SU800687A1 - Устройство дл измерени температуры - Google Patents

Description

Изобретение относитс  к температурным измерени м, а именно к устройствам дл  измерени  температуры, содержащим термометр сопротивлени  и термоэлектрический термометр с двухпроводной линией св зи. Известно устройство дл  измерени  температурь при двухпроводном подсоединении .термометра сопротивле ни , содержащее эталонный резистор и ДИОДЫ; pacпoJIpжeнныe в непосредст венной близости от термометра сопро тивлени , интегратор, преобразовате напр жени  во временной интервал и генератор импульсов l. Недостатком этого устройства  вл етс  низка  точность измерени  температуры. Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности  вл етс  устройство дл  измерени  температуры , содержащее термометр сопротивлени , источник опорного напр жени  первый вывод которого через линию св зи соединен с первым выводом эта лонного резистора, интегратор, вход которого соединен с выходом переключател , а выход через селектор, подключенный к генератору импульсов соединен с блоком вычислени , ST;Oрой источник опорного напр жени , соединенный с переключателем, первый и второй ключи, блок управлени , соединенный с первым ключом, переключателем , блоком вычислени  21, Недостатком этого устройства  вл етс  невысока  точность измерени  температуры, а кроме того, устройство обладает узкими функциональными возможност ми, так как не позвол ет работать с различными типами датчиков, т.е. с термометром сопротивлени  и термоэлектрическим термометром . Цель изобретени  - повышение точности измерени  при расширении функциональных возможностей при подсоединении термометров с помощью двухпроводной линии св зи. Поставленна  цель достигаетс  тем, что параллельно термометру сопротивлени  включен второй ключ, управл ющий вход которого соединен о выходом управл ющего элемента, первый вывод эталонного резистора соединен с общей шиной, его второй вывод подключен ко входу первого ключа, второй вход которого соединен с общей шиной, а выход соединен с первым вы водом источника опорного напр жени  Кроме того, в незго введен термоэлектрический термометр, соединенны с переключателем пол рности , выходы которого соединены соответственно со вторым выводом источника опорног напр жени  и входом переключател , а управл ющий вход соединен с блоко управлени . На чертеже приведена схема устро ства, Устройство дл  измерени  темпера туры содержит термометр 1 сопротивлени , выводы которого соединены с первым ключом 2, управл ющий элемент 3 (схему управлени  первым клю чом, например электромагнитное реле двухпроводную линию св зи обозначен ную на чертеже сопротивлени ми 4 и 5, образцовый резистор 6, второй кл 7, источник В опорного напр жени , термоэлектрический термометр 9, переключатель 10 пол рности, второй источник 11 опорного напр жени , переключатель 12, интегратор 13, блок 14 управлени , селектор 15, ге 16 импульсов, блок вычислени , включающий в себ  счетчик 17 управлени , схему 18 совпадени , ло гическую схему 19, реверсивный счет чик 20, счетчик 21 результата и схе му 22 перезаписи, блок 23 цифрового отсчета. Устройство работает следующим образом . При включении устройства сигналы с блока 14 управлени  перевод т ключ 7 в положение I, переключатель 12 в положение III и устанавливают на выходе источника 8 опорного напр жени  напр жение Е величина которого , меньше величины напр жени  необходимой дл  срабатывани  элемента 3 управлени  и соответственно замыкани  контактов ключа 2 закорачивающих выводы термометра сопротивлени . При этом напр женрГе на входе интегратора равно величине и I,(Re - Кд RB (О где If - величина тока в цепи термометра , R- - сопротивление термометра 1; R - суммарное сопротивление проводов линии св зи , R - внутреннее сопротивление элемента управлени . Это напр жение интегрируетс  в течении интервала времени Т, длитель ность которого выбираетс  равной периоду помехи нормального вида дайствующей в линии и задаетс  блоком управлени  посредством выделени  периода помехи или периода напр же .ни  сети питани  устройства, В конце интервала времени Т (после первого такта интегрировани ) на выходе интегратора возникает напр жение и К f Г (Rg i-R -tR ) dt К-Т ( + R - Rg),(2) где К - посто нный коэффициент. После окончани  первого такта интегрировани  сигнал с блока управлени  переводит переключатель 12 в положение II.-. При этом ко входу интегратора прикладываетс  напр жение 3. снимаемое с образцового резистора 6 (с величиной сопротивлени  RO ) противоположной пол рности к напр жению U. Это напр жение интегрируетс  в течении времени t, пока интегратор не возвратитс  в исходное состо ние, т.е, пока не выполнитьс  равенство UJ и К I.Rot-ift). При этом оказываетс  (учитыва  (1)), что интервал времени t- равен величине ). В момент возвращени  интегратора в исходное состо ние, сигналы с блока управлени  перевод т переключатель 12 в положение Щ и устанавливают на выходе источника 8 опорного напр жени  напр жение.