PL164643B1 - Układ wejściowy rejestratora elektronicznego - Google Patents

Abstract

Układ wejściowy rejestratora elektronicznego przystosowany do trójprzewodowego przyłączania czujników termometrycznych, współpracy z ter-moelemen tami i innymi źródłami napięcia, zawierający rezystor pomiarowy zasilany prądem źródła prądowego, zespół przekaźników oraz dolnoprzepustowy filtr aktywny, którego wyjście jest włączone w obwód ujemnego sprzężenia zwrotnego wzmacniacza, znamienny tym, że źródło prądowe (ZP) jest połączone poprzez zestyk zwiemy pierwszego przekaźnika (PA) zjednym końcem rezystora pomiarowego (Rp) i z wejściem filtra aktywnego (Fa), a drugi koniec rezystora pomiarowego (Rp)jest połączony ze stykiem przełączającym drugiego przekaźnika (PB), którego styk zwiemy jest połączony z wejściem nieodwracającym wzmacniacza (W), z drugim wejściem (B) układu i ze stykiem przełączającym trzeciego przekaźnika (PC), którego styk zwiemy jest połączony z masą układu wejściowego, przy czym pierwsze wejście (A) układu jest połączone ze stykiem rozwiernym drugiego przekaźnika (PB), a w oba wejścia (A, B) układu są połączone odpowiednio poprzez elementy przełączające (K1,...Kn) kanały pomiarowe (Z1,...2n) z pierwszymi i drugimi zaciskami wejściowymi (a, b) poszczególnych kanałów pomiarowych (Z1,...Zn)rejestratora, natomiast trzecie zaciski wejściowe (c)są połączone z masą układu wejściowego.

Description

Przedmiotem wynalazku jest układ wejściowy rejestratora elektronicznego, przystosowany do trójprzewodowego przyłączenia czujników termometrycznych, współpracy z termoelementami i innymi źródłami napięcia, przeznaczony zwłaszcza do stosowania w wielokanałowych rejestratorach sterowanych mikrokomputerem.

Znany układ wejściowy rejestratora elektronicznego współpracujący z termoelementem lub z innnym źródłem napięciowym zawiera wzmacniacz napięcia połączony szeregowo z dolnoprzepustowym filtrem aktywnym eliminującym zakłócenia szeregowe w torze sygnału mierzonego.

Znany jest układ wejściowy rejestratora elektronicznego, współpracujący z czujnikiem termometrycznym, zawierający przetwornik rezystancja - napięcie, w konfiguracji eliminującej wpływ rezystancji przewodów doprowadzających.

Znany jest również z polskiego zgłoszenia wynalazku P. nr 279 132 układ do pomiaru temperatury, zawierający czujnik termometryczny w połączeniu czteroprzewodowym i rezystor pomiarowy, zasilane prądem ze źródła prądowego. Napięcie z czujnika termometrycznego poprzez układ próbkujący i przełączniki jest podawane na jedno z wejść wzmacniacza operacyjnego, pracującego w układzie wzmacniacza różnicowego, na którego drugie wejście jest podawane napięcie z rezystora pomiarowego. Opisane wyżej układy są układami autonomicznymi, do których przyłączane są od strony wejścia czujniki pomiarowe i źródła napięć z poszczególnych miejsc pomiarowych, natomiast wyjścia tych układów są przyłączane przez zespół przełączników lub przekaźników, na okres pomiaru, do wspólnego układu pomiarowego rejestratora.

Wadą takiego rozwiązania jest złożony układ wymagający znacznej ilości elementów, przeprowadzania autozerowania układu pomiarowego rejestratora dla każdego kanału pomiarowego oddzielnie oraz różnych układów do badania przerwy czujników i do filtracji zakłóceń szeregowych.

164 643

Układ wejściowy rejestratora elektronicznego według wynalazku jest przystosowany do trójprzewodowego przyłączania czujników termometrycznych, współpracy z termoelementami i innymi źródłami napięcia. Układ zawiera rezystor pomiarowy zasilany prądem źródła prądowego, zespół przekaźników oraz dolnoprzepustowy filtr aktywny, którego wyjście jest włączone w obwód ujemnego sprzężenia zwrotnego wzmacniacza. Źródło prądowe jest połączone poprzez zestyk zwiemy pierwszego przekaźnika z jednym końcem rezystora pomiarowego i z wejściem filtru aktywnego. Drugi koniec rezystora pomiarowego jest połączony ze stykiem przełączającym drugiego przekaźnika, którego styk zwierny jest połączony z wejściem nieodwracającym wzmacniacza, z drugim wejściem układu i ze stykiem przełączającym trzeciego przekaźnika, którego styk zwierny jest połączony z masą. Pierwsze wejście układu jest połączone ze stykiem rozwiemym drugiego przekaźnika. Przekaźniki wchodzące w skład układu służą do modyfikacji konfiguracji układu wejściowego, stosownie do rodzaju czujnika pomiarowego w danym kanale pomiarowym oraz do przeprowadzenia procedur autozerowania i badania przerwy czujników. Oba wejścia układu są połączone odpowiednio poprzez elementy przełączające kanały pomiarowe z pierwszymi i drugimi zaciskami wejściowymi poszczególnych kanałów pomiarowych rejestratora, natomiast trzecie zaciski wejściowe są połączone z masą. Termopara lub źródło napięcia są połączone do pierwszego i drugiego zacisku wejściowego w którymkolwiek kanale pomiarowym rejestratora. Czujnik termometryczny jest przyłączany jednym końcem do trzeciego zacisku wejściowego, a drugi jego koniec jest przyłączany dwoma przewodami odpowiednio do pierwszego i drugiego zacisku wejściowego w którymkolwiek kanale pomiarowym rejestratora.

