用于检测有故障的与温度有关的电阻传感器的多导体测量设备的制造方法_2

文档序号:8303305阅读:来源:国知局
0闭合,所以适用:
[0029]U1= (RL1+RPT100+RL2) I ! (2),或
[0030]RPT100 = (U1Zl1)-RL1-RL2 ; (3)
[0031]2)由于在开关100断开时没有电流流经铂传感器60和连接线路40,所以适用:RL2 = U2ZI10
[0032]在RLl = RL3 = RL2 =队/^的情况下,由等式(3)直接得到等式(I)。
[0033]现在应假设的是:通过控制分析和控制装置130断开开关90并且闭合开关100。因此,恒定的电流I2流经连接线路30、铂传感器60和连接线路40。在此时刻,电压U #口 U2被电压测量装置110或120测量并且被传输至分析和控制装置130。分析和控制装置130由所测得的电压UjPU2W及已知的电流I1基于三导体测量按如下等式确定铂传感器60的电阻 PRT1000:
[0034]RPT1000 = (U2/I2)+2* (U1Zl2) (4)
[0035]等式⑷基于如下的电工构思:
[0036]I)由电路通过开关100闭合,所以适用:
[0037]U2= (RL2+RPT1000+RL3) I 2 (5)
[0038]RPT1000 = (U2/I2)-RL2-RL3 ; (6)
[0039]2)由于在开关90断开时没有电流流经铂传感器50和连接线路20,所以适用RL2=_ (U1Zi2):
[0040]在RLl = RL3 = RL2 = -(U1A2)的情况下,由等式(6)直接得到等式(4)。
[0041]根据等式(I)和(4)确定的电阻RPT100和RPT1000接着在分析和控制装置中被比较,以便识别出铂传感器50和60中的至少一个是否有故障。如果电阻RPT1000以系数10大于电阻RPT100,则两个铂传感器50和60无故障。关于在RPT1000与RPT100之间的差的公差范围例如可以由客户确定并且作为值存储在分析和控制装置130的存储器(未示出)中,在该公差范围中没有有故障的铂传感器被分析和控制装置130识别出。在该存储器中也可以存储电流IjP I 2的值。
[0042]要注意的是,分析和控制装置130如上所描述的那样可以将电阻RPT100和RPT1000直接相互比较来识别故障。但可考虑的是,所确定的电阻RPT100和RPT1000在分析和控制装置130中首先转换成相关的温度和接着将温度进行比较。
[0043]有利地,上面所说明的等式存储在分析和控制装置130中。根据所期望的双导体测量或三导体测量,相应的等式被分析和控制装置130用来确定电阻传感器50和60的电阻。
[0044]在图2中示出了带有5个连接端子151、152、153、154和155的另一示例性多导体测量设备150,在所述连接端子上可各连接有一个连接线路160、170、180、190或200。连接线路170和180和电压测量装置280可以在三个测量时省去,如下面还要进一步阐述的那样。连接线路160具有线路电阻RL10,该线路电阻用162表示。连接线路170具有线路电阻RL20,该线路电阻用172表示。连接线路180具有线路电阻RL50,该线路电阻用182表示。注意的是,连接线路180也可以通过与温度有关的电阻传感器替代。连接线路190具有线路电阻RL30,该线路电阻用192表示。类似地,连接线路200具有线路电阻RL40,其用202表示。有利的是,所有线路电阻相同,至少基本上相同。
[0045]在五个连接线路160、170、180、190和200上可连接有两个彼此电连接的、与温度有关的电阻传感器210和220。在此应注意的是,连接线路160到200并不必须是独立的线路。其也可以直接形成电阻传感器210和220的连接丝。与温度有关的电阻传感器210和220可以是Pt (铂)传感器。在本实例中,与温度有关的电阻传感器210是PT100,而与温度有关的电阻220是PT1000。这表示,这两个电阻传感器210和220的电阻相差系数10。铂传感器210具有四个连接部211、212、213和214,其中,在铂传感器210的一侧上分别设置连接部211和212,并且在铂传感器210的另一侧上设置连接部213和214。