Устройство для измерения температуры

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИРЕСПУБЛИН ЯО 1137337 4(51) С 01 К 7/02 С 01 К 7 12 ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ(56) 1. Измерительные (нормирующие) преобразователи температуры. - Обзорная информация, ТС, ЦНИИТЭИ приборостроения. М 1978, с, 7-8.2. Авторское свидетельство СССР 9 987417, кл. С 01 К 7/02;.С 01 К 7/12 1981 (прототип).(54) (57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ.ТЕМПЕРАТУРЫ, содержащее последовательно соединенные термоэлектрический преобразователь, подключенный через модулятор к первому входу диффе.ренциального усилителя, второй входкоторого соединен с выходом компенсатора термо-ЭДС свободного спая термоэлектрического преобразователя, авыход через демодулятор подключен квыходному блоку, и генератор парафазного напряжения, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что, с целью повышения точности измерения и упрощения градуировки устройства, в него введены дваТ-триггера, Р -триггер, элемент задержки, первый элемент И-НЕ, цепь развязки, инвертор, первый и второй ключи, усилитель с парафазным трансформаторным выходом, второй, элемент И-НЕ, входы которого соответственно соединены с первым выходом генератора парафазного напряжения и инверсным выходом первого Т-триггера, а выход через инвертор соединен с К - входом Р -триггера, инверсный и прямой выходы которого соединены с управляющими входами первого и второго ключей, С-вход соединен с выходом первого элемента И-НЕ, первый вход которого через элемент задержки сое динен с вторым выходом генератора парафазного. напряжения и входом первого Т-триггера, выход которого подключен к второму входу первого элемента И-НЕ, П -входу 3-триггера и вхо" ду второго Т-триггера, выходы которого соединены с управляющими входами а модулятора и компенсатора термо-ЭДС свободного спая, при этом управляющие входы демодулятора подключены к выходам усилителя с парафазным трансформаторным выходом, вход которого соединен с выходом первого ключа и через второй ключ подключен к общей шине устройства, а вход первого ключа через развязки соединен с прямым выходом второго Т-триггера.1 113733Изобретение относится к устройствам для температурных измерений иможет быть использовано при измере-,нии и контроле температуры с помощьютермоэлектрических преобразователей.Известно устройство для измерениятемпературы, в котором термоэлектрический преобразователь через модулятор подключен к усилителюпеременного тока, выход которого соединен свходом демодулятора 1 3.Однако данное устройство не обеспечивает высокой точности измеренияиз-за наличия коммутационных помех,возникающих при работе ключей модулятора и демодулятора.Наиболее близким к предлагаемомупо технической сущности является уст.ройство для измерения температуры,содержащее последовательно соединенные термоэлектрический преобразователь, подключенный через модулятор кпервому входу дифференциального усилителя, второй вход которого соединен с выходом компенсатора термо-ЭДСсвободного спая термоэлектрическогопреобразователя, а выход через демодулятор подключен к выходному блоку, и генератор парафазного напряжения2.Однако известное устройство не.обеспечивает высокой точности измерения и требует индивидуальной градуи"ровки каждого устройства. Коммутационные помехи, возникающие при работеключей модулятора, наличие цепейкоррекции усилителя от самовозбуждения, приводящих к искажению прямоугольной формы усиливаемого переменного сигнала с выхода модулятора, атакже наводки на входы усилителя через паразитные емкостные связи отгенератора парафазного напряжения,вызывают появление на выходе демодулятора постойнного напряжения, изменяющегося в широких пределах при из 45менении температуры окружающей средычто и приводит к указанным недостаткам. При этом величина этого напряжения растет с увеличением частоты модуляции,что не позволяет обеспечить микромиииатюризацию устройст- .ва,Цель йзобретения - повышение точности измерения и упрощение градуировки устройства,55Поставленная цель достигается тем,что в устройство для измерения температуры, содержащее последовательно у 2соединенные термоэлектрический преобразователь,подключенный через модулятор к первому входу дифференциально-го усилителя, второй вход которогосоединен с выходом компенсатора термо-ЭДС свободного спая термоэлектрического преобразователя, а выход через демодулятор подключен к выходному блоку, и генератор парафазного напряжения, введены два Т -триггера,1Д-триггер, элемент задержки, первыйэлемент И-НЕ, цепь развязки, инвертор, первый и второй ключи, усилитель с парафазным трансформаторнымвыходом, второй элемент И-НЕ, входыкоторого соответственно соединеныс первым выходом