Устройство для измерения температуры

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНРЕСПУБЛИН 19) 111) 15114 С О К 7/6 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ(56) Авторское свидетельство СССР У 1143996, кл. С 01 К 7/00, 985Авторское свидетельство СССР У 1242727, кл, С 01 К 7/16, 1986, (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ(57) Изобретение относится к устройствам для измерения температуры термопреобраэователями сопротивления. Цель изобретения - повышение точности измерения, Устройство содержит термопреобразователь сопротивления 1, ключи 2,3,4, схему сравнения 5,цифроаналоговые преобразователи 6 и7, блок управления 8, источник тока 9, операционный усилитель 10,суммирующий усилитель 11 с резистором 12 в цепи обратной связи, источник опорного напряжения 3, образцовые резисторы 4 с ключами 15, блокпоиска поддиапазона измерения. 16,включающий в себя схемы И 17,18 иинвертор 19, КЯ-триггер 20 с сигнализатором обрыва цепи 21, управляющие триггеры 22, схемы ИЛИ 23, вход -ные схемы И 25, шифратор подциапаэона 26 тактовые ключи 27. Введениеновых элементов и образование новыхсвязей между элементами устройстваобеспечивает оптимальный ток питаниятермопреобразователя в широком диапазоне измерений. 1 з.п, ф-лы, 1 ил.12РИзобретение относится к температурным измерениям, а именно к устройствам для измерения температуры термопреобраэователями сопротивления.Цель изобретения - повышение точности измерения путем выбора оптимального тока питания термопреобразователя в широком диапазоне измерений,На чертеже представлена схемапредлагаемого устройства,Устройство для измерения температуры содержит. термопреобразователь1 сопротивления, первый 2 второй 3и третий 4 ключи, схему 5 сравнения,, два цифроаналоговых преобразователя(ЦАП) б и 7, блок 8 управления, источник 9 тока, операционный усилитель10, суммирующий усилитель 11 с.резис"тором 1 2 в цепи обратной связи, источник 13 опорного напряжения, об- .разцовые резисторы 14114