Устройство для измерения разности температур

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 5 601 К сф 44структорскоесредствам авт юро по атизаельство СССР 7/16, 1984. ельство СССР7/20, 1977,(54) УСТРОЙСТВО Д НОСТИ ТЕМПЕРАТУ ИЗМЕРЕНИЯ РАЗУймах ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(71) Специальное конприборостроению иции(57) Изобретение относится к термометрии и позволяет повысить точность измерения разности температур. Ток от источника 4 тока протекает через последовательно соединенные термопреобразователи 1 и 2 сопоотивления. Выходной сигнал первого термопреобразователя сопротивления 1 поступает на первый вход измерительного усилителя 14, Выходной сигнал второго термопреобразователя 2 сопротивления усиливается операционным усилителем 11 и поступает на второй вход измерительного усилителя 14, на выходе которого образуется сигнал, пропорциональный разности температур. 1 ил,45 50 Изобретение относится к термометриии может быть использовано в устройствахдля измерения температуры с применениемв качестве датчиков температуры термочувствительных резисторов при дистанционном подключении их к приборам контроля ирегулирования.Цель изооретения - повышение точности измерения разности температур.На чертеже приведена электрическаяпринципиальная схема устройства,Оно содержит первый и второй термопреобразователи 1 и 2 сопротивления,обьединенные в термочувствительный полумост 3, источник 4 тока, первую трехпроводную соединительную линию из проводов 5 (первый), 6 (второй),7 (третий), вторую трехпроводную соединительную линиюиэ проводов 8 (первый), 9 (второй), 10 (третий), Устройство также содержит операционный усилитель 11, резистивный делительиз резисторов 12 и 13, измерительный усилитель 14, первый вход 15 которого являет-.ся неинвертиоующим, а второй вход 16 -инвертирующим, при этом отношение коэффициентов усиления по первому и второмувходам равно минус 2,Измерительный усилитель 14 содержитоперационный усилитель 17, резистивныйделитель на четырех резисторах 18-21, дополнительный резистор 22 для регулировкикоэффициента усиления синхронно по обоим входам. Первый вход измерительногоусилителя соединен с неинвертирующимвходом операционного усилителя 17., приэтом он является неинвертирующим, Второй вход измерительного усилителя 14 соединен со вторым отводом резистивногоделителя 18 - 21, при этом он является инвертирующим,Регулироэочный резистор 22 включен между первым и третьим отводами резистивного делителя 18 - 21, Первые и вторые провода 5, 6, 8 и 9 соединительных линий являются токовыми, а третьи провода 7, 10 соединительных линий являются потенци альными. Ток источника 4 тока обозначим через . Сопротивления первого и второго термопреобразователей 1, 2 обозначены через Вс 1, В 2, соответственно, Сопротивления резисторов будем обозначать чеоез В с индексом, соответствующим номеру на чертеже, Для каждой из соединительных линий сопротивления проводов будем считать одинаковым, т,е. В 5 =- йб = В 7; В 8= В 9= В 10. В устройстве должны быть выполнены соотношения В 12 = В 13 В 9, Равенство здесь необходимо для выполнения условия компенсации сопротивлений проводов 8, 9 пер 5 10 15 20 30 35 40 вой соединительной линии, а неравенство для уменьшения оттока тока источника 4 тока в резистивный делитель, пропорционального падению напряжения на проводе 9Обозначим напряжения на входах 15, 16 измерительного усилителя 14 через 015, 016,Устройство работает следующим образом.Выходной полумостовой измерительный усилитель работает в соответствии с оавенством Оеых = (2015 - 016)К = (015-(016 - 015 К, (1) где К - модуль коэффициента усиления измерительного усилителя по второму входу,В дальнейшем будет пренебрегать током через резистивный делитель 12, 13, равным; где - ток источника 4 тока.Выше было показано, что должно быть выполнено неравенство В 12 В 9, Тогда=О,Далее необходимо выразить величины 015; 016 - 015,Напряжение 015 определим по форму- ле 015 = 3 ( Вт 1 + й 5) (3) На элементах 11 - 13 по существу собран неинвертирующий усилитель с коэффициентом 2 усиления, общей шиной которого является первый вывод источника 4 тока. Эту функциональную группу можно рассматривать и как инвертирующий усилитель с коэффициентом усиления минус 1, общей шиной которого является неинвертирующий вход операционною усилителя 11,После этих замечаний можно записать 016 - 015 =(В 2+ Вб). (4) После подстановки равенства (3), (4) ввыражение (1) с учетом равенства В 5 =: Вбполучим Овцх - 1(йс 1 - Вс 2)К = 1 ДТ 1 - Т 2), (5) где Т 1, Т 2 - измеряемые температуры первым и вторым термопреобразователями сопротивления соответственно;1695150 8 - коэффициент преобразования, равный 0,214 Ом/С для медного термопреобразователя сопротивления с номинальной статической характеристикой преобразования 5 Ом,Рассчитаем коэффициент усиления измерительного усилителя 14. В нем необходима выполнить следующие соотношения 818 = 819; 820 =- К 21, С учетом этого как результат можно записать 2 В 22+ В 18+1 (6) В 20 Из выражения (5) видно, что коэффициент усиления наиболее удобно регулировать резистором Й 22, не связанным никакими другими соотношениями ни с одним из остальных резисторов измерительного усилителя 14, Обьединив выражения (5), (6),пол- учим О р(2 22+18+(Т 1 - Т 2). Выражение(7) является линейным относительно разности гемператур. Правую точку диапазона измерения можно подстраивать резистором 822 или изменением тока 4 источника. Левую же (настройка на нуль) можно настраивать известными приемами: включением малых резисторов последовательно с проводом 5 или 9 соединительных линий, Выражение (7) подтверждает повышение измерения предложенным устройством эа счет того, что исключена нелинейность преобразования; скомпенсировано влияние сопротивления проводов соединительных линий; практически исключены оттоки тока источника, благодаря этому через термопреобразователи сопротивления 1, 2 протекает один и тот же ток; исключено также шунтирование термопреобразоватеСоставитель В.Ярыч Техред М.Моргентал Редактор А.Долинич Корректор М.Максимишинец Заказ 4155 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 5 10 15 20 25 30 35 40 45 лей сопротивления 1, 2 как по отдельности, так и в общем термочувствительного полу- моста 3,Формула изобретения Устройство для измерения разности температур, содержащее первый термопреобраэователь сопротивления, через первый провод первой трехпроводной соединительной линии подключенный к общей шине устройства, а через второй провод первой трехпроводной соединительной линии и первый провод второй трехпроводной соединительной линии - к второму термопреобрээователю сопротивления, подкигоченному к второму проводу второй трехпроводной соединительной линии, резистивнь;и делитель иэ двух резисторов, средней точкой соединенный с инвертирующим входом операционного усилителя, измерительный усилитель, выход которого является выходом устройства, и источник тока, один из выводов которого подключен к общей шине устройства, при этом третий провод первой трехпроводной соединительной линии подключен,к общей точке первого термопреобразователя сопротивления и второго паовода первой трехпроводной соединительной линии, а третий провод второй соединительной линии - к общей точке второю термопреабраэователя сопротивленич и второго провода второй трехпроводнои соединительной линии, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности измерения, первый вывод реэистивного делителя соединен с вторым выводом источника тока и вторым проводом второй трехпроводной соединительной линии, неинвертирующий вход операционного усилителя подключен к третьему проводу второй соединительной линии, третий провод первой соединительной линии соединен с первым входом измерительного усилителя, подключенного вторым входом к выходу операционного усилителя и второму выводу резистивного делителя,