CS241939B1

CS241939B1 - Connection for electronic switching of measuring points with resistance thermometers

Info

Publication number: CS241939B1
Application number: CS844038A
Authority: CS
Inventors: Josef Liska; Cestmir Srubar
Original assignee: Josef Liska; Cestmir Srubar
Priority date: 1984-05-30
Filing date: 1984-05-30
Publication date: 1986-04-17
Also published as: CS403884A1

Abstract

fiešení se týká zapojení pro elektronické přepínání libovolného počtu měřicích míst s odporovými teploměry, využívajícího vyhodnocovacího přístroje pro třivodičove připojení. Jeho podstatou je, že se odporové smimače teploty napojí na vyhodnocovací přistroj a stabilizovaný zdroj stejnosměrného napětí čtyřmi vodiči. Prvním vodičem se napojí na měřicí větev a druhým vodičem na kompenzační větev vyhodnocovacího přístroje. Třetím a čtvrtým vodičem se odborové snímače teploty napojí přes ^ustázní odpory a přes inverzně gřipojene křemíkové tranzistory s předradnými odpory jednak na napájecí větev, jednak přes spínací prvky na budicí větev stabilizovaného 2droje stejnosměrného napětí. Napájecí větev stabilizovaného zdroje stejnosměrného napětí je přes diody propojená jednak s kompenzační větví a jednak s měřicí větví vyhodnocovacího přístroje.The solution concerns the connection for electronic switching of any number of measuring points with resistance thermometers, using an evaluation device for a three-wire connection. Its essence is that the resistance temperature sensors are connected to the evaluation device and a stabilized DC voltage source with four wires. The first wire is connected to the measuring branch and the second wire to the compensation branch of the evaluation device. The third and fourth wires connect the temperature sensors via resistors and inversely connected silicon transistors with series resistors to the supply branch, and via switching elements to the excitation branch of the stabilized DC voltage source. The supply branch of the stabilized DC voltage source is connected via diodes to the compensation branch and to the measuring branch of the evaluation device.

Description

Zapojení pro elektronické přepínání měřicích míst s odporovými teploměry fiešení se týká zapojení pro elektronické přepínání libovolného počtu měřicích míst s odporovými teploměry, využívajícího vyhodnocovacího přístroje pro třivodičove připojení. Jeho podstatou je, že se odporové smimače teploty napojí na vyhodnocovací přistroj a stabilizovaný zdroj stejnosměrného napětí čtyřmi vodiči. Prvním vodičem se napojí na měřicí větev a druhým vodičem na kompenzační větev vyhodnocovacího přístroje. Třetím a čtvrtým vodičem se odborové snímače teploty napojí přes ^ustázní odpory a přes inverzně gřipojene křemíkové tranzistory s předradnými odpory jednak na napájecí větev, jednak přes spínací prvky na budicí větev stabilizovaného 2droje stejnosměrného napětí. Napájecí větev stabilizovaného zdroje stejnosměrného napětí je přes diody propojená jednak s kompenzační větví a jednak s měřicí větví vyhodnocovacího přístroje.The invention relates to a circuit for electronic switching of any number of measuring points with resistance thermometers using an evaluation device for a three-wire connection. Its essence is that the resistance temperature sensors are connected to the evaluation device and the stabilized DC voltage source by four wires. The first conductor is connected to the measuring branch and the second conductor to the compensating branch of the evaluating instrument. The third and fourth conductors are connected to the union temperature sensors via resistive resistors and via inverse connected silicon transistors with series resistors to both the supply branch and the switching elements to the drive branch of the stabilized DC voltage source. The supply line of the stabilized DC power supply is connected via diodes to both the compensation line and the measuring line of the evaluation device.

241 939241 939

Vynález ee týká zapojení pro elektronické přepínání libovolného počtu měřicích míst s odporovými teploměry, využívajícího vyhodnocovacího přístroje pro třívodičové připojení.The invention relates to a circuitry for electronically switching any number of measuring points with resistance thermometers using an evaluation device for a three-wire connection.

V průmyslové praxi, zejména v průmyslu chemickém a energetickém, se často setkáváme s požadavkem měřit u výrobního zařízení teplotu v pravidelných intervalech na desítkách míst, opatřených odporovými teploměry, z jednoho řídicího pracoviště. Dosud se k přepínání měřicích míst používá.mechanických kontaktů které jsou konstruovány jako ruční přepínače měřicích míst nebo jako elektrická relé. Nevýhodou těchto zapojení jsou poměrně vysoké pořizovací náklady a značné náklady na údržbu, nebo? kontakty je nutno často čistit. Není dále zaručena stálá přesnost měření, nebo? vlivem přechodových odporů na jednotlivých kontaktech dochází časem k chybám v měření.In industrial practice, especially in the chemical and energy industries, we often meet the requirement to measure the temperature of production equipment at regular intervals at tens of places equipped with resistance thermometers from one control workplace. So far, mechanical contacts have been used to switch measuring points. They are designed as manual measuring point switches or as electrical relays. The disadvantage of these wiring is the relatively high purchase costs and considerable maintenance costs, or? the contacts must be cleaned frequently. Furthermore, constant measurement accuracy is not guaranteed, or? Due to transition resistances on individual contacts, measurement errors occur over time.

