Устройство для измерения температуры
Изобретение относится к устройствам , обеспечива ощ1сч изменение температурных профилей жидких и газообразных сред и может быть использовано при океанологических и рыбохозяйственных исследованиях. Цель изобретения - повышение точности измерения распределения температуры по длине термопреобразователя (Т) и упрощение устройства. Т 1 устройстСО с ю 4 ел
У"
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИН
А1 (!9) (И) ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР
ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3829540/24-10 (22) 25.12.84 (46) 15.07.86. Бюл. № 26 (71). Специальное конструкторско-технологическое бюро Морского гидрофизического института АН УССР (72) Б,С.Коган и В.И.Ведищев (53) 536.531(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 821946, кл, G 01 К 3/04, 1979.
Авторское свидетельство СССР № 808872, кл. С 01 К 7/00, 1979, (5Н 4 С 01 1 7/16 3/02 (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ (57) Изобретение относится к устройствам, обеспечивающим изменение температурных профилей жидких и газообразных сред и может быть использовано при океанологических и рыбохозяйственных исследованиях. Цель изобретения — повышение точности измерения распределения температуры по длине термопреобразователя (Т) и упрощение устройства. Т 1 устройст1244.507 запуска аналого-цифрового преобразования (ЛЦП), быстродействие которых в микросхемном исполнении составляет не более 0,5 мс.
Временем срабатывания реле можно управлять посредством элементов задержки, представляющие собой RC †цеци, включенные так, как показано на фиг. 2. Задержка срабатыва|пи реле 12 может быть вызвана, например, необходимостью повышения точности измерения путем осреднения результата измерений,по каждому участку первичного преобразователя 1, а также необходимостью увеличения постоянной времени срабатывания реле 12 по сравнению с временем переходных процессов измерительной части устройства.
При этом время включения каждого последующего реле 12 может составлять величину порядка сотен миллисекунд, например, при R = 20 ° 10 Ом; С вЂ” 25 10 Ф; = 500 мс.
Преобразователь 2 сопротивления в напряжение служит для преобразования сопротивления в напряжение и он представляет собой, например, мостовую схему, выполненную на высокочастотных резисторах, имеющих малую температурную нестабильность.
Усилитель 3 служит для усиления сигналов до уровня, обеспечивающего надежную работу последующих блоков.
Формирователь 5 команд управления осуществляет формирование импульсов запуска реле 12 и ЛЦП 4, а также .считывание информации с ЛЦП в блок 6 обработки информации. Формирователь команд управления содержит генератор
13 импульсов, формирователь 14 импульсов запуска,,усилитель 15 напряжения. дифференциатор 16, усилитель— ограничитель 17, элемент ИПИ 18, схемы 19-21 временной задержки и резистор 22.
Генератор 13 импульсов нредпаэначен для формирования импульсов, которые через элемент ИЛИ 18 осуществляют управление запуском ЛЦП 4 в начале каждого цикла измерения.
Схема 19 временной задержки обеспечивает временную задержку импуль-. сов, формируемых генератором 13 нмпульсон, на время, необходимое для проведения измерения сопротивления участка между входом преобразователя 2 сопротивления и первой нормально ,замкнутой парой контактов реле 12.
Формирователь 14 импульсов запуска формирует импульс длительностью, равной суммарному времени срабатывания всех реле 1?.
Резистор 22 является датчиком тока, падение напряжения на котором пропорционально току потребления обмоток реле 12. Усилитель 15 обеспечивает усиление напряжения с резистора 22. Дифференциатор 14 служит для выделения фронта перепада выходного уровня напряжения с выхода ycuIлителя 15, вызванное скачкообразным изменением сопротивления измерительных жил 8 и 9, при срабатывании реле 12.
Усилитель †ограничите 17 предназначен для формирования импульса, передний фронт которого соответствует моменту подключения очередного участка термопреобразователя 1. Схема 20 временной задержки формирует временную задержку поступающих импульсов. Элемент ПЛИ 18 предназначен
?5 для запуска ЛЦП от схемы 20 или генератора 13 импульсов.
Схема 21 временной задержки предназначена для задержки импульсов, поступающих с элемента ИЛИ 18 на
30 время, необходимое для срабатывания ЛЦП.
Формирователь .команд управления работает следующим образом.
