Устройство для измерения температуры

,07 НРЬГГИЙ ГОСУДАРСТВЕНН 1(Й КОМ ПО иАМ абрвеай(71) Львовский ордена Ленина политехнический институт им. Ленинского комсомола(56) 1. Авторское свидетельство СССРВ 834408 кл. С 02 К 7/14, 1981,2. Авторское свидетельство СССРпЬ заявке 9 3413573/18-10,кл. 6 01 К 7/14, 1982 (прототип).(54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯТЕИИЕРАТУРЫ, содержащее термокомпенсационный преобразователь, измерительные выводы которого черезкомпаратор и блок гальваническогоразделения подключены к первым входам схем И, к вторым входам которыхподключен выход генератора тактовойчастоты, реверсивный счетчик, суммирующий и вычитающий входы кото рого подключены к выходам первой и второй схем И соответственно, а выходы подключены к входам преобразователя ф 1 код-ток 1, соединенного через дешиФратор с блоком циФровой индикации, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повщаения быстродействия устройства, в него введены две схемы НЕ, три кзпоча и источ" ник опорных напряжений положительной и отрицательной полярности, выходы которого через первый и второй ключи подключены к компенсационному входу термокомпенсационного преобразователя, соединенного через третий ключ с выходом преобразова- Еа теля шкод-токф, при этом выходы первой и второй схем И через схемы НЕ соединены с управляющими входами первого и второго ключей соответственно, а выход генератора тактовой частоты подключен к управляю- р щему входу третьего ключа,Изобретение относится к температурным измерениям и может быть использовано для измерения температуры различных производственных процессов с высокой чувствительностью,точностью и быстродействием. 5Известно устройство для измерения температуры, содержащее частотный термопреобраэователь, две схемыИ, генератор опорной частоты, делитель частоты, сумматор и реверсивный счетчик импульсов, выход которого подключен к блоку цифровой индикации Г 13.Недостатком данного устройства является низкая точность измерения,обусловленная нестабильностью коэффициента передачи устройства,Наиболее близким по техническойсущности к изобретению является устройстно для измерения температуры,содержащее термокомпенсационный20преобразователь, измерительные выводы которого через компаратор иблок гальванического разделения подключены к первым входам схем И, квторым которых подключен выход ге 25нератора тактовой частоты, реверсивный счетчик, суммирующий и вычитающий входы которого подключены квыходам первой и второй схем И соответственно, а выходы подключены к 30входам преобразователя код-ток,соединенного через дешифратор с блоком циФровой индикации 23.Недостатком известного устройства является низкое быстродействие 35при измерении температуры, обусловленное термической инерцией первич"ного преобразователя температуры.Цель изобретения - повышениебыстродействия устройства без снижения его чувствительности.Поставленная цель достигается тем,что в устройство для измерения температуры, содержащее термокомпенсационный преобразователь, измерительные ныноды которого через компаратор и блок гальванического разделения подключены к первым входам схемИ, к вторым входам которых подключенвыход генератора тактовой частоты,ренерсивный счетчик суммирующий и50вычитающий входы которого подключены к выходам первой и второй схем Исоответственно, а выходы подключены к входам преобразонателя "кодток, соединенного через дешифратор с блоком цифровой индикации, нведеиы две схемы НЕ, три ключа и источник опорных напряжений положительной и отрицательной полярности,выходы которого через первый и вто- б 0рой ключи подключены к компенсационному входу термокомпенсационногопреобразователя, соединенного черезтретий ключ с выходом преобразователя код-ток, при этом выводы первой и второй схем И через схемы НЕсоединены с управляющими входамипервого и второго ключей соответственно, а выход генератора тактовойчастоты подключен к управляющемувходу третьего ключа.На чертеже приведена блок-схемаустройстваУстройство для измерения температуры содержит термокомпенсационный преобразователь 1, компаратор 2с блоком гальванического разделения3, две схемы И 4 и 5, генератор 6тактовой частоты реверсивный счет/1чик 7, преобразователь 8 код-токдешифратор 9, блок цифровой индикации 10, две схемы НЕ 11 и 12, триключа 13,14 и 15 и источник опорныхнапряжений 16 положительной и отрицательной полярностей,Устройство работает следующим образом.