Uvedené nedostatky odstraňuje zapojení pro elektronické přepínání měřicích míst s odporovými teploměry podle vynálezu. Jeho podstatou je, že se odporové snímače teploty napojí na vyhodnocovací přístroj a stabilizovaný zdroj stejnosměrného napětí čtyřmi vodiči. Prvním vodičem se napojí na měřicí větev a druhým vodičem na kompenzační větev vyhodnocovacího přístroje. Třetím a čtvrtým vodičem se odporové snímače teploty napojí přes justáž· ní odpory a přes inverzně připojené křemíkové tranzistory s před řádnými odpory jednak na napájecí větev, jednak přes spínací prvky na budicí větev stabilizovaného zdroje stejnosměrného napětí. Napájecí větev stabilizovaného zdroje stejnosměrného napětí je přes diody propojena jednak s kompenzační větví a jednak s měřicí větví vyhodnocovacího přístroje.These drawbacks are eliminated by the circuitry for the electronic switching of measuring points with resistance thermometers according to the invention. Its essence is that the resistance temperature sensors are connected to the evaluation device and the stabilized DC voltage source by four wires. The first conductor is connected to the measuring branch and the second conductor to the compensating branch of the evaluating instrument. The third and fourth conductors connect the resistance temperature sensors via adjustment resistors and inverse-connected silicon transistors with pre-resistors to both the supply line and the switching elements to the drive line of the stabilized DC power supply. The supply line of the stabilized DC power supply is connected via diodes to both the compensation line and the measuring line of the evaluation device.

241 939241 939

Zapojení podle vynálezu umožňuje nahradit jednotlivé mechanické kontakty dvojicemi křemíkových tranzistorů v inverzním zapojení, jejichž pracovní body jsou nastaveny na úroveň minimálního saturačního napětí. Jednotlivé dvojice křemíkových tranzistorů jsou párovány podle velikosti minimálního saturačního napětí při daných provozních podmínkách a případné rozdíly jsou dojustovány justážními odpory. Teplotní změny minimálního saturačního napětí jsou navzájem kompenzovány. Výhodou zapojení podle vynálezu jsou zhruba poloviční pořizovací náklady ve srovnání z dosud používanými systémy k přepínání měřicích míst s odporovými teploměry a dále stálost v přesnosti měření, minimální údržba a možnost přímého připojení různých spínacích prvků, jako jsou číslicové obvody, výstupní porty počítačů a podobně.The circuit according to the invention makes it possible to replace individual mechanical contacts by pairs of inverse-connected silicon transistors whose operating points are set to the minimum saturation voltage level. Individual pairs of silicon transistors are paired according to the minimum saturation voltage under given operating conditions and any differences are corrected by adjustment resistors. The temperature changes of the minimum saturation voltage are compensated for by each other. The advantages of the circuitry according to the invention are roughly half the purchase costs compared to the systems used to switch measuring points with resistance thermometers, stability in measuring accuracy, minimal maintenance and the possibility of direct connection of various switching elements such as digital circuits, computer output ports and the like.

Příklad zapojení podle vynálezu je zachycen na přiloženém výkresu, pro jednoduchost bylo zakresleno jenom jedno měřicí místo s tím, že spínač je znázorněn v poloze zapnuto pro měření teploty na daném měřicím místě.An example of the connection according to the invention is shown in the attached drawing, for simplicity, only one measuring point has been drawn, with the switch being shown in the on position for measuring the temperature at a given measuring point.

