Устройство для измерения температуры

,801113683 СПУ з(50 б 01 К/ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ то(21) 3555146/18-10(71) Львовский ордена Ленина политехнический институт им. Ленинского комсомола(56) 1, Авторское свидетельство СССР488092, кл. О 01 К 7/02, 1973.2. Зорий В. И., Полищук Е, С. и Чайковский О. М. Метод проектирования цифровых измерителей температуры - . Известия Вузов МО СССР, Приборостроение,1976, т. 19,7, с. 12 - 116.3. Авторское свидетельство СССР985716, кл, С О К 7/24, 1980 (протип),(54) (57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ, содержащее термопреобразователь сопротивления, источник стабилизированного напряжения, схему сравнения, выход которой соединен с блоком управления, первый выход которого соединен с управляющим входом генератора экспоненциально изменяющегося напряжения, а второй выход подключен к управляющему входу цифрового индикатора, первый селектор, вход которого соединен с выходом генератора счетных импульсов, ключ, цифровое делительное устройство, выход которого подключен к входу цифрового. индикатора, отличающееся тем, что, с целью повышения точности измерения, в него введены второй селектор, делитель частоты, масштабный преобразователь с переменным коэффициентом преобразования, операционный усилитель с резистором в цепи обратной связи и формирователь импульсов, вход которого соединен с выходом схемы сравнения, управляющий вход соединен с первым выходом блока управления, а выход подключен к управляющему входу первого селектора и через ключ подключен к управляющему входу второго селектора, вход которого соединен с выходом генератора тчетных импульсов, выход подключен к первому входу цифрового делительного устройства, второй вход которого через делитель частоты соединен с Ж выходом первого селектора, при этом источ.ник стабилизированного напряжения через ЦГФ термопреобразователь сопротивления под- Сф ключен к входу операционного усилителя, выход которого соединен с первым входом схемы сравнения, второй вход которой соединен с выходом генератора экспоненциально фей изменяющегося напряжения через масштаб- р ный преобразователь, управляющий вход которого соединен с управляющим входом ключа и третьим выходом блока управления, фф четвертый выход которого соединен с управ- Ж ляющим входом, цифрового делительного уст 0 ф ,ройства, МИзобретение Относится к Области температурных измерений и может быть использовано при измерении температуры, например, в мелипине.Известно устройство лля измерении температуры, солержаспее первичньй измерительный преобразователь температуры, сумматор, квалратический преобрязоватепь, генератор линейной развертки, блок сравнения и цифровое отсчетное устройство 1,Устройство обеспечивает линеаризапин термопреобразователей с функцией преобрдзонания, описьваемой полиномом второй степени.Известно устройство лля измерения температуры, содержащее терморезистор, преобразователь сопротивления в напряжение, компаратор, генератор тактовых импульсов, генератор экспоненциальцо изменяюпсе 1 ося напряжения, счегчик.импульсов и блок управления 2.Нелостатком этого устройства является то, что на результат измерения влияет нестабильность постоянной времени генератора экспоцецпиально изменяющегося напряжения. Наиболее близким по технической сущцости и достигаемому результату к преллагаемомч является устройство лля измерения температуры, содержащее термопреобразователь сопротивления, источник стабилизированного напряжения, схему сравнения, вцхол которой соелпнен с блоком управления, первый выход которого соелицен с управляюспим входом гецерато)а экспоценпиально изменяющегося напряжения, а второй выход полключец к управлякщему входу пифрового индикатора, первый селектор, вхол которого соелинен с выходом гецерато. ра счетных импульсов, клкч, пифровое дели- тельное устройство, выход которого полключен к вхолу цифрового индикатора 3.Нелостатком устройства является низкая точность измерения, обусловленная тем, что во иремя измерительного пиклд осуществляется операция лелеция вхолного сигнала. Это приводит, вс-первых, к различным уровням нацеленной помехи ца вхоле схемы сравнения, во-вторых, сравнение вхолцого сигнала и экспоненциального напряжения осуществляется на двух различных уровнях, гле угль 1 встречидвух сравниванппих напряжений различны, что вьзывяет увеличение погрепности, обусловленной порогом срабатывания схемы сравнения. Кроме тсго, ялгсритм нь)числения цифрового лепительного устройства является сравнительно сложным.Цель изобретенияповьппение точцос. ти измерения температуры.11 ск гднлецпая псль достигается тем, что П У СТРОЙСТ 1)с ЛЛЯ 51 ЗХ 1 ЕРЕИИ и ТСМ ПЕРС) ТЧРЫ,содержащее термопреобразовдтель сопро тивлеция, источник стабилизированного на пряжения, схему сравнения, выход которой соединен с блоком управления, первый вы.хол которого соелинен с управляюпим вхо.лом 1 енератора экспонеипиально-изменяюЩЕ 1,ОСЯ НаПРЯжЕНИЯ, а ВтОРсй ВЦХОЛ ПОЛ- клк)чец к управ.пяквсему входу цифрового индикатора, первый селектор, вход которого соелицец с выходом генератора счетных импульсов, ключ, цифровое лелительное ус)- ройство, ВыхОд которого полкл к)чсц к Вхо.