Układ według wynalazku cechuje uniwersalność, polegająca na możliwości współpracy z różnymi czujnikami pomiarowymi i innymi źródłami napięcia. Układ umożliwia autozerowanie całego układu pomiarowego rejestratora w sposób jednorodny i niezależny od rodzaju czujników. Układ umożliwia również zbadanie przerwy czujników.

Przedmiotem wynalazku jest przedstawiony w przykładzie wykonania na rysunku, który jest schematem ideowym układu wejściowego rejestratora elektronicznego. Źrodło prądowe ZP jest połączone poprzez zestyk zwierny pierwszego przekaźnika PA z jednym końcem rezystora pomiarowego Rp i z wejściem filtra aktywnego FA, którego wyjście jest włączone w obwód ujemnego sprzężenia zwrotnego wzmacniacza W. Drugi koniec rezystora pomiarowego Rp jest połączony ze stykiem przełączającym drugiego przekaźnika PB, którego styk zwierny jest połączony z wejściem nieodwracającym wzmacniacza W, z drugim wejściem B układu i ze stykiem przełączającym trzeciego przekaźnika PC. Styk zwierny trzeciego przekaźnika PC jest połączony z masą. Pierwsze wejście A układu jest połączone ze stykiem rozwiernym drugiego przekaźnika PB. Oba wejścia A, B układu są połączone odpowiednio poprzez elementy przełączające K1,...Kn kanały pomiarowe Zl,...Zn z pierwszymi i drugimi zaciskami wejściowymi a, b poszczególnych kanałów pomiarowych Z1,...Zn rejestratora. Trzecie zaciski wejściowe c są połączone z masą. Termopara jest przyłączona do pierwszego i drugiego zacisku wejściowego a, b w pierwszym kanale pomiarowym Z1. Czujnik termometryczny Rt jest połączony jednym końcem do trzeciego zacisku wejściowego c, a drugi jego koniec jest przyłączony do pierwszego i drugiego zacisku wejściowego a, b w n-tym kanale pomiarowym Zn rejestratora.

Niżej opisano działanie układu.

Przy pomiarze termoelementem Tc styk przełączający trzeciego przekaźnika PC łączy wejście B układu do masy, a styk przełączający drugiego przekaźnika PB jest połączony z pierwszym wejściem A układu. Termoelement TC zainstalowany w pierwszym kanale pomiarowym Z1 jest przyłączony do wejść A, B układu przez pierwszy element przełączający K1 z podwójnymi stykami zwiernymi. Styk zwierny pierwszego przekaźnika PA dołącza chwilowo prąd pomiarowy Ip źródła prądowego ZP do wejścia dolnoprzepustowego filtru aktywnego FA. W przypadku przerwy w obwodzie termoelementu Tc kondensatory dolnoprzepustowego filtru aktywnego FA zostaną naładowane do wartości, zbliżonej do wartości napięcia zasilającego źródło prądowe ZP, co jest badane przez pomiar napięcia wyjściowego U układu. Jeśli nie ma przerwy w obwodzie termoelementu Tc, to kondensatory dolnoprzepustowego filtru aktywnego FA naładują się do niewielkiego napięcia i szybko rozładują się przez małe rezystancje termoelementu Tc i rezystora pomiarowego Rp do wartości napięcia termoelementu Tc, odpowiadającej mierzonej temperaturze. Napięcie to przechodzi na wyjście układu ze współczynnikami wzmocnienia dolnoprzepustowego filtru aktywnego FA i wzmacniacza W. Napięcie wynikające z zakłóceń szeregowych w napięciu mierzonym