V konkrétním provedení pro měření teplot na různých místech výrobního zařízení na čistý antracen bylo zapojení podle vynálezu provedeno následovně. Jako vyhodnocovacího přístroje 2 bylo použito číslicového ukazatele D 377, stabilizovaný zdroj 2 stejnosměrného napětí byl zajištěn pomocí integrovaného stabilizátoru MA 7805· Pro měření teploty byly použity odporové teploměry PT 100 a kompenzační vedení, přičemž každý z těchto odporových snímačů teploty 1 je napojen čtyřmi vodiči ze stejného materiálu, stejného průřezu a stejné délky. První vodič je napojen na měřicí větev 2 a druhý vodič na kompenzační větev 4 vyhodnocovacího přístroje 2· Třetí a čtvrtý vodič napojuje odporové snímače teploty 1 přes justážní odpory 2, vinuté individuelně z konstantanu a inverzně připojené křemíkové tranzistory 6 KPY 16 s předřadnými odpory 7 typu TR 114 jednak pro napájecí větev 8 stabilizovaného zdrpje 2 stejnosměrného napětí, jednak přes spínací prvky 10. jako kterých bylo použito dvouvstupových positivníchIn a particular embodiment for measuring temperatures at various locations of the pure anthracene manufacturing apparatus, the circuitry of the invention was performed as follows. The digital indicator D 377 was used as the evaluation instrument 2, stabilized DC voltage source 2 was provided by the integrated stabilizer MA 7805. Resistance thermometers PT 100 and compensation lines were used for temperature measurement, each of these resistance temperature sensors 1 is connected by four wires. same material, same cross-section and same length. The first conductor is connected to the measuring branch 2 and the second conductor to the compensating branch 4 of the evaluator 2 · The third and fourth conductors connect the resistance temperature sensors 1 via adjustment resistors 2, individually wound from constantane and inverted silicon transistors 6 KPY 16 with series resistors 7 TR 114 on the one hand for the supply branch 8 of the stabilized DC 2 voltage, and on the other hand through the switching elements 10 as the two-input positive

241 939 členů NAND integrovaného obvodu MH 7400, na budicí větev 11 stabilizovaného zdroje 9, stejnosměrného napětí. Napájecí větev 8 je propojena přes diody 12, přičemž v popisovaném případě bylo použito ochřanných diod KA 501, jednak s měřicí větví 2 a jednak s kompenzační větví 4 vyhodnocovacího přístroje 2·241,939 members of the NAND integrated circuit MH 7400, to the excitation branch 11 of the stabilized power supply 9, of a DC voltage. The supply line 8 is connected via diodes 12, in which case the protected diodes KA 501 were used, both with the measuring line 2 and with the compensation line 4 of the evaluation device 2.

Diody 12 jsou zapojeny v propustném směru a jejich přechodové napětí zamezuje překročení dovoleného závěrného napětí na jednotlivých křemíkových tranzistorech 6 v inverzním zapojení při vypnutí všech měřicích míst· Budicí okruh každého měřicího místa je potom uzavřen mezi napájecí větví 8 stabilizovaného zdroje 2 stejnosměrného napětí přes kolektory obou křemíkových tranzistorů 6 na jejich báze, předřadné odpory 7 a přes spínací prvek 10 a budicí větví 11 stabilizovaného zdroje 9 stejnosměrného napětí· Hodnota budicího proudu pro každý jednotlivý křemíkový tranzistor 6 je nastavena individuelně předřadným odporem 2 na takovou hodnotu, která zaručuje minimální saturační napětí mezi emiťorem a kolektorem buzeného křemíkového tranzistoru 6 i inverzním zapojení při daných provozních podmínkách. Minimálním saturačním napětím se zde rozumí minimální přechodové napětí mezi emitorem a kolektorem křemíkového tranzistoru 6 při stálém spínacím proudu. Zvýší-li se nebo sníží-li se takto nastavený budicí proud,· tekoucí mezi bází a kolektorem křemíkového tranzistoru 2» potom se saturační napětí bude vždy jen zvyšovat. Justážní odpory 5 slouží, v případě vyhodnocovacího přístroje Ji se stabilizovaným napájecím proudem pro měřicí můstek, k dosažení stejné hodnoty celkového odporu jednotlivých větví měřicího můstku vyhodnocovacího přístroje 2 včetně odporu, který je dán hodnotou přechodového napětí mezi emitorem a kolektorem křemíkových tranzistorů 6. V případě, že se použije vyhodnocovacího přístroje 2 ^ae stabilizovaným napětím pro napájení měřicího můstku, je nutno jednotlivé justážní odpory 5 nastavit na takovou hodnotu, aby celkový součet odporů přívodních vedení justážního odporu 5 a odporu daného přechodovým napětím příslušného křemíkového tranzistoru 6 dával předepsanou hodnotu. Po sepnutí spínacího prvku 10 popsaného zapojení podle vynálezu se uzavře elektrický obvod a proud, který začne protékat mezi kolektory a bázemi dvojice inverzně zapojených křemíkových tranzistorů 6,The diodes 12 are connected in the forward direction and their transient voltage prevents exceeding the permissible reverse voltage on the individual silicon transistors 6 in inverse connection when all measuring points are switched off. The excitation circuit of each measuring point is then closed between the supply branch 8 of stabilized DC power supply 2 the value of the excitation current for each individual silicon transistor 6 is set individually by the resistor 2 to a value that guarantees a minimum saturation voltage between the transistor 6 and the switching element 10 and the excitation branch 11 of the stabilized direct current source 9; the emitter and collector of the excited silicon transistor 6 as well as the inverse wiring under given operating conditions. The minimum saturation voltage is understood here as the minimum transient voltage between the emitter and the collector of the silicon transistor 6 at a constant switching current. If the excitation current thus set in or between the base and the collector of the silicon transistor 2 increases or decreases, then the saturation voltage will always only increase. The adjusting resistors 5 serve, in the case of the evaluating apparatus Ji with the stabilized supply current for the measuring bridge, to achieve the same value of the total resistance of the individual branches of the measuring bridge of the evaluating apparatus 2 including the resistance given by the transient voltage value between the emitter and the silicon transistor collector. If the evaluation device 2 is used ^{and the} stabilized voltage is used to supply the measuring bridge, the individual adjustment resistors 5 must be set such that the sum of the resistances of the supply resistors of the adjustment resistor 5 and the resistance given by the transient voltage of the respective silicon transistor 6 gives a prescribed value. After switching the switching element 10 of the circuit according to the invention described, the electrical circuit and the current flowing between the collectors and the bases of the pair of inversely connected silicon transistors 6 are closed,

