Устройство для измерения температуры

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ, содержащее в каждом измерительном канале термопреобразователь , подключенный к входу трехканального коммутатора на транзисторах , управляющие входы которого соответственно соединены с выходами двух схем И и источником управляющего сигнала, соединенного с первыми входами схем И, вторые входы которых соединены соответственно с выходом и входом инвертора, схему управления, подключенную к входам инверторов, источник питания , первый вывод которого соединен с общей шиной устройства, источниками управляющего сигнала и блоком измерения, вход которого подключен к вторым выходам коммутаторов , первые и третьи выходы которых соедийены между собой, отличающееся тем, что, с целью повьшеиия точности измерения температуры , в него введены дополнительный коммутатор, компенсационньй термопреобразователь сопротивления, три дополнительных схемы И, два дополнительных инвертора, транзистор и схема ИЛИ, входы которой соединены соответственно с выходами источников управляющего сигнала, а выход соединен с первым входом первой дополнительной .схемы И, выход которой через первый дополнительный инвертор подключен к затвору транзистоI ра, включенного между первыми выходами коммутаторов, соединенными с посл тенциальным выводом компенсационного термопреобразователя сопротивления, подключенного к входу дополнительного коммутатора, и вторьм выводом источника питания, соединенным с первым и третьим выходами дополнительного коммутатора, второй выход которого подключен к входу измерительного bo со блока, при этом выход схемы управления через второй дополнительный инвертор и непосредственно подключен к первым входам второй и третьей СП дополнительных схем И, вторые входы которых соединены с выходом первой дополнительной схемы И, а выходы подключены соответственно к первому и второму, соединенному с третьим, управляющим входам дополнительного коммутатора.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

1(51) С 01 К 7/00 . ръ

:- д

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ, КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3589945/24-10 (22) 13 ° 05.83 (46) 07.03.85. Бюл. Р 9 (72) Л.П.Логинова, |O.Ô.Кухарев и В.Ф.Евстратов (53) 536.53(088.8) (56) 1. Авторское свипетельство СССР и 389418, кл. G 01 К 7/02, 1971.

2. Авторское свидетельство СССР

Р 934252, кл. С 01 К 7/02, 1980.

3. Авторское свидетельство СССР

Ф 851120, кл. С 01 К 7/16, 1979 (прототип). (54) (57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ

ТЕМПЕРАТУРЫ, содержащее в каждом измерительном канале термопреобразователь, подключенный к входу трехканального коммутатора на транзисторах, управляющие входы которого соответственно соединены с выходами двух схем И и источником управляющего сигнала, соединенного с первыми входами схем И, вторые входы которых соединены соответственно с выходом и входом инвертора, схему управления, подключенную к входам инверторов, источник питания, первый вывод которого соеди-. нен с общей шиной устройства, источниками управляющего сигнала и блоком измерения, вход которого подключен к вторым выходам коммутаторов, первые и третьи выходы кото> рых соедийены между собой, о т л и„„SU„„1143995 А ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности измерения температуры, в него введены допопнительный коммутатор, компенсационный термопреобразователь сопротивления, три дополнительных схемы И, два дополнительных инвертора, транзистор и схема ИЛИ, входы которой соединены соответственно с выходами источников управляющего сигнала, а выход соединен с первым входом первой дополнительной схемы И, выход которой через первый дополнительный инвертор подключен к затвору транзистора, включенного между первыми выхоО дами коммутаторов, соединенными с по"

- тенциальным выводом компенсационного термопреобразователя сопротивления, подключенного к входу дополнительного коммутатора, и вторым выводом источ- ф ника питания, соединенным с первым и третьим выходами дополнительного коммутатора, второй выход которого подключен к входу измерительного блока, при этом выход схемы управления через второй дополнительный инвертор и непосредственно подключен к первым входам второй и третьей дополнительных схем И, вторые входы которых соединены с выходом первой дополнительной схемы И, а выходы подключены соответственно к первому и второму, соединенному с третьим, ф» управляющим входам дополнительного коммутатора.

114399

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в устройствах для многоточечного измерения температуры с помощью термоэлектрических преобразователей и термопреобразователей сопротивления.

Известно устройство для измерения температуры, содержащее термопреобразователи сопротивления и термоэлектрические преобразователи, подключенные через коммутатор на транзисторах к измерительной .цепи Pi).