В основу работы устройства положен метод измерения температуры покомпенсационной схеме с использованием тепловой обратной связи. С этойцелью устройство содержит термокомпенсационный преобразователь 1, имеющий четыре вывода, два из которыхявляются измерительными выводы А)и подключаются к входу устройства,а два других (выводы В) - компенсационными, на которые подается сигнал с выхода устройства, В качестветакого преобразователя может быть использован, например, крест Пельтье,выполненный из двух термоэлектрических преобразователей, расположенныхв одном корпусе, спаи которых соединены. При этом один термоэлектрическйй преобразователь выполняетроль чувствительного элемента, адругой - компенсационного, способного нагреваться или охлаждаться, взависимости от полярности возбуждающих импульсов.Повышение температуры среды, вкоторой находится термокомпенсационный преобразователь 1, вызываетуменьшение тепловой мощности, рассеиваемой внутри преобразователя,и наоборот, Поэтому температуравнутри преобразователя 1 в процессеего работы остается постоянной засчет замкнутой системы автоматического регулирования и тепловой обратной связи,При возникновении разности температур дФ между температурой средыи температурой внутри преобразователя 1 на его измерительных выводах А появляется напряжение, пропорциональное этой разности и поступающее на вход компаратора 2,В качестве компаратора можетбыть использован операционный усилитель с высоким коэффициентом усиления. При этом на выходе компара1 О 8 ООЗЗ Составитель В. КуликовТехред С,мигунова Корректор.И. Муска Редактор М. Дылын Тираж 623 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж, Раушская наб., д, 4/5 Заказ 1326/43 Филиал ППП Патентф г. ужгород, ул. Проектная, 4 тора,2 установится напряжение логической 1 или 0, в зависи"мости от знака напряжения на измерительных выводах А преобразователя1 т.е. в зависимости от направленияприращения укаэанной разности температур.Выходной сигнал компаратора 2 через блок 3 гальванического разделения, представляющий собой, например,оптронную пару, поступает на первые входы элементов И 4 и 5.На вторые входы элементов И подаются синхроимпульсы с генератора б тактовойчастоты.В момент поступления синхроимпуль"15са с генератора б содержимое реверсивного счетчика 7 увеличивается илиуменьшается на единицу младшего раз"ряда счетчика. Выходной сигнал счетчика 7 представляет собой двоичныйкод, который поступает одновременно на входы дешифратора 9 и преобразователя 8 код-ток,Преобразователь 8 преобразуеткод в силу тока, который поступаетна выводы В термокомпенсационногопреобразователя 1 через ключ 13лишь в те моменты времени, когда науправляющий вход ключа 13 подаетсяразрешающий сигнал с выхода генератора б тактовой частоты, При этом ЗОобеспечивается компенсация рассеиваемой тепловой мощности в преобра"эователе 1.При изменении температуры на единицу дискретности д 11 на единицу 35дискретности изменяется и ток, поступающий на компенсационные выводыпреобразователя 1, Однако изменениетемпературы преобразователя 1 происходит при этом медленно, ввиду 4 Оопределенной тепловой инерции преобразователя, обусловленной егомассой и конструктивными особенностими, что резко снижает быстродействие устройства. Поэтому для умень щения времени изменения температуры преобразователя 1 в паузе Между двумя управляющими импульсами, открывающими ключ 13, на управляющие входы ключей 14 и 15 поступает сигнал управления, обеспечивающий поступление калиброванного импульса тока от источника 16 опорных напряжений, резко подогревакщий (если измеряемая температура повысилась) или охлаждающий (если измеряемая температура понизилась) чувствительный элемент термокомпенсационного преобразователя 1. При этом если измеряемая температура возрастает, то открывается ключ 14 импульсом с выхода схемы И 5, поступающим через схему НЕ 11, а если температура понижается - открывается ключ 15 импульсом с выхода схемы И 4, поступающим через схему НЕ 12.Калиброванные импульсы тока, поступающие через ключи 14 и 15 на компенсационные выводы преобразователя , обеспечивают изменение температуры внутри преобразователя за время паузы между двумя импульсами тактовой частоты генератора б, чем и оп- ределяется быстродействие предлагаемого устройства.Вывод реэуЛьтата измерения на блок 10 цифровой индикации осуществляется при помощи дешифратора 9, преобразующего двоичный код в двоично-десятичный семисегментный код. Технико-экономическая эффектив-. ность предложенного устройства обусловлена повышением быстродействия по сравнению с прототипом без отери достигнутой точности измерения температуры и снижения разрешающей способности устройства, что позволяет повысить производительность технологических процессов, связанных с контролем и регулированием быстро- меняющихся температур,