PL188220B1 - Układ pomiarowy temperatury licznika energii cieplnej - Google Patents

Abstract

Układ pomiarowy temperatury przeznaczony dla wzorcowego mikroprocesorowego licznika energii cieplnej wyposażony w rezystancyjne czujniki temperatury połączone z różnicowymi wzmacniaczami pomiarowymi oraz wyposażony w przetwornik analogowo-cyfrowy, znamienny tym, że do wejść wzmacniaczy pomiarowych (1, 2) są dołączone poprzez klucz analogowy (12) rezystory wzorcowe (9, 10, 11) i czujnik temperatury (7) oraz poprzez drugi klucz analogowy (16) rezystory wzorcowe (14, 15) i czujnik temperatury (8), przy czym do wejścia przetwornika analogowo­ -cyfrowego (6) są dołączone wyjścia wzmacniaczy pomiarowych (1, 2, 3, 4)

Description

Przedmiotem wynalazku jest układ pomiarowy temperatury wzorcowego mikroprocesorowego licznika energii cieplnej wyposażony w rezystancyjne czujniki temperatury połączone z różnicowymi wzmacniaczami pomiarowymi.

W celu wyznaczenia ilości energii cieplnej pobieranej przez odbiornik ciepła dokonuje się pomiaru temperatury na jego wyjściu i wejściu. Ilość pobranej przez odbiornik energii cieplnej jest wprost proporcjonalna do różnicy tych temperatur. Tak więc dokładność pomiaru temperatury na wejściu i wyjściu odbiornika wpływa bezpośrednio na dokładność pomiaru ilości energii pobieranej przez odbiornik. Pomiaru ilości pobieranej energii cieplnej dokonuje się również na podstawie pomiaru temperatury wody na wejściu i wyjściu instalacji i na tej podstawie wyznacza się współczynnik ciepła właściwego wody, który zmienia swą wartość o około 0,5% w pełnym zakresie zmian temperatury wody. Wpływ błędu pomiaru temperatury na wejściu i wyjściu instalacji jest o rząd wielkości mniejszy niż wpływ błędu pomiaru różnicy temperatur.

Znane są układy pomiarowe temperatury liczników energii cieplnej wyposażonych w rezystancyjne platynowe czujniki temperatury oraz w elektroniczne układy pomiarowe do pomiaru różnicy rezystancji tych czujników. Układy te mają dokładność pomiaru ograniczoną przez zmiany wartości wzmocnienia wzmacniaczy i przetwornika analogowo-cyfrowego pod wpływem zmian temperatury otoczenia oraz wynikające z dryftu czasowego elementów tych układów. Układy te, stosowane we wzorcowych miernikach temperatury są kosztowne i wymagają częstego wzorcowania w specjalistycznych laboratoriach.

Układ pomiarowy temperatury przeznaczony dla wzorcowego mikroprocesorowego licznika energii cieplnej wyposażonego w rezystancyjne czujniki temperatury połączone z różnicowymi wzmacniaczami pomiarowymi oraz wyposażonego w przetwornik analogowo - cyfrowy, charakteryzuje się tym, że do wejść wzmacniaczy są dołączone poprzez klucz analogowy rezystory i czujnik temperatury oraz poprzez drugi klucz analogowy rezystory i drugi czujnik temperatury, przy czym do wejścia przetwornika analogowo-cyfrowego są dołączone wyjścia wzmacniaczy.

Przedmiot wynalazku jest uwidoczniony w przykładzie wykonania na rysunku, który przedstawia schemat układu pomiaru temperatury.

Układ jest wyposażony w dwa różnicowe wzmacniacze pomiarowe 1 i 2, dołączony do wyjść tych wzmacniaczy, wzmacniacz 3 oraz w dołączony do wyjścia tego wzmacniacza 3 wzmacniacza 4. Wyjścia wszystkich wzmacniaczy są dołączone do wejść układu kluczy analogowych 5, który przyłącza je kolejno poprzez swoje wyjście do przetwornika analogowo-cyfrowego 6. Do ujemnego wejścia wzmacniacza 1 są dołączone na stałe ujemny przewód napięciowy czujnika temperatury 7 i rezystory wzorcowe 9, 10. 11. Drugie końce tych rezystorów są dołączone do wejść dwukanałowego klucza analogowego 12, do którego czwartego wejścia

188 220 jest dołączony dodatni przewód napięciowy czujnika temperatury 7. Do bieguna przełączalnego w tym kanale jest dołączone dodatni zacisk wzmacniacza 1. W drugim, synchronicznie przełączanym kanale klucza analogowego 12 do bieguna przełączalnego dołączony jest dodatni zacisk źródła prądowego 13, a do kolejnych jego wejść drugie końce rezystorów wzorcowych 9, 19, 11, natomiast do jego czwartego wejścia jest dołączony dodatni przewód czujnika temperatury 7.

W torze pomiarowym temperatury zasilania do ujemnego wejścia wzmacniacza 2 dołączony jest ujemny przewód czujnika temperatury 8 oraz rezystory wzorcowe 14, 15. Drugie końce tych rezystorów są dołączone do wejść dwukanałowego klucza analogowego 16, do kolejnego wejścia którego jest dołączony dodatni przewód napięciowy czujnika temperatury 8. Do bieguna przełączalnego w tym kanale dołączony jest dodatni zacisk wzmacniacza 2. W drugim synchronicznie przełączanym kanale, do bieguna przełączalnego jest dołączony zacisk dodatni źródła prądowego 17, zaś do jego wejść drugie końce rezystorów wzorcowych 14, 15 oraz dodatni przewód prądowy czujnika temperatury 8. Mikroprocesor poprzez układy logiczne - nie przedstawione na rysunku - steruje kluczami analogowymi 5, 12 i 16 tak, aby w każdym cyklu pomiarowym możliwe było wykonanie czternaście pomiarów.

Dzięki zastosowaniu czterech wzmacniaczy uzyskuje się cztery sygnały napięciowe: sygnał temperatury zasilania, temperatury powrotu, różnicy temperatur zasilania i powrotu oraz dodatkowy wzmocniony sygnał różnicy temperatur wykorzystywany dla małych wartości tej różnicy.

Każdy z tych sygnałów ma tak dobrany zakres zmian aby umożliwić przetwarzanie przez przetwornik analogowo-cyfrowy pełnego zakresu. W celu zmniejszenia błędów pomiaru wynikających ze zmian współczynnika wzmocnienia wzmacniaczy i przetwornika analogowocyfrowego oraz z dryftu czasowego elementów zastosowano ciągłe cykliczne dołączanie rezystancji wzorcowych do wejść wzmacniaczy pomiarowych temperatury. Wartości tych rezystorów dla każdego wzmacniacza są tak dobrane, że odpowiadają wartości rezystancji czujnika temperatury dla minimalnej i maksymalnej wartości mierzonej temperatury. Rezystory wzorcowe są dołączane cyklicznie do wejść wzmacniaczy pomiarowych przez sterowane mikroprocesorem klucze analogowe. Te same klucze dołączają w jednym ze swych położeń do wejść wzmacniaczy czujniki temperatury. Dzięki czteroprzewodowym połączeniom rezystancja kluczy analogowych nie powoduje żadnego błędu pomiaru. W tym samym cyklu do wejścia przetwornika analogowo - cyfrowego dołączane są wyjścia odpowiednich wzmacniaczy. Uzyskuje się w ten sposób przed każdym pomiarem ilości energii cieplnej pobieranej przez odbiornik po dwa pomiary dokładnie znanych wartości rezystancji w każdym kanale pomiarowym. Pozwala to na obliczenie przez mikroprocesor licznika energii cieplnej wartości początku zakresu i wzmocnienia toru pomiarowego w każdym z czterech kanałów. Te wyliczone wartości charakterystyczne dla kanału pomiarowego wykorzystuje się następnie do obliczenia, na podstawie wartości pomierzonych w cyklu pomiarowym, rzeczywistych wartości temperatur.

188 220

Departament Wydawnictw UP RP Nakład 50 egz Cena 2,00 zł.

Claims (1)

1. Zastrzeżenie patentowe

   Układ pomiarowy temperatury przeznaczony dla wzorcowego mikroprocesorowego licznika energii cieplnej wyposażony w rezystancyjne czujniki temperatury połączone z różnicowymi wzmacniaczami pomiarowymi oraz wyposażony w przetwornik analogowo-cyfrowy, znamienny tym, że do wejść wzmacniaczy pomiarowych (1, 2) są dołączone poprzez klucz analogowy (12) rezystory wzorcowe (9, 10, 11) i czujnik temperatury (7) oraz poprzez drugi klucz analogowy (16) rezystory wzorcowe (14, 15) i czujnik temperatury (8), przy czym do wejścia przetwornika analogowo-cyfrowego (6) są dołączone wyjścia wzmacniaczy pomiarowych (1, 2, 3, 4).