241 939241 939

Uvede tyto křemíkové tranzistory 6 do vodivého stavu. Mezi emitorem a kolektorem vznikne minimální saturační napětí, kte·. ré způsobí proud, protékající větvemi můstku vyhodnocovacího přístroje 2 vytvořeného popsaným zapojením. Odporový snímač teploty 1 je tak připojen v obvodu měřicího můstku a může plnit svoji funkci. Ochrannými diodami 12 žádný proud neprotéká. Při rozpojení spínacího prvku 10 se přeruší ětektrický obvod. Báze obou křemíkových tranzistorů 6 se připojí přes předřadné odpory 2 ke kolektorům křemíkových tranzistorů 6. Tím se křemíkové tranzistory 6 uzavřou a proud jednotlivých větví měřicího můstku vyhodnocovacího přístroje 2 začne protékat ochrannými diodami 12» čímž se zabrání vytvoření vyššího napětí na křemíkových tranzistorech 6, než je přípustné pro jejich inverzní zapojení. Použitím vhodného počtu oohranných diod 12 se získá rozdílné přechodové napětí mezi napájecí větví 8 a větví měřicí 2 na jedné straně a větví kompenzační 4 na straně druhé, vyhodnocovací přístroj £ potom vykazuje maximální hodnotu jako známku odpojení měřicího místa. Následně je možno připojit další libovolné měřicí místo prostřednictvím použitého spínacího prvku 10. Další měřicí místa nejsou na výkresu znázorněna, jejich napojení je však zcela analogické.It brings these silicon transistors 6 into a conductive state. There is a minimum saturation voltage between the emitter and the collector, which This causes the current flowing through the bridge branches of the evaluation device 2 formed by the described circuit. The resistance temperature sensor 1 is thus connected in the measuring bridge circuit and can fulfill its function. No current flows through the protective diodes 12. When the switching element 10 is opened, the electric circuit is interrupted. The bases of both silicon transistors 6 are connected via the series resistors 2 to the collectors of silicon transistors 6. This closes the silicon transistors 6 and the current of the individual measuring bridge strips of the evaluation device 2 starts to flow through protective diodes 12 thereby preventing higher voltages on the silicon transistors 6. is permissible for their inverse connection. By using a suitable number of protective diodes 12, a different transient voltage is obtained between the supply line 8 and the measuring line 2 on the one hand and the compensating line 4 on the other. Subsequently, any other measuring point can be connected by means of the switching element 10 used. Other measuring points are not shown in the drawing, but their connection is completely analogous.

Claims

OF THE INVENTION

241 939

Connection for electronic switching of any number of measuring points with resistance thermometers, using an evaluation device for three-wire connection, characterized in that the resistance temperature sensors (1) are connected by a first conductor to the measuring branch (2) of the evaluating instrument (3) (4) evaluation device (3), third and fourth conductors through adjustment resistors (5) and inverse-connected silicon transistors (6) with series resistors (7) on the power supply branch (8) of the stabilized DC power supply (9) switching elements (10) to the excitation branch (11) of the stabilized DC power supply (9), the supply branch (8) being connected via diodes (12) to the compensation branch (4) of the evaluation device (3) branches (2) evaluation device (3) ·