Это устройство не обладает требуемой точностью измерения из-за погрешности, вносимой токами проводимости транзисторов.

Известно устройство для многоточечного измерения температуры содержащее термопреобразователи сопротив- >0 ления и термоэлектрические преобразователи, подключенные через токовые ключи коммутатора к источнику тока и через потенциальные ключи коммутатора к одному из входов суммирующего усилителя, к другому входу которого подключено эталонное сопротивление, и блок переключения каналов, подключенный к управляющим входам ключей коммутатора, а также восемь ключей (2 $.

Это устройство не может обеспечить высокой точности измерения, так как в нем термопреобразователи сопротивления включены по трехпроводной схеме, а у термоэлектрических преобразователей отсутствует схема компенсации термо-ЭДС свободных концов.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является уст40 ройство для измерения температуры, содержащее в каждом измерительном канале термопреобраэователь, подключенный к входу трехканального коммутатора на транзисторах, управляющие

45 входы которого соответственно соединены с выходами двух схем И и источника управляющего сигнала, сое-., диненного с первыми входами схем И, .вторые входы которых соединены соответственно с выходом и входом инвертора, схему управления, подключенную к входам инверторов, источник пита-. . ния, первый вывод которого соединен с общей шиной устройства, источниками управляющего сигнала и блоком измерения, вход которого подключен к вторым выходам коммутаторов, первые

5 2 и третьи выходы которых соединены между собой ГЗ 3.

Однако известное устройство не обеспечивает высокой точности измерения при работе с термоэлектрическими преобразователями.

Целью изобретения является повышение точности измерения температуры.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство для измерения температуры, содержащее в каждом измерительном канапе термопреобразователь, подключенный к входу трехканального коммутатора на транзисторах, управляющие входы которого соответственно соединены с выходами двух схем И и источника управляющего сигнала, соединенного с первыми входами схем И, вторые входы которых соединены соответственно с выходом и входом инвертора, схему управления, подключенную к входам инверторов, источник питания, первый вывод которого соединен с общей шиной устройства, источниками управляющего сигнала и блоком измерения, вход которого подключен к вторым выходам коммутаторов, первые и третьи выходы которых соединены между собой, введены дополнительный коммутатор, компенсационный термопреобразователь сопротивления, три дополнительных схемы И, два дополнительных инвертора, транзистор и схема ИЛИ, входы которой соединены соответственно с выходами источников управляющего сигнала, а выход соединен с первым входом первой дополнительной схемы И, выход которой через первый дополнительный инвертор подключен к затвору транзистора, включенного между первыми выходами коммутатоpos, соединенными с .потенциальным выводом компенсационного термопреобразователя сопротивления, подключенного к входу дополнительного коммутатора,.и вторым выводом источника питания, соединенным с первым и третьим выходами дополнительного коммутатора, второй выход которого подключен к входу измерительного блока, при этом выход схемы управления через второй дополнительный инвертор и непосредственно подключен к пер— вым входам второй и третьей дополнительных схем И, вторые входы которых соединены с выходом первой дополнительной схемы И, а выходы подключены соответственно к первому и второму, 3 1143 соединенному с третьим, управляющим входам дополнительного коммутатора.

На чертеже приведена схема устройства.

Устройство содержит блок 1 изме5 рения, источник 2 питания, схему 3 управления, первую дополнительную схему И 4, схему ИЛИ 5, транзистор

6, первый дополнительный инвертор 7, и измерительных каналов, каждый 1ð иэ которых включает в себя трехканальный коммутатор 8 на транзисторах

9-11, две схемы И 12 и 13, инвертор

14, источник 15 управляющего сигнала и термопреобразователь 16 сопро- . тивления или термоэлектрический преобразователь 17, подключенные к входу коммутатора, дополнительный коммутатор 18 на транзисторах 19-21, компенсационный термопреобразователь

22 сопротивления, подключенный к входу дополнительного коммутатора

18, второй дополнительный инвертор

23, две дополнительные схемы И 24 и 25.

Устройство работает следующим образом.

