Устройство для измерения температуры

О П ИЗО Союз Сфветекик БР Социалиетичеекик Республик(23) Прнорит бл икова но 25,02 ллетень Рй 7 Дата опубликованн писания 25,02,80 72) Авто изобре. Д, Гринец и Е, А, Веракс 71) Заявител УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ иства для изначительная апряжения щения усилинциальным олучить на ьное приращее. непосред.так как выционален абрезистора. вышение точем, что в и мометр со х проводлнтель, к переменного тоянного цо. цепочка изобратной мпульсов ввецнонный ре.(61) Дополнительное к авт (22) Заявлено 21.10.77 ( Изобретение относится к области измерительной техники н может быть использовано для повышения точности измерения температуры.Известно устройство для измерения температуры, содержащее термометр сопротивления, трансформатор тока, резистор н реохорд, в котором для исключения влияния сопротивления линии связи термометр включен в потенцио.метрическую схему последовательно с первичной обмоткой трансформатора, во вторичнуюс О обмотку которого включены резистор и реохорд, с которых снимается компенсационное напряжение (11.Наиболее близким по технической сущности1 к изобретению является устройство, содержащее термометр сопротивления, подсоединенный четырехпроводной линией связи, вычитающий усилитель, к выходу которого через усилитель переменного тока, демодулятор и усилитель пос-. тоянного тока подключена последовательная цепочка из масштабного резистора и резистора об. ратной связи, генератор прямоугольных импуль. сов (23 2Недостатками известного устро мерення температуры являются: погрешность, вызванная дрейфом смещенияи разностью токов сме тели постоянного тока с диффере входом, а также невозможность и выходе напряжение, пропорционал нию сопротивления термометра, т ственно измеряемой температуре, ходной сигнал устройства пропор солютной величине сопротивленияЦелью изобретения является п ности измерения,Поставленная цель достигается т вестное устройство, содержащее те противления, подсоединенный четы ной линией связи, вычитающнй уси выходу которого через усилитель тока, демодулятор и усилитель по тока подключена йоследовательная масппабного резистора и резистора связи, генератор прямоугольных и дены стабилизатор тока, компенса знстор и четыре ключа, причем к"щему входу вычитающего усилителя подключены выходы первого и второго ключей, входы которых соединены с зажимами термомет"ра сопротивления, последовательно соединенно.го со стабилизатором тока и компенсационнымрезистором, общая точка которого С термометром сопротивления заземлена, на неинвер.тирующий вход усилителя подключены выходы третьего и четвертого ключей, входы которых соединены соответственно с незаземленнымвыводом "компенсационного резистора и резисто.ром обратной связи, а управляющие входы пер.вого и четвертого ключей подсоединены к пря.мому выходу генератора, противофазный вы хоКкоИ 1 збго йод 1 слючен к-управляюшйм входам второго и третьего ключей,- На чертеже представлена блок-схема устройства для измерения температуры.Устройство содержит термометр 1 сопротивления, компенсационный резистор 2, стабилиза.тор тдка 3, четыре ключа 4-7, генератор 8прямоугольных импульсов, дифференциальныйусинитель 9, включенный в схему вычитающего усилителя, усилитель переменного тока, демодулятор 10, усилитель постоянного тока 11,масштабный резистор 12 и резистор обратнойсвязи 13.Последовательно соединенные термометр 1и резистор 2, общая точка которых заземлена," "Ъодключены к выводам изолйровайного стабилизатора тока 3,Потенциальные выводы термометра 1 черезключи 4 и 5 подсоединены к "инвертирующемувходу вычитающего усилителя 9, а неэаземленньйвывод резистора 2 й резистор обратнойсвязи 13 через ключи 6 и 7 подключены кнеинвертирующему входу усилителя 9,Управляющие входы ключей 4 и 7 соединеныс прямым выходом генератора 8, а управляющие входы ключей 5 и 6 - с противофазнымвйходом генератора 8. Дифференциальный уси.лйтель 9 включен в йзвестнуюсхему вычитающего усилителя. К его выходу черезусилительйеременного тока, демодулятор 10 уЩййпяющий вход которогосвяззй с выходой генератора 8, усилитель постоянного тока 11 подкл 1 очена последовательная цепочка масштабныйрезйстор 12 резистор обратной связи 13.Ток 1 стабилизатора 3, пубтекая"йо"последо.вательно соединенным сопфзти 1 зленням" термо метра 1(В,)и компенсационного резистора 2(В,), создает на них относительйо земли соответственно падения напряжейия разного знакаО 4 =(Й 1 + гл) .и Об = - Йзгде О 4 й Оо - напряжение на входах ключей4 ибгл- сопротивление линии связи междунижним выводом термометра 1 и землей. 4На вход ключа 5 подается падение напряже.