такой величины, чтобы сработал элемент 3 управлени  и соответственно замкнулись контакты ключа 2, закорачивающие выводы термометра 1 сопротивлени . При этом ко входу интегратора прикладываетс  напр жение равное величине и, Iz (RA - )- 5) Это напр жение интегрируетс  в течении интервала времени Т, В результате интегрировани  на выходе интегратора получаем и К IjT (Кд ч- RB) (6) После окончани  интегрировани  сигнал блока 14 управлени  переводит переключатель 12 в положение II. При этом ко входу интегратора прикладываетс  напр жение 11 противоположной пол рности к напр жению U. Этонапр жение интегрируетс  в течении интервала времени t до тех пор, пока интегратор не возвратитьс  в исходное состо ние, т.е, не будет выполн тьс  равенство и и; к Kl2Rot4 о(7) При этом t оказываетс  равным величине з выражений С) и (8) получаем R -R 2 Ч {О, в О Т , е. результат измерени  не зависи± т параметров линии св зи, элемеНтов управлени  и внутренних сопроти лений источника 8 опорного напр жени . Блок 14 управлени  открывает селектор 15 дл  прохождени  импульсов генератора 16 в первом, втором и четвертом тактах соответственно на врем  Т, t J и ц. В первом такте сигнал подаетс  на суммирующий вход счетчика 17, во втором такте на вычитающий вход реверсивного счетчика 20, в четвертом такте на его суммирующий вход через логическую схему 19. При этом в реверсивном счетчике зафиксируетс  код числа N No (fo ta - fot), (10) где Np 2 - информационна  емкост счетчика 20, п - количество его двоичных разр дов, fp - частота следовани  им пульсов. , В управл ющем счетчике 17 зафиксируетс  код числа N - .(11) После окончани  четырех тактов интегрировани  ключ 7. переводитс  в положение Ц, а переключатель 12 в положение IV, и в устройстве осушествл етс  цифрова  обработка результата . Селектор 15 открываетс  сигналом блока управлени  дл  прохождени  импульсов с генератора 16 вход счетчика 21 результата до момента перехода через нуль реверсизного счетчика 20. Счетчики 17 и 21 совместно с группой схем совпадени  логической схемой 20. образуют двоичный умножитель частоты. Логическа схема 19 представл ет собой исключа1Ш1ее ИЛИ, В первом такте цифровой .обработки селектор закрыт по входу логической схемы 19 и она выполн ет функцию обычной собирательной схемы . Поэтому если на вход счетчика 21 поступают импульсы с частотой fg то частота следовани  импульсов на суммирующем входе реверсивного счет чика 20 равна Селектор 15 открыт в первом такте обработки результата измерени  на прот жении времени t. определ емого из равенства т---Н-м При этом момент t фиксируетс  сигналом с выхода реверсивного счет ка 20 в момент перехода последнего в нулевое состо ние. При этом на вход счетчика 21 результата в первом такте обработки результата поступит число импульсов .4 . (М) N--«O -NO N. Подставив в (9) значени  Т, t2 ii, I с учетом равенства (I) имеем в NO Дл  компенсации начального сопротивлени  термометра R при перед началом измерени  в счетчик 21 заноситс  дополнительный код числа, Ц, пропорц 1ональный значению этого сопротивлени . Поэтому в счетчике 21 зафиксируетс  код числа V HПри линейной зависимости сопротивлени  термометра от температуры (на-, пример, медные термометры сопротивлени ) код числа счетчика 21 пр мо пропорционален измер емой температуре . В случае если функци  преобразовани  термометра описываетс  полино ,мом второй степени,  вл етс  нелинейной , (например, платиновые термометры сопротивлени ) , дополнительный код числа счетчику 21 по сигналу с блока управлени  посредством схемы пег езаписи 22 записываетс  в реверсивный счетчик 20, а счетчики - 17 и 21 устанавливаютс  в состо ние нул , далее, как и в известном, осуществл етс  процесс линеаризации уравнени  измерени . измерение температуры посредством термоэлектрического термометра осуществл етс  следую1дим образом. После четырех тактов интегрировани  сигналы с блока управлени  перевод т ключ в положение ТI, переключатель 12 в положение IV, а переключатель 10 пол рности в положение соответствующее такой пол рности, при которой ко входу интегратора 13 прикладываетс  напр жение ЕО + Ее, где Ер - выходное напр жение источника 8 опорного напр жени , Е - выходна  термо-ЭДС термоэлектрического термометра 9. В результате интегрировани  напр жени  и интегратором 13 за врем  Т, длительность с которого выбираетс  равной периоду помехи, на выходе интегратора получаетс  напр жение ПВ,.Н 1/ г Звх/.. . (. 7 BbU.( о вУ s П i +Ч +RS где Rj; входное сопротивление интегратора , R - сопротивление термоэлектрического термометра. После окончани  времени Т блок 14 управлени  переводит переключатель 12 в положение I, подключа  ко входу

