Устройство для измерения температуры

 

Союз Советских

Социалистических

Республик

<и 71

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву N 389418

1 (22) Заявлено 14.08.78 (21) 2б55937/18-10 (51)М. Кл.

6 01 К 7/02 с присоединением заявки Ж

Гоеударствеииьй комитет

СССР (23) Приоритет

Опубликовано 25 02 80 Бюллетень М

56 делам иаооретеиий и открытий (53) УДК 536.532 (088.8) Дата опубликования описания 25.02.80

В. В. Афанасьев и В. С. Князев (72) Авторы изобретения

Казанский завод "Электроприбор™ (71) Заявитель (54} УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ

Изобретение относится к области измерейия температуры.

Извесгно устройство для многоточечного контроля температуры (1), содержащее несколько датчиков температуры, устройство переключе5 ния датчиков темперагуры, измерительную схе- му.

Недостатком этого устройсгва является наличие различного рода электрических помех, действующих во входных цепях, за счет чего сни10 жается точность измерений.

Извесгно устройство для измерения температуры (2), позволяющее подавить периодические помехи различных частот и повысить точность

15 измерений.

Недостатком этого устройства является невозможность измерения температуры во многих точках из-за отсугствия в данном устройстве блока переключения датчиков температур, при этом введение блока для переключейия датчиков приведет к нарушению симметрирования входной цепи устройства и к паразитным искажениям сигналов датчиков температур.

Известно устройство для измерения температуры по авт. свид. Р 389418 (1), содержащее ряд датчиков температуры, ключи управления на двух полевых транзисторах с изолированным затвором, источник управляющего сигнала и измерительную цепь, при этом затворы транзисторов в каждом из измерительных каналов соединены в одну точку, к которой подключен источник управляющего сигнала относительно обшей точки измерительной цепи (3).

Недостатками основного изобретения являются отсутствие симметрирования входных цепей устройства относительно обшей точки (" земли" ) при подключении датчиков температуры различных каналов измерения температуры к измерительной цепи устройства и отсутствие подавления широкополосных электрических помех. Эти недостатки приводят к olíîñèгельно низкой гочности измерения температуры известным устройством, Цель изобретения состоит в повышении точности измерений путем обеспечения симметрирования входных цепей устройства для измерения гемпературы, относительно общей точки ("зем17565

55

3 . 7 ли ) йри подключений датчиков температуры разлйчных каналов йзмерения температуры "к " " йзмерйтельной цепи этих усфЮйс»тв, а также путем уменьшения искажеййй Сйг»Й0той датчик»ов =температуры при йодавйени»и Широкополосных электрических йомех».- .....Поставленная цель достйгается тем, что в устройство введейы симметрйрующии р»е»»гул»йруемый фиЛьтр низкой частоты с входами управляющих сигйалов, блок формирования управлявших сигналов, примем выходы ключа уп=равления через симметрирующий регулируемый фильтр низкой частоты подключены к измерительной цей»й; выходы блока формирования,уп равляющих сйг»налов соединены с входами уп равляюшнх сигналов симметрирующего регулируемого фильтра низкой частоты, а входы блока форьгнрований упр»авляющих сигналов под кпюченьГe исто»ч»ййку управляющего сигйал»а.

На фйг. 1 представлена блок-схема предложенного устройства; на фиг. 2 —: временные диаграммы, Устройство состоит из двух или нескольких йз»мер»ит»ельных каналов, каждый из которых содержи»т да»тчйк темйературы 1 (например термопару) и ключ управления 2, который выМ.- » ХФ Ф»" —; - — : — .- - "- .-.:- "Ж ""=- -, » - ФФ-»яз Ф МРЖмюмФ:» полнен; например, на двух йолевых транзисторах с изолированными затворами. Датчик темперагуры 1 подключен к выходам ключа уп- равления 2 через этй полевые транзиСторы с изолироваинымй затворами, в»ьйоды ключ»а "уп- равления 2 подключены через симметрирующий регулируемый фильтр низкой частоты 3 к измерительной цепи 4, выполненнои в виде усилительного устройства, затворы полевых тран" зиСтоф)в в "каждом "из "измерйтел»ьйых к»ай»ало»в» соедййейй в одну точку, к которой подклю чен йстогнйк управляющего сигнала 5 относительно общей точки измерительной цепи, входы блока формирования управляющих сигналов 6 подключены к источнику управляющего сигнала 5, выходы блока формирования уйравляющих сигналов 6 соединены с входами 7, 8, 9, 10 управляющих сигналов симметрирующего регулируемого фильтра низкой частоты 3; (Симметрирующий регулируемый фильтр низкой частоты состоит, например, из регулируе мых симметрирующих "резисторов и конденсаторов), .-- = Работа предложенного устройства происходит следующим образом.

