over een spanningsbron is aangesloten op de ingang van 25 een spanning/freguentie-omzetter, waarvan de uitgang is verbonden met de verwerkingseenheid.

3. Inrichting volgens conclusie 1 of 2, m e t het kenmerk, dat de meerstanden-schakelaar een vierde ingangsklem bezit, waarop een met de ene zijde aan massa 30 gelegde testweerstand is aangesloten. 8302593