164 643 jest tłumione przez dolnoprzepustowy filtr aktywny FA. Przy pomiarze temperatury czujnikiem termometrycznym Rt, styk przełączający trzeciego przekaźnika PC odłącza drugie wejście B układu od masy, a styk przełączający pierwszego przekaźnika PA jest połączony z wejściem dolnoprzepustowego filtru aktywnego FA, co powoduje doprowadzenie prądu pomiarowego Ip do układu. Poprzez element przełączający Kn z podwójnymi stykami zwiernymi, czujnik termometryczny Rt zostaje połączony z wejściami A i B układu. W przypadku przerwy w obwodzie czujnika termometrycznego Rt kondensatory dolnoprzepustowego filtru aktywnego FA naładują się do wartości, zbliżonej do wartości napięcia zasilającego źródło prądowe ZP, co jest badane przez pomiar napięcia wyjściowego U układu. Jeśli nie ma przerwy w obwodzie czujnika termometrycznego, to na wyjście układu przenoszone jest napięcie o wartości zależnej od rezystancji czujnika termometrycznego Rt, rezystora pomiarowego Rp, prądu pomiarowego Ip oraz od współczynnika wzmocnienia kf dolnoprzepustowego filtru aktywnego FA i współczynnika wzmocnienia kw wzmacniacza W dla prądu stałego. Przy jednakowej rezystancji doprowadzeń czujnika termometrycznego Rt wiodących prąd pomiarowy Ip, napięcie wyjściowe U układu nie zależy od rezystancji tych doprowadzeń i wyraża się zależnością:

U = Ip{Rt[1 + kw (1 - kf)] - Rp kf kw} (1) przy spełnieniu warunku kompensacji doprowadzeń czujnika termometrycznego Rt, określonego zależnością:

kw (2kf -1) = 1 (2)

Dla wzmocnień jednostkowych kf=kw = 1 wyrażenie (1) na napięcie wyjściowe U układu upraszcza się do postaci:

U = Ip (Rt - Rp) (3)

Z tego wzoru (3) wynika, że zmiana napięcia U na wyjściu układu zależy jedynie od zmiany wartości rezystancji czujnika termometrycznego Rt, przy stałym prądzie pomiarowym Ip i stałej wartości rezystancji rezystora pomiarowego Rp. Przy procedurze autozerowania styk przełączający trzeciego przekaźnika PC łączy wejście B układu do masy, a styk przełączający drugiego przekaźnika PB jest przyłączony do wejścia B układu. Elementy przełączające K1,...Kn kanałów pomiarowych Z1,...Zn odłączają czujniki od wejść A i B układu. Przy zachowaniu podanego w wyrażeniu (2) warunku kompensacji oraz dzięki szeregowemu połączeniu styków drugiego przekaźnika PB i trzeciego przekaźnika PC, następuje na wyjściu układu pełna kompensacja wpływu sił termoelektrycznych tych styków. Po przełączeniu układu w konfigurację do pomiaru termoelementem, rozkład sił termoelektrycznych nie ulega zmianie, przy jednakowych właściwościach styków drugiego przekaźnika PB.

Układ wejściowy według wynalazku nadaje się szczególnie do stosowania w wielokanałowych przyrządach, przeznaczonych do pomiaru bardzo małych napięć i temperatur, za pomocą czujników termometrycznych i termoelementowych, o cyklach pomiarowych sterowanych mikro-

Cena 10 000 zł

Claims (3)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Układ wejściowy rejestratora elektronicznego przystosowany do trójprzewodowego przyłączania czujników termometrycznych, współpracy z termoelementami i innymi źródłami napięcia, zawierający rezystor pomiarowy zasilany prądem źródła prądowego, zespół przekaźników oraz dolnoprzepustowy filtr aktywny, którego wyjście jest włączone w obwód ujemnego sprzężenia zwrotnego wzmacniacza, znamienny tym, że źródło prądowe (ZP) jest połączone poprzez zestyk zwierny pierwszego przekaźnika (PA) z jednym końcem rezystora pomiarowego (Rp) i z wejściem filtra aktywnego (FA), a drugi koniec rezystora pomiarowego (Rp) jest połączony ze stykiem przełączającym drugiego przekaźnika (PB), którego styk zwierny jest połączony z wejściem nieodwracającym wzmacniacza (W), z drugim wejściem (B) układu i ze stykiem przełączającym trzeciego przekaźnika (PC), którego styk zwierny jest połączony z masą układu wejściowego, przy czym pierwsze wejście (A) układu jest połączone ze stykiem rozwiernym drugiego przekaźnika (PB), a w oba wejścia (A, B) układu są połączone odpowiednio poprzez elementy przełączające (K1,...Kn) kanały pomiarowe (Zl,...2n) z pierwszymi i drugimi zaciskami wejściowymi (a, b) poszczególnych kanałów pomiarowych (Z1,...Zn) rejestratora, natomiast trzecie zaciski wejściowe (c) są połączone z masą układu wejściowego.
2. 2. Układ wejściowy rejestratora elektronicznego według zastrz. 1, znamienny tym, że termopara (Tc) lub źródło napięcia są przyłączane do pierwszego i drugiego zacisku wejściowego (a i b) w którymkolwiek kanale pomiarowym (Z1,...Zn) rejestratora.
3. 3. Układ wejściowy rejestratora elektronicznego według zastrz. 1, znamienny tym, że czujnik termometryczny (Rt) jest przyłączany jednym końcem do trzeciego zacisku wejściowego (c), a drugi jego koniec jest przyłączany dwoma przewodami do pierwszego i drugiego zacisku wejściowego (a, b) w którymkolwiek kanale pomiarowym (Z1,...Zn) rejestratora.