Генератор 13 формирует последовательность импульсов с большой скважностью (фиг. 4, а). Время между двумя соседними импульсами выбирается из условия „) ь, где . — полное вре: я измерения всех участков преобразователя 1: ь — длительность импульса лита|пи реле 12. Импульс с генератора 13 запускает схему 19 временной задержки 19, которая задерживает запуск формирователя 14
45 на время 7>, (фиг. 4, б), необходимое для проведения измерения сопро-тивления участка измерительных жил 8 и g между входом преобразователя 2 сопротивления и первой нормально
5О замкнутой парой контактов реле 12 термопрсобразозателя 1. Затем формирователь 14 формирует импульсы питания реле 12 (фиг. 4, б) длительностью n ° i, равной времени срабаты55 вания всех реле термопреобразовател», где и — количество реле; время срабатывания одного реле. Напряжение питания на обмотки реле 12 с
5 12445 формирователя 1 т подается па резистор 22. При поочередном срабатыва«ии реле 12 на резисторе 22 появляется
9 сту енчатое, напряжение из-за скачкообразного изменения тока потреб5 ляемого обмоткагш реле (фиг. 4„ в).
Это напряжение усиливается усилителем !5, фронты ступенчаfot î нанряжештя на резисторе 22 выделяются дифференциатором 16> усиливаются и ограни- 1ст чиваются усилителем-ограничителем
17 (фиг. 4, г). С усилителя-ограничителя 17 сформированные импульсы поступают на схему 20 времештой задержки, которая формирует ттттттульс, задержанный на время с (фиг. 4, д), необходимое для окончания переходных процессов в-устройстве при подключении очередного участка термопреобраэователя 1. Импульсы со схемы 20 задержки поступают на элеменг ИЛИ 18, на другой ттход элеметтта И 111 18 поступает импульс с генератороа 13, С выхода элемента ИЛИ 13 (фиг. 4, e) импульсы поступают на управляющ«й вход
ЛЦП 4 и на схему 21 временной задержки, которая вырабатывает импульс через время ь (фиг. 4, K) больтпем
3 времени срабатывания ЛЦП 4.
ЗО
С выхода схемы 21 временной задержки импульсы разрешения считывания и»формации (фиг ь 4, ж1 с ЛЦП 4 поступают H блок 6 обработки штформации, Блок 6 обработки.штформации выпал- о няет функции запомштающего устройства, ьыборкп необходимых этт:тчеттттй измерешпт, операцию вычиташьп кодов и вывода информац«и на регистратор 7.
Он может быть реализован на базе серийного микропроцессорного комплекта и стандартных серийных микросхемах, включенных в соответстшш с штсгрукциями по их применению, Устройство для измерения темпера!
5 уурьт работает следующим образом.
Термопреобразователь 1 устройства помещают в среду, температуру которой надлежит измерять, например в
«Е1 морскую воду, В блоке обработки информации программно задается режим запоминания. После этого на уттравзтттющий вход АЦП 4 поступают импульсы запуска с формирователя 5. При этот» па вход ЛЦП 4 поступает сигнал с выхода усилителя 3. Этот сигнал пропорционален сопротивлешпо участка ттэлтеригезтьттьтх жил 8 и 9, размещешто07 б го между ftêîäoM преобразователя 2 со. ттроттпзттеттттгт и первой нормально замкнутой парой контактотз реле 12.
В ЛЦП 4 сигттал преобразуется в ц«фровой код, который с выхода ЛЦП 4 поступает в блок 6 обработки информац«!т, где запоминается.