Схема 3 управления выполненная, например, на основе генератора импульсов, вырабатывает тактовые импульсы, обеспечивающие двухтактный алгоритм работы устройства, а источник 15 управляющего сигнала вырабатывает сигнал включения одного канала. Схемы И 12 и 13 и инвертор обеспечивают формирование соответствующих сигналов на управляющих входах коммутаторов.

Алгоритм работы устройства зависит от сигнала на втором входе схемы И 4. Если в устройстве исполь40 зуются термоэлектрические преобразователи, то на второй вход схемы

И 4 должен подаваться сигнал, соот-. ветствующий логической "1", при этом транзистор 6 отключает источник 2

45 питания от коммутаторов 8, а при ис- . пользовании термопреобразователей сопротивления — сигнал логического

»n>t ! 50

При работе с термопреобраэователями сопротивления в первом такте транзисторы 6, 10 и 11 открыты, а транзистор 9 закрьгг. Ток от источника 2 тока протекает по цепи: второй И вывод источника 2 тока, транзистор б, транзистор 11, выводы термопреобраэователя l6 сопротивления, общая

995 4 шина 25 устройства, первый вывод источника 2 тока..При этом на вход блока

1 измерения поступает напряжение

U,=I Rz, где I — измерительный ток, Rä — сопротивление линии связи.

Во втором такте транзисторы 6, 8 и 10 открьггы, а транзистор 11 закрыт.

Ток от источника 2 тока протекает через термопреобразователь 16 сопротивления, а на вход блока измерения поступает напряжение П =1(К„+К(С) где R(t) - сопротивление термопреобразователя 16, однозначно связанное с измеряемой температурой t. Блок измерения формирует сигнал, пропорциональный разности сигналов (U> U„) т.е. пропорциональный измеряемой темп ер а тур е.

Термоэлектрические преобразователи подключаются к цепи измерения через транзисторы 8 и 10 последовательно с компенсационным термопреобразователем 22 сопротивления, а сигналы, снимаемые с них, складываются, что обеспечивает компенсацию температуры свободных спаев термоэлектрическихх преобразователей.

В первом такте транзисторы 8 и 19 закрыты, а транзисторы 10, 20 и 21 открыты. Ток от источника 2 тока .протекает по цепи: второй вывод источника 2 тока, транзистор 21, выводы термопреобразователя 22, общая шина устройства, первый вывод источника питания. При этом на вход блока измерения поступает напряжение

"3 = л

Во втором такте транзисторы 9, 10 и 19 открыты, а транзисторы 19 и 21 закрыты. Ток протекаеТ по цепи: второй вывод источника 2 тока, транзистор 19, термопреобраэователь 22, общая шина устройства 25, первый вывод источника 2 тока, а на вход блока измерения поступает напряжение

U,=F+l(R (t)+R 1, где Š— термо-ЭДС термоэлектрического преобразователя, пропорциональная разности температур рабочего и свободного концов термоэлектрического преобразователя.

Блок 2 измерения формирует сигнал

П4 Пз=Е+Т Кк

Компенсационный термопреобраэователь 22 сопротивления и его ток питания выбираются таким образом, чтобы падение напряжения на нем в заданном диапазоне температур полностью соответствовало изменению

1143995

ВКИИПИ Заказ 895/34 Тираж 897 Подписное

Филиал ПНП "Памеат", г,Уигород, ул.Проектная, 4 ю термо-ЭДС свободных спаев термоэлектрического преобразователя, благодаря чему и осуществляется компенсация температуры свободных спаев.

Если необходимость компенсации температуры свободных спаев отсутствует, вместо компенсационного термопреобразователя на входе дополнительного коммутатора устанавливается короткозамыкающая перемычка.

Таким образом, введение в устройство дополнительного коммутатора с дополнительными инверторами и схемами И, транзистора и компенсационного термопреобразователя позволило применить в устройстве термоэлектрические преобразователи с компенсацией температуры свободных спаев, в связи с чем повыщена точность измерения температуры и предел измеряемой температуры.

Кроме того, возможность совмещенного измерения с применением как термопреобразователей сопротивления, так и термоэлектрических преобразователей без усложнения основного коммутатора обеспечивает ""высокую надежность If упрощает эксплуатацию устройства, а также в условиях массовых измерений существенно сокращает номенклатуру, а следовательно и вес измерительной аппаратуры в целом.