интегратора выходное напр жение Dot, источника 11 опорного напр жени , противоположной пол рйости напр жечию и , Напр жегние U интегрируетс  до момента времени воэвраиени  интегратора 13 в исходное состо ние , т.е.

1 .--Kju ndt--KU -L«. 06)

выки вых.а

гдеТ; длительнос гь второго такта интегрировани . Приравнива  (17) и (18) получаем

±2 (.19)

и оп т

В момент возвращени  интегратора в исходное состо ние сигналы блока управлени  перевод т переключатель 12 в положение, соответствующее вхоному напр жению интегратора и... .

. F - F tjj - tg).

Это напр жение интегрируетс  интегратором , как и в первом такте, за врем  Т, длительность которого выбираетс  равной периоду помехи. В момент окончани  длительности интервала Т напр жение на выходе интегратора равно величине ы. (о-Ве)т (20 и блок управлени  переводит переключатель 12 в положение I, подключа  ко входу интегратора напр жений Uon источника 11 опорного напр жени  , противоположной пол рности к напр жению Up., . Напр жение Uof, интегрируетс  до момента возвращени  интегратора в исходное состо ние, т.е. до выполнени  равенства -- IUon it--KUon4. 21) ВЫХ.Э. ВЬ1Х-4 где t. - длительность четвертого такта интегрировани . Приравнива  (20) и (21) получим Е .. jfc4.. ° ® 64° Разделив (19) на (22), имеем: Т.е. точность измерени  определ етс  точностью источника 8 опорного напр жени  и не зависит от неинформ тивных параметров линии св зи, вход ного сопротивлени  интегратора, вну ренних Сопротивлений термоэлектрического термометра и источника опо ного напр жени .