Затем 10 и 1! к обмоткам реле 12. 1ерез Ititтер:зал времени срабатттваттття, равный ripet te, :ttt срабатывания реле 12, нормаль»о замкнутые контакты этого реле размыкаются, а нормально разомкнутые тсотттакгьт жилы 10 замыкаются. После этого формттров лель 5 команд управлеттття Ос ;тцестттляет заттъ ск ЛЦП 1ттфро вой тсод с его вьтхоста, пропорцио»а «.ный соиротивленито иэмерительitüû жил 8 и 9 на участке между vxoдом»реобраэователя 2 co»pîòètç tåíèÿ и»ормально замкнутым«контактами >к«;t 8 и 9 спедующего реле, поступает в блок 6 обработки ттттс!торттацтттт> где запоминается. Через и»тервал времени, равный времени срабатывания реле, осуще."твлястся размыкание "-аьткттутьтй контактов следующего реле, вкзпоче»ньгх ьтежду жттзтатттt 8 и 9, tt замьпсанис Yotlгатстотз этого реле тз жиле 10, при ) rîè описатт»ые выше операции повтогтряютстт После вктпочения ттоследнего реле .-т проведения измерения сопротивления измерительных жил 8 и 9 по всей дли-, не формирователь кома»д управления вкзтточает напряжение, подаваемое на обмотки реле !2 через дополнительные жилы 10 .и 11, все реле обесточатся и возвратятся в исходное состояние. Блок 6 обработки информации в cooòãåòñòâètt с зада»ной программой переводится пз режима запоминания в режим обработки пнформаци-,т. Режимов обработки иттформацтттт может быть два: режим. измерения средней температуры всего профиля среды, призтьпсаютцего к :ттзмсртттельтттiтч жилам 8 it 9 tt режтпт иэмеретттттт средней температуры отдельных у=астков профиля„огра»ичен;п>х т:оптантами реле 12, вкзпочеттттыми между жтьпа;ш 8 и 9. Режим измерения задается, например, оператором. В режтсме ta it petttta всего температур° ного профи»я в регистратор 7 с блока 6 G->работки иттфорттацттп податотстт коды. со ответ ствутспцие суммарному! 2÷4507 сопротттвле«тттто измерительных iK«UI 8 и 9. В режиме измерения сред««ей температуры отдельных участков блок 6 обработки гптформацитт осуктествляет вычитан«те кодов, соответствутощих граттицам измеряемых кодов па алгоритму. a N. =. N;,, — И;, гделИ т код, соответствующий средней температуре i-го участка; N; — кад соатветствукщий средней температуре всего профиля, примыкающего к этогту участку; N — код, соответствующий средней температуре профиля, вклточающий этот участок. 41ормула изоаретепия l. Устройство для измерения темпе ратуры, содер>кащее термопреабраэователь в виде кабеля с двумя измсри тельными жилами, подключенными к входу преобразователя сапротитзлеттття в «та«тря;т.еттие, выход которого через усилитель и аналого- тифравай преобразоватслт подключен к входу блока обработки информации, соединенному с регистраторам, а т л тт ч а ю щ ее с я тем, чта, с цель«о повыщення точност; измерен««я распределения температуры по длине термопреабрязователя и упрощения устройства в части выполнения термопреобразавателя, в пего введены формирователь команд уттравлеттия и электромагнитные реле, закрепленные на кабеле, снабженном двумя допол«тительными жилями, при этак нормальна замкнутые контакты электромагнитных реле соединены с измерительными жилами, а выводы обмоток реле саедтшены с дапал««««тельными жилами кабеля, подключетптыми к у пита«ощеьту выходу формирователя управления, перзьпт и второй управляющие выходы которого подттлточеттьт соответетттенно к упрявля«ощим входам аналогоцифрового преобразователя и блока обработки информации, причем нормаль10 «ro разомкнутые контакты каждого реле электрамаг.титнаго реле соед1г«тень« с концами одной из допо)ттттттельттьтх жил кабеля, разомкнутой в месте расположе«тгтя реле. ? . Устройство по п. 1, о т л ич я и щ е е с я тем, что формирователь кама«тд управлеттття содержит соединенные последовательна генератор импульсов, первую схему временной задержки ««формирователь импульсов запуска, выходы ката ра га подключены к питатощему выходу формирователя каманд уттра«злеттття непосредственно через 25 резистор, ттадклточенньит к входу усилителя, выход которого через дифферепциатор, усилитель-ограничитель и вторую схему временной зацержки падклточен к иервому входу элемента ИЛИ, второй вход которого соединен с 30 вьгкадам генератора ттгтпу7«ьсов, а выход подключен к входу третьей схемы временной задержки и первому управляющему. выходу формирователя команд управле«тття, второй управляющий выход которого соединен с выходом третьей схемы време«гной задержки. J .? 44507 Составитель H. Куликов Гехред В.Кадар, Корректор Г. Решетник Редактор Ю. Середа Заказ 3906/44 Тираж 778 Подписное ВНИИНИ Государственного комитета СССР IIo делам изобретений и открытий 113035, Иосква, Ж-35, Ра/шскан наб., д. 4/5 Производственно-полиграфическое предприятие г, Ужжгîpîä, ул. рoåêòíàÿ, 4 П.