лу цифрового индикатора, введены второй селектор, делитель частоты, мясцггабнцй преобрдзсватель с переменным коэффипиен том преобразования, операционный усилитель с резистором в пепи обратной связи и формирователь импульсов, вхол котсрого соелипен с выходом схемы сравнения, упрдвлянцпий вход соелинец с первьм выходом гоблока управления, а вцхол подключен к упрднцянВсему входу первоьх селектора и через клк)ч подключен к управлянщс му вхолу второго селектора, вхол которогс соединен с вц ходом генератора счетных импульсов, а выход подключен к первому входу пифро ного Лелительного чстройств 11, второй вхоЛкоторого через делитель частоты соелинец с выходом первого селектора, при этом ис точ.ник стабилизированного напряжения через термопреобразовдтель сопротивления подключен к входу операщюцного усилителя, выход которого соединен с первым входом схемы сравнения, второй вхол которой соединен с выходом генератора экспоценпиальпо изменякнпегося напряжения через масштдбц ь 1 й преобразовать, уира вл я кнпий вход которого соединен с управлян 1 пим вхслом клнчя и третьим выходом управления. четвертый выход которого соединен с упрднлян- щим вхолом пифровогс лелительцсц О устрОЙствд.40 11 я чертеже приведена блок.схема устройства.Устройство солержит источник стабилизированного напряжения 1, термопреобрдзователь сопротивления 2, оперяпионцыйусилитель 3 с резистором 4 в пепи обрат 45 цой связи, схему сравнения 5, маспгтабныйпреобразователь 6 с переменным коэффипи.ентом преобразования, генератор экспоцен.пиальцо измецякипегося напряжсция 7, формирователь импульсов 8, первый селектор 9,лелитель частоты 10, цифровое делительщ)еустройство 11, клн)ч 12, второй селектор 13,генератор 14 счетных импульсов, цифровойинлнкатор 15, блок управления 16.Масштабный преобразователь 6, который необходим лля изменения уровня сиг.55 наля нд выходе генератора 7, содержит пе.рапионный усилитель 17, резгсторц 8 20ц кпоч 21, вклнчецнцй пдраллепьцо рсзис.тору 20,1113683 Составитель В. Куликовьсхрсд И. Версс Коррсктоь И. Мускати(заж Нг 2 По тписносВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий13035, Москва, Ж 35, Раушскан наб., д. 4/5Филиал ППП Гатент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 Редактор О. КолесниковаЗа ка ь 62(4 34 Устройство работает следук)н 1 им образом.Г 1 ри из мерен ин теми ературы Т выходной сигнал усилителя 3 определяется выражениемЕ АФКа (1) где 1( Ав - сопротивление термопреобразователя 2;А,В - постоянные коэффициенты термопреобразователя;К- сопротивление резистора 4;3, - напряжение источника стабилизированного напряжении 1.вВыбрав Ка= Ае /т., где Т, - постоянная начальная температура, представим выражение (1) в виде(.1, = (.),е в ( ф )Этот сигнал поступает на один из входов схемы сравнения, а на второй ее вход по сигналу с блока управления в начале измерения подается экспоненциально изменяющееся напряжение.в,д - сопротивление резисторов 9 и 18соответственно (резистор 20 замкнут ключом 21);Г -постоянный коэффициент.Одновременно сигнал начала измерения с блока управления 6 поступает на формирователь импульсов 8, выходной сигнал которого открывает селектор 9 для прохождения импульсов с генератора счетных импульсовв4 на цифровое дел ител ьное устройство 11.В момент времени 1 когда экспоненциально изменяюгцееся напряжение 1)а достигнет уровня Б срабатьвает компаратор 5. Если К,аЯ, =1, то время от начала экспоненциального процесса до момента 1, определяетсяВс(1)Т - . 1 Л ) (,4)Одновременно в момент времени 1, по сигналу со схемы сравнения 5 блок управления 16 вырабатывает сигналы, по которым клк)ч 21 открывается, а клкч 12 закрываегсн,При этом с выхода формирователя импульсов 8 на вход селектора 13 поступает сиг.нал, разрешакнций прохождение импульсовс генератора 4 на второй вход цифровогоделительного устройства 1 1.Размыкание клкча 21 увеличивает коэффициент усиления масштабного преобра:и.вателя 6. При этом на второй вход схемысравнения поступает усиленное в К раз1 О напряжение с генератора экспоненциаль.но изменяюпегося напряжения(.)а = К е Р(5)где К = (1 хя+ Кд)/й(Косопротивление резистора 20),15 которое вторично в момент временидостигает уровня (.) вызывая повторное сраба.тывание схемы сравнения 5.Если выбрать К= е/т., то промежутоквремени между двумя срабатываниями схемы сравнения равен-= 7 В(Т, . (6)Таким образом в цифровом делительномустройстве зафиксирук)тся числа1+ а --11 Ку (7))х) = ( - 1,) 1(8)25 где К --- Т. - коэффициент деления делителяО, а .на выходе цифрового делительно.го устройства получаем результат измере.ния)ь(2 (1 .з1(1)о30который вььсвечивается в цифровом отсчетном устройстве. Технико-экономическии эффект. от использования устройства обусловлен новы.шепнем точности измерения температуры за) счет более точного алпритма работы. В прототипе осугцествляется операция над вход.ным сигналом, а в предложенном устройственад опорным сигналом схемы сравнения. Вследствие этого схема сравнения рабо тает в одной точке, что позволяет пракгичес.ки исключить ногрень ность, обусловленную порогом схемы сравнен.ия, а также умень шить погрешность, обуслонленнук) наведен ной помехой.