генератора парафазного напряжения и инверсным выходомпервого Т -триггера, а выход через инвертор соединен с Р -входом Р -триггера, инверсный н прямой выходы которого соединены с управляющими входами первого и второго ключей, С-входсоединен с выходом первого элементаИ-НЕ, первый вход которого через элемент задержки соединен с вторым выходом генератора парафазного напряжения и входом первого Т-триггера, выход которого подключен к второму входу первого элемента И-НЕ, Р -входу3-триггера и входу второго Т-триггера, выходы которого соединены с управляющими входами модулятора и компенсатора термо-ЭДС свободного спая,прн этом управляющие входы демодулятора подключены к выходам усилителяс парафазным трансформаторным выходом, вход которого соединен с выходом первого ключа и через второйключ подключен к общей шине устройства, а вход первого ключа через цепьразвязки соединен с арямым выходомвторого Т-триггера,На фиг. 1 представлена блок-схемаустройства для измерения температуры; на фиг. 2 - осциллограммы напряжений на выходах элементов.Устройство для измерения температуры содержит термоэлектрическийпреобразователь 1, модулятор 2, усилитель 3 переменного тока, демодулятор 4, выходной блок 5, компенсатор6 ЭДС холодного слоя термоэлектрического преобразователя, генератор 7парафазного напряжения, первый Т -триггер 8, второй Т-триггер 9, элементы 1 О задержки, первый элементИ-НЕ 11, второй элемент И-НЕ 12, инвертор 13, 3 -триггер 14, цепь развяз37 4является в момент появления " 1" наС-входе, а уровень "О" на этом выходе появляется в момент появления"1" на К-входе. Однополярное напряжение с выхода триггера 9 превращается на выходе элемента 15 развязкив переменное напряжение Чо (фиг.2 л ).Ключи 16 и 17, управляемые инверсными прямым напряжением триггера 14,обеспечивают появление на входе усилителя 18 напряжение вида Ч (фиг.2 м )После усиления входного сигналаЧна трансформаторном выходе усилителя 18 появляется напряжение Ч и12Ч , поступающее на управляющие входы демодулятора 4.Напряжение на управляющих входахдемодулятора гальванически развязаноот усиливаемого сигнала благодарятрансформатору усилителя 18,э 11373ки 15, первый ключ 16, второй ключ17 и усилитель 18 с парафазным трансформаторным выходом.Устройство работает следующим об- .разом.Выходной сигнал термоэлектрического преобразователя, пропорциональныйразности температур рабочего и свободного спаев, через модулятор 2, преобразующий постоянное напряжение в пе Оременное, поступает на инвертирующийвход усилителя 3. На неинвертирующийвход усилителя 3 поступает сигнал свыхода компенсатора 6 ЗДС холодногоспая термопары, противоположной пофазе сигналу с выхода модулятора.На выходе усилителя 3 возникает,переменный сигнал, пропорциональныйконтролируемой температуре, которыйпоступает на вход демодулятора 4.Осциллограмма напряжения, поступающего на вход демодулятора 4, представлена на фиг. 2 р (Ч , ). Егопериод в четыре раза больше периодаколебаний генератора 7 парафазногонапряжения. Напряжение, поступающеена управляющие входы демодулятора 4с трансформаторного выхода усилителя18 представлено на фиг. 2 н (Ч, ) ифиг. 2 о (Ч),ЗОФормирование этого управляющегонапряжения происходит следующим образом.На Э-вход триггера 14 поступаетнапряжение Ч (фиг. 2 е ), образованное от инверсии суммы напряжения Ч(фиг. 2 в с прямого выхода триггера 8) и напряжения Ч (фиг. 2 о спрямого выхода генератора 7). НаК-вход триггера 14 поступает напряжение Ч (фиг. 2 з , образованное отинверсии напряжения Ч (фиг. 2 Ф),являющегося, в свою очередь, резуль- .татом инверсии напряжения Ч (фиг.2 бс инверсного выхода генератора 7) и 45напряжения Ч (фиг. 2 , с инверсного выхода триггера 8). В результатена прямом выходе триггера 9 уровень"1" (осциллограмма Ч фиг. 2 и ) поТак как длительность управляющих сигналов демодулятора Ч и Ч меньше длительности периода сигнала Ч, выхт,е.усиленный сигнал термоэлектрического преобразователя на выходе усилителя выпрямляется только в течение времени установившегося значения выходного напряжения, коммутационные помехи на выходе усилителя 3 не выпрямляются фазочувствительной схемой 4 и на выходе демодулятора отсутствует смещение нуля. Значение выпрямленного напряжения демодулятора не влияет на изменение фронтов выпрямляемого напряжения, зависящее от цепей коррекции усилителя и наличия помех на вхо 1 це усилителя.По сравнению с прототипом устройство имеет более высокую точность 1(измерения, так как в нем во всем диапазоне измерения из выходного сигнала исключается нестабильность, вызванная нестабильностью смещения нуля устройства, а кроме того, это устройство не требует перед измерением установки нулевого выходного сигнала (при нулевой температуре), т.е. начальной градуировки.