Источник уйравляющего сигнала»5 прбиз»в»о " бит кбьВфтацйю полевьгх»транзйсторов» ключа управления 2 таким образом, что к измерительной цепи 4 через симметрирующий регулируемый фильтр низкой частоты 3 подключаются поочереййо СВэтве»тстВ9ющ»ие датчики температу рьт различных каналов измеренйя температуры.

Так как в общем случае сопротивления параэитных утечек между цепями датчиков температуры и общей точкой (* землей") устройства в разлйчных каналах измерения температуры различны, то для симметрирования входных цепей предложенного устройства (содержащих ключ управлейия и датчики температуры), в предложейном устройстве синхронно с подключением различных датчиков температуры происходит, синхронная перестройка параметров симметрирующего регулируемого фильтра низкой частоты 3, которая обеспечивает симметрирова-. ние в каждом канале измерения температуры.

Эта перестройка параметров симметрирующего регулируемого фильтра низкой частоты выпол)няетси, например, изменением величйн регулируемых симметрирующнх резисторов нли конденсагоров фильтра низкой частоты 3 и происходит следующим образбм. Входы блока фор20 мирования управляющих сигналов 6 также, как и затворы полевых транзисторов ключа управления 2, подключены к источнику управляющего сигнала 5, поэтому синхронно с подачей сигнала от источника управляющего сигнала, вызывающего коммутациЬ ключа управления (подключающего определенный датчик температуры ко входу симметрируюшего регулируемого фильтра низкой частоты 3) блок формирования управляющих сигналов 6 вырабатывает со50 ответствующие данному каналу управляющие сИ»гна»лы, поступающие на управляющие входы

7, 8 симметрируюшего регулируемого фильтра низкой частоты 3. Эти сигналы, поступающие на управляющие входы 7, 8 вызывают соответЗ5 ствующую данному каналу перестройку пара метров симметрирующего регулируемого фильтра низкой частоты 3, которая обеспечиваег симметрирование входной цепи предложенного устройства.

40 -:

Параметры управляющих сигналов, соответствующих данному каналу измерения температуры, устанавливаются первоначальной регулировкой блока формирования управляющих сиг-.

4 налов 6 при подключении датчика температуры данного канала измерения температуры ко входу симметрируюшего регулируемого фильтра низкой частоты 3.

Таким образом, в предложенном устройстве обеспечивается симметрйрование входных цепей

" "п»бй "подключении датчиков температуры различных каналов измерения температуры, что позволяет подавить электр рические помехи, действующие во входных цепях устройства.

Причем для уменьшения искажений сигналов датчиков температуры при подавлении электрических помех, блок формирования управляющих сигналов 6 вырабатывает также управляющие сигналы, поступающие на соогветсгвующие уп717565 равляюшие входы 9, 10 симметрирующего ре. гулируемого фильтра низкой частоты 3. Эти управляющие сигналы вызывают иэменение" воф времени постоянной времени Ту симмстрирующего регулируемого фильтра низкой частоты 3. 5

Изменение постоянной времени Ту 1 производится таким образом, чтобы не нарушалось симметрирование входных цепей предложенного устройства, что выполнимо, например, изменением

Т 1(при одновременном изменении величин

) I ! как симметрирующих резисторов, так и конденсаторов симметрирующего регулируемого фильтра низкой частоты 3 и осуществляется, напри. мер, при помощи потенциометров с механическим управлением, полевых .транзисторов, оптоэлектронных устройств, переменных конденсаторов с механическим управлением, варикапов.

