Устройство для многоточечного измерения температуры во взрывоопасной среде

 

Изобретение относится к измерению температур с помощью термопреобразователей сопротивления. Цель изобретения - повьшение быстродействия устройства. Через термопреобразователь сопротивления (ТС) протекает ток, пропорциональный напряжению на выходе корректора 14, а на вход измерительного усилителя (ИУ) 12 поступает напряжение с ТС 1. Напряжение с выхода ИУ 12 на сумматоре 13 сравнивается с напряжением источника 19 опорного напряжения, и их разница поступает на вход корректора 14. Напряжение на ТС 1 поддерживается постоянным и пропорциональным опорному напряжению, а ток, протекающий через него, течет через эталонное сопротивление 15 и создает на нем падение напряжения, измеряемое усилителем 16, Напряжение с выхода последнего через аналого-цифровой преобразователь 17 поступает в вычислительный блок с индикатором 18, а по его значению и значению опорного напряжения определяется величина сопротивления ТС 1, которая пропорциональна измеряемой температуре. 3 ил. W с 00 со 1C О5 оо (ЙЯ/

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

„„SU„13321 дд 4 G 01 К 7/16

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ г+-g

I Ф

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ

Н АBTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4033091/24 — 10 (22) 04.03.86 (46) 23.08.87. Бюл. ¹ 31 (71) Всесоюзный научно-исследовательский институт научного приборостроения Ленинградского научно-производственного объединения "Буре— вестник" (72) В.А.Кузнецов, В.В.Ляпинский, И.А.Попаэов и М.Б. Федоров (53) 536.531(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 1 121590, кл. G 01 К 7/16, 1983.

Патент Великобритании ¹ 1204151, кл. G 01 М, 1976. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ МНОГОТОЧЕЧНОГО

ИЗМЕРЕНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ ВО ВЗРЫВООПАСНОЙ СРЕДЕ (57) Изобретение относится к измерению температур с помощью термопреобраэователей сопротивления. Цель изобретения — повьппение быстродействия устройства. Через термопреобразоваг-11-з

1 тель сопротивления (ТС) протекает ток, пропорциональный напряжению на выходе корректора 14, а на вход измерительного усилителя (ИУ) 12 поступает напряжение с ТС 1. Напряжение с выхода Иу 12 на сумматоре 13 сравнивается с напряжением источника 19 опорного напряжения, и их разница поступает на вход корректора 14. Напряжение на ТС 1 поддерживается постоянным и пропорциональным опорному напряжению, а ток, протекающий через него, течет через эталонное сопротивление 15 и создает на нем падение напряжения, измеряемое усилителем 16.

Напряжение с выхода последнего через I аналого-цифровой преобразователь 17 поступает в вычислительный блок с индикатором 18, а по его значению и значению опорного напряжения опреде- С ляется величина сопротивления ТС 1, которая пропорциональна измеряемой температуре. 3 ил. Ээрий

30

50

1 13

Изобретение относится к измерению температур с помощью термопреобразователей сопротивления, в частности к измерению температур во взрывоопасной среде.

Целью изобретения является повышение быстродействия устройства.

На фиг.l представлена схема уст" ройства для многоточечного измерения температуры во взрывоопасной среде," на фиг.2 — структурная схема системы, регулирования напряжения на измеряемом термопреобразователе сопротивления; на фиг.3 — - эквивалентная электрическая схема объекта регулирования.

Устройство для многоточечного измерения температуры во взрывоопасной среде (фиг.l) содержит и измерительных каналов (число каналов может быть любым), каждый из которых включает в себя термопреобразователь 1 сопротивления, соединенный с остальными элементами четырехпроводной линией связи с двумя токовыми 2 и 3 и двумя потенциальными 4 и 5 проводами, обладающими распределенной емкостью

6 (на чертеже емкость б условно показана пунктирной линией), сопротивления 7.1-7.3 искрозащиты и ключи

8-10, управляющие входы которых подключены к блоку 11 переключения каналов, дополнительный измерительный усилитель 12, сумматор 13, корректор

14, эталонный резистор 15, измерительный усилитель 16, аналого-цифровой преобразователь 17, вычислительный блок 18 с цифровым выходом и индикатором, источник 19 опорного напряжения.

Структурная схема системы регулирования напряжения на измеряемом термопреобразователе сопротивления (фиг.2) состоит из сумматора 13, корректора 14 с передаточной функцией

W<(P), объекта 20 регулирования с передаточной функцией Wg(P) и измерительного усилителя 12 с передаточной функцией Ъ (Р) .

Корректор 14 может быть выполнен, например, в виде измерительного усилителя с передаточной характеристикой И (P)=K . Если система с таким корректором неустойчива, то могут быть использованы более сложные корректоры, например, в виде интегратора с передаточной функцией Wl,(P) 32163 2

Кн обеспечивающие необходимые. ста. тистические свойства системы регулирования, заданное быстродействие и устойчивость системы.

Объект регулирования (фиг.3) включает термопреобразователь 1 сопротивления, емкости 6 проводов линии связи, сопротивления 7.1 и 7.2 искрозащиты, суммарное сопротивление 21 ключа 10 и сопротивления 7.3 искрозащиты и эталонное сопротивление 15.

Устройство работает следующим образом.