Блок 14 управлени  открывает селектор 15 дл  прохождени  импульсов генератора 16 во втором такте интегрировани  на вход счетчика 17 и вычитающий вход реверсивного счетчика 20. При этом в счетчике 17 зафиксируетс  код числа Nj ffl а в реверсивном счетчике 20 - N NQ- N2,

На врем  t четвертого такта интегрировани  блок управлени  открывает селектор дл  прохождени  импульсов на счетчик 17 и через логическую схему 19 на суммирующий вход реверсивного счетчика 20. При этом в счетчике 17 зафиксируетс  код числа N N 2+ N4 + U)/ () а в реверсивном счетчике код числа N NO - («2 - N4) NO - о(ч - U) . (25) После окончани  четырех тактов интегрировани  в устройстве осуществл етс  цифрова  обработка результатов . При этом сигнал блока управлени  открывает селектор дл  прохождени  импульсов на вход счетчика 21 результата. На выходе логической схемы 19 имеем последовательность импульсов с частотой следовани 

Na+Mi

f--f. с приходом на суммирующий вход счетчика 20 числа импульсов N - Ы с частотой f он переходит в нулевое состо ние, вследствие чего закрывает селектор 15 дл  прохождени  импульсов на вход счетчика 21. Таким образом, счетчик 21 находитс  в открытом состо нии в течение интервала времени За это врем  на вход счетчика 21 поступит число импульсов H io-f-No ( 23) и с учетом (25) На основании имеем NO N2. т.е. результат измерени  не зависит от параметров линии св зи, входно го сопротивлени  интегратора, внут ренних сопротивлений термоэлектрического термометра и источника опорного напр жени , а определ етс  только точностью выходного напр жени  ЕО источника 8 опорного напр жени . Если функци  преобразовани  термоэлектрического термометра нелинейна и описываетс  полиномом второй степени, то устройство осуществл ет: лианеризадию результата измерени .

На этом процесс измерени  заканчиваетс . Схема возвращаетс  в исходное состо ние до прихода следующего импульса запуска.

Наличие новых св зей в устройстве позвол ет повысить точность измерен температуры, а введение переключател  пол рности позвол ет расширить функциональные возможности устройства, предусматрива  его работу как с термометргши сопротивлени , так и с термоэлектрическими термометрами без изменени  структуры прибора.

Claims (2)

1. Устройство дл  измерени  температуры , содержащее термометр сопротивлени , источник опорного напр жени , первый вывод -которого соединен с переключателем, а второй вывод через линию св зи и управл ющий элемент соединен с первым выводом термометра сопротивлени , второй вывод которого через линию св зи соединен с первым выводом эталонного резистора, интегратор, вход ко,торого соединен с выходом переключател  , а выход через селектор, подключенный к генератору импульсов, соединен с блоком вычислени , второй источник опорного напр жени  соединенный с переключателем, nepBF. и второй ключи, блок управлени  соединенный с первым ключом, переключателем , блоком вычислени , отличающеес  тем, что, с целью повышени  точности измерени  температуры , паргшлельно термометру сопротивлени  включен второй ключ, управл ющий вход которого соединен с выходом управл ющего элемента, первый вывод эталонного резистора соединен с общей шиной, его второй вывод подключен ко входу первого клюo ча, второй вход которого соединен с общей шиной, а выход соединен с первым выводом источника опорного напр жени .

2. Устройство по п. 1, о т л и ч а5 ющеес  тем, что, с целью расширени  функциональных возможностей, в него введен термоэлектрический термометр, соединенный с переключателем пол рности, выходы которого

0 соединены соответственно со вторым выводом источника опорного напр жени  и входом переключател , а управл ющий вход соединен с блоком управ .лени .

.Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе

1.Авторское свидетельство СССР

№ 615367, кл. G 01 К 7/16, 29.04.76,

2.Авторское свидетельство СССР по за вке 2484707/18-10,

кл. G 01 К 7/16, 16.05.77.