На фиг. 2 приведены-временные диаграммы, поясняющие работу предложенного устройства

:при подключении к измерительной цепи 4 через 20 симметрирующий регулируемый фильтр низкой частоты 3 одного из датчиков температуры 1 (у))уя упрощения пояснений приведены временные диаграммы при подключении только одно го датчика, так как при подключении других датчиков происходят аналогичные процессы), а именно: 11 — сигнал на выходе источника управляющего сигнала 5, вызывающий подключение датчика температуры 1 к измерительной цепи 4 через симметрирующий регулируемый фильтр низкой частогы 3 в течение интервала времени от t, до tz, 12 — сигнал на входе симметрирующего регулируемого фильтра низкой частоты 3 (сигнал 12 представляет собой сумму сигнала U(,1датчика температуры 1 и широкопо- З5 лосной электрической помехи), обозначаемой условно штриховкой на временных диаграммах; временная диаграмма 13 иллюстрирует изменение во времени постоянной времени Т ) сим40 метриру омего регулируемого фильтре Ггилкой частоты 3; 14 — сигнал на выходе симметрирующего регулируемого фильтра низкой частоты 3.

Сигнал 11 с выхода источника управляющего сигнала 5 поступает на ключ управления 2 и на блок формирования управляюших сигна45 лов 6. С выходов блока формирования управляющих сигналов 6 выходные сигналы поступают на управляющие входы 9, 10 симметрирующего регулируемого фильтра низкой часто50 ты 3, вызывая изменение постбяннои времени

T(() симметрирующего регулируемого фильтра низкой частоты 3 во времени, например, по линейному закону; 4)= Т А(т) где T„ „— начальное значение постоянной времени симметрирующего регулируемого фильтра низкой частоты; б

А — коэффйцйент, характеризующий скорость увеличения Т во времени.

Введем обозначение Тп1 - „— наибольшая постоянная времени симметрируюшего нерегулируемого фильтра низкой частоты, при которой искажения сигнала датчика температуры являются предельно допустимыми.

Для обеспечения искажений сигнала датчика температуры меньше допустимых величин Тнач<

<Т„, „(по крайней мере в 10 — 20 раэ).

В начальные моменты времени, когда постоянная времени много меньше Т„,а„(так как

Тнач <<Т,да)() происходит быстрое установление напряжения на выходе симметрирующего регулируемого фильтра низкой частоты 3, поэтому искажения сигнала датчика температуры 1 меньше допустимых. Увеличение постоянной времени

Тд) симметрирующего регулируемого фильтра низкой частоты 3 во времени приводит к увеличивающемуся во времени подавлению электрйческих помех (см. временную диаграмму 14).

Причем, широкополосные электрические помехи к моменту времени t подавляются в

2 у 4 (уиеч г А (тт — t,) уе рее. увеличение А лриводит к увеличению йодавления электрических помех симметрирующим регулируемым фильтром низкой частоты, при этом искажения сигнала датчика температуры определяются, в основном, величиной Тнач, поэтому уменьшением

Тн „можно уменьшать искажения сигнала датчика температуры. Таким образом, в предложенном устройстве обеспечивается как требуемое подавление электрических помех, так и требуемые допустимые искажения сигнала датчика температуры.

Таким образом, введение в устройство для измерения температуры по авт. свид. И 389418 дополнительно симметрирующего регулируемого фильтра низкой частоты с входами управляющих сигналов, блока формирования управляющих сигналов позволяет обеспечить симметрирование входных целей устройства для измерения температуры, относительно общей точки ("эемли") устройства, при подключении датчи, ков температуры различных каналов измерения температуры, а также уменьшить искажения сигналов датчиков температуры при подавлении широкополосных электрических помех, то есть повысить точность измерения температуры.

Формула изобретения

Устройство для измерения температуры по авт. свид. Р 389418, отличающееся тем, что, с целью повышения точности измерения, в него введены симметрирующий регулируемый фильтр низкой частоты с входами управляющих сигналов, блок формирования управляющих сигФилиал ППП "Патент", г.. Ужгород, ул. Проектная, 4

O ъ Ъ

7 . " ..:: ", 17565 нилов, причем выходы ключа управления через ,симметрирующий регулируемый фильтр низкой частоты подключены к, измерительной цепи, выходы блока формирования управляющйх сигйалов соединены с входами уйравляющих сйгналов симметрирующего регулируемого фильт ра низкой частоты, а входы блока формировайия управляйщих сигналов йодключены к источнику управляющего сигнала.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР У 454432, кл. G 01 К 7/02, 1972.

2. Авторское свидетельство СССР М 370481, кл, 6 01 K 7/10, 1970, 3. Авторское свидетельство СССР Р 389418, кл. G 01 К 7/02, 1971 (прототип).

ЦНИИПИ Заказ 9824/56

Тираж 713 Подписное