По сигналу блока 11 переключения каналов термопреобразователь 1 сопротивления выбранного канала под.ключается к выходу корректора

14 через, эталонное сопротивление

15, ключ 10, сопротивление 7.3 искрозащиты и провода 3 и 2 четырехпроводной линии связи, а также к входу измерительного усилителя 12 через потенциальные провода 4 и 5, сопротивления 7 ° 1 и 7.2 искрозащиты и ключи

8 и 9. При этом через термопреобразователь 1 сопротивления протекает ток, пропорциональный напряжению на выходе корректора 14, а на вход измерительного усилителя 12 поступает напряжение с термопреобразователя I сопротивления.

Напряжение с выхода измерительного усилителя 12 на сумматоре 13 сравнивается с напряжением источника

19 опорного напряжения и их разница поступает на вход корректора 14. Таким образом, образуется замкнутая система автоматического регулирования напряжения на термосопротивлении

1, структурная схема которой представлена на фиг.2, а принципиальная электрическая схема объекта регулирования на фиг.3. Напряжение на термопреобразователе сопротивления поддерживается постоянным и пропорциональным опорному напряжению, а ток, протекающий через него, течет через эталонное сопротивление 15 и создает на нем падение напряжения, которое измеряется измерительным усилителем

l6, т.е. напряжение на выходе измерительного усилителя 16 пропорционально току, протекающему через термосопротивление 1. Напряжение с выхода первого измерительного усилителя 16 через аналого-цифровой преобразова163

2 C> R +R 1Ко

RB+ R + К<

40

50

55 з 1332 тель 17 поступает в вычислительный блок 18 с индикатором и по его значению и значению опорного напряжения определяется величина сопротивления термопреобразователя 1 Re, которая пропорциональна измеряемой температуре.

Передаточная функция замкнутой системы регулирования имеет вид 10

Ч,(Р) Weg )

1+,Ы„(Р) W,(P) -W,(P)

Передаточная функция объекта регулирования (фиг.3) имеет вид

Ке 15

Ъ7 (P) (2)

Е ТвР +1

Re где K — — — — — — — -, RB+ к,+ к„

R — сопротивление эталонного со9 противления 15;

R сопротивление сопротивления

7 искрозащиты;

С„- емкость проводов линии связи.

Если операционные усилители, входящие во второй измерительный усилитель и корректор, считать идеальными, то передаточную функцию измерительного усилителя можно записать в виде

Ы„(Р) = Ку (3) а передаточную функцию корректора 14

wÄ(p) = к„, (4)

Пусть К = 1, тогда подстановка .(2), (3), (4) и (2) дает

W (Р)

КкКе

3 (TeP+1) (1+ -- — — )

KgKe

TeP+1

Кк Ке (5) (1+К Я (------ Р+1)

То

Кн К6

Сравнение (2) с (5) показывает, что выбором коэффициента передачи корректора 14 К „ постоянную времени в замкнутой системе регулирования можно сделать сколь угодно малой, а значит быстродействие системы сколь угодно большим.

Статическая точность системы регулирования определяется величиной статической ошибки, которая равна

11 оп } Б оо х= — — — — (6)

1+v (Р) р 0 1+К где U — опорное напряжение источника 19 опорного напряжения.

Таким образом, увеличением коэффициента К можно добиться необходимой статической точности системы и ее быстродействия, а значит и необходимой статической точности и быстродействия всего устройства для многоточечного измерения температуры во взрывоопасной среде.

Формула изобретения

Устройство для многоточечного измерения температуры во взрывоопасной среде, содержащее п измерительных каналов, каждый из которых состоит из термопреобраэователя сопротивления, соединенного с четырехпроводной линией связи, и трех ключей на полевых транзисторах, блок переключения каналов, соединенный с управляющими входами ключей, эталонный резистор, первый вывод которого соединен с выходами третьих ключей всех измерительных каналов, измерительный„ усилитель, вход которого соединен с первым и вторым выводами эталонного рес эистора, а выход подключен к входу аналого-цифрового преобразователя, выход которого соединен с входом вычислительного блока с цифровым выходом и индикатором, о т л и ч а ю— щ е е с я тем, что, с целью повышения быстродействия устройства, в него введены корректор, источник опорного напряжения, сумматор, три канальных сопротивления,искрозащиты и дополнительный измерительный усилитель, входы которого соединены соответственно . с выходами первых и вторых ключей всех измерительных каналов, а выход подключен к первому входу сумматора, второй вход которого соединен с выходом источника опорного напряжения, а выход через корректор подключен к второму выводу эталонного резистора, при этом в каждом измерительном канале первый токовый вывод термопреобразователя сопротивления через первый провод линии связи соединен с общей шиной устройства, второй токовый вывод через второй провод линии связи и третье сопротивление искрозащиты подключен к входу третьего ключа, а потенциальные выводы термопреобразователя сопротивления через третий и четвертый провода линии связи и первое и второе сопротивления искрозащиты подключены соответственно к входам первого и второго ключей.

1332163

27

Составитель В.Куликов

Редактор Г.Волкова Техред M.Xîäàíè÷ Корректор И.Муска

Заказ 3823/37 Тираж 77б Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д.4/5

Производственно-полиграфическое предприятие,г.ужгород,ул.Проектная,4