ния иа сопротивлении линии связи гл, равноеО, =1 гл, а на вход ключа 7 - часть выходного напряжения устройства, снимаемого с резис 5 тора 13 - 01 зГенератор 8 периодически замыкает попарноили ключи 4 и 7 (ключи 5 и 6 в этот моментразомкнуты), подавая на инвертирующий и неинвертирующий вход вычитающего усилителя1 О 9 соответственно йапряжения 04 и О илиключи 5 и 6 (ключи 4 и 7 разомкнуты), по.давая на входы усилителя 9 соответственнонпряжени Оз и О 6Принимая, что коэффициенты усиления уси 15 лителя 9 по инвертирующему и неинвертирующему входам одинаковые и равны К, при замыкании (в первый полупериод работы генера.тора 8) ключей 4 и 7 выходное напряжениеусилителя будет равно2 ОО = - КО+КО=КИ(В, +г,)+О 1 з(Л 1а выходное напряжение усилителя 8 при замыкании ключей 5 и б (второй полупериод работыгенератора 8) равноО = - КО, + КО, =К( - ХгВ Г 425 Амйлитуда переменной составляющей выходного напряжения усилителя 8, которая усиливается усилителем переменного тока 10; будетравна разности амплитуд Оп, и Оп т, е.с учетом (2) и (3)З 0 О=-О =К(Й, ) О,+1 ВУ К( - 1 В,-Й,)+О(4)инеэависитот величины сопротивления линии,При большом коэффициенте усиления усили.телей 10 и,11 амплитуда переменной соетавляющей поддерживается равной нулю, т, е.ьО=О.Тогда из выражения (4) получается,что напряжение на резисторе обратной связи 13 равно;О,з =1 (Й,-Й,)т. е, зависит только от величины токаи раэ. ности величины сопротивления термометра 1 и сопротивления 2.Поскольку сопротивление термометра в эа. висимости от измеряемой температуры выра. жается зависимостьюЙ 1, = Йо 11+а(т-то) 61 и, если выбратьвеличину резистора 2, равнуюВз =Во (7) то подставив выражение (7) и (6) в (5), на. пряжение на сопротивлении обратной связи 13 будет равноОьз =ХЙоа(т - то) М где Йо - сопротивление термометра 1 при на.чальной температуре диапазона изме.ренйя;а - температурный коэффициент сопротивления материала термометра 1;т - текущее значение измеряемой темпера.туры, .71756 ЦНИИПИ Заказ 9824/56 раж 713 Подписи Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул, Проектная Напряжение обратной связи, снимаемое с ре эистора 13, а, следовательно, и выходное напряжение устройства, снимаемое с резисторов 12 и 13, прямо пропорционально измеряемойемпературе. 5При установившемся значении измеряемой температуры на резисторе 13 поддерживается такое напряжение обратной связи, чтобы переменная составляющая напряжения на выходе усилителя равнялась нулю. Прн изменении тем О пературы изменяется величина сопротивления термометра 1, и на выходе усилителя возникает переменная составляющая, которая, уси,ливаясь усилителями 10 и 11, изменяет вели.чину О,э до такой величины, пока амплитуда 15 переменного напряжения с выхода усилителя 9 не станет равной нулю (с погрешностью сгатизма) .Выбором величины сопротивлений 2 и 3 можно соответственно изменять начало диапазона 2 О и сам диапазон измерения температуры.Таким образом, устройство обеспечивает измерение приращения сопротивления термомет.ра;исключение влияния изменения сопротивле ния линии связи термометра на точность измерения температуры, повышение точности измерения температуры при использовании низкоом.ных термометров или измерениятемпературы в узких диапазонах измерения,Устройство может быть реализовано при ис.пользовании в качестве ключей-коммутаторовтипа 1 КТ 902 и в качестве усилителей - опера-ционных усилителей серии 140, Точность, измере ния температуры предлагаемым устройствомне хуже +0,5 . 6 6 Фор мула из о брет ения Устройство для измерения температуры, содержащее термометр сопротивления, подсоединенный четырехпроводной линией связи, вычн.тающий усилитель, к выходу которого черезусилитель переменного тока, демодулятор иусилитель постоянного тока подключена после-довательная цепочка иэ масштабного резистораи резистора обратной связи, генератор прямоугольных импульсов, о т л и ч а ю щ е е с я тем,что, с целью повышения точности измеренияв устройство введены стабилизатор тока, ком.пенсационный резистор и четыре ключа, причемк инвертнрующему входу вычитающего усилителя подключены выходы первого и второго клю.чей, входы которых соединены с зажимами термометров сопротивления, последовательно ооединенного со стабилизатором тока и компенсационным резистором, общая точка которогос термометром сопротивления заземлена, на иеинвертнрующий вход усилителя подключены выходы третьего и четвертого ключей, входы которых подключены соответственно к незаземленному выводу компенсационного резистораи к резистору обратной связи, а управляющиевходы первого и четвертого ключей подсоедине.ны к прямому выходу генератора, противофазный выход которого подключен к управляющимвходам второго и третьего ключей.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1, Авторское свидетельство СССР Иф 134472,кл. 6 01 К 7/16, 1960.2, Павленко В. А. Электрические системы регулнрования с сигналом связи постоянного тока. "Энергия", М., 1971, с. 197 (прототип).