这两个连接部211和212与连接线路160或连接线路170连接,而连接部213与箔传感器220的连接部连接。铂传感器210的连接部214与连接线路200连接。第一可操控的电流发生装置250连接到连接端子151和155上,该第一可操控的电流发生装置例如可以经由开关230接通或关断,即可以连接到连接端子151和155上或可以与所述连接端子分离。该电流发生装置250优选是电流源,该电流源例如提供恒定电流Ip第二可操控的电流发生装置260连接到连接端子154和155上,该第二可操控的电流发生装置例如可以经由开关240接通或关断,即可以连接到连接端子154和155上或可以与所述连接端子分离。该电流发生装置260优选是电流源,该电流源例如提供恒定电流12。在连接端子151与152之间连接有一电压测量装置270,该电压测量装置可以测量在连接端子151和152上的电压U3。在连接端子152与153之间可连接有电压测量装置280,该电压测量装置可以测量在连接端子152和153上的电压U4。在连接端子152与154之间可以连接有一电压测量装置290,该电压测量装置可以测量在连接端子152和154上的电压U10在连接端子154与155之间可以连接有电压测量装置300,该电压测量装置可以测量在连接端子154和155上的电压U2。该电压测量装置270、280、290和300的输出信号被添加给分析和控制装置310。所有电压测量装置可以构建为测量变换器,其可以分别将模拟输入信号转换成数字输出信号并且传输至分析和控制装置310。此外,分析和控制装置310获悉由电流发生装置250和260提供的直流电流1工和I 2。所述值也可以存储在分析和控制装置310的(未示出的)存储器装置中。
[0046]分析和控制装置310同样与开关230和240连接。所述分析和控制装置构建为交替地断开或闭合这两个开关230和240。换言之,一个开关始终断开,而另一开关闭合。在此应注意的是,分析和控制装置310可以在一共同的电路板上实施并且可以布置在一个壳体中。可替选地,分析和控制装置310也可以实施为独立的组件。此外,分析和控制装置310可以构建为,根据所期望的或所设定的多导体测量来激活或去活相应的电压测量装置。
[0047]在图2所示的实施形式中,连接端子151、152、153、154和155,电压测量装置270、280,290和300,这两个电流发生装置250和260以及分析和控制装置310安置在壳体上或安置在壳体中。这两个要检查的与温度有关的电阻传感器210和220于是由用户从外部连接到端子 151、152、153、154 和 155 上。
[0048]图2中所示的多导体测量设备150可以借助对电阻的自动冗余测量和对其进行中央分析来检测有故障的与温度有关的电阻传感器。与需要2*3个连接线路的传统冗余三导体测量或需要2*4个连接线路的传统冗余四导体线测量相比,在多导体测量设备150的情况下仅连接四个或五个连接线路。
[0049]随后详细地阐述在图2中所示的多导体测量设备150的运行方式,其中铂传感器210或铂传感器220的电阻RPT100和RPT1000分别借助多导体测量来确定。
[0050]又假设的是,导体电阻RL10、RL20、RL30、RL40和RL50相等,至少基本相等。
[0051]现在假设的是,开关230闭合而开关240断开。因此,恒定的电流I1流经连接线路160、铂传感器210和连接线路200。类似传统四导体测量,现在在连接端子152与154之间的电压仏被电压测量装置290测量并且被传输至分析和控制装置310。由于电压测量装置290的高欧姆内阻,仅仅可忽略的电流流经连接线路170和190,使得分析和控制装置310可以从已知的电流IjP所测量的电压U 于四导体测量非常精确地根据如下等式确定铂传感器210的电阻RPT100。
[0052]RPT100 = U1A1 (7)
[0053]现在应假设的是:通过控制分析和控制装置310,断开开关230并且闭合开关240。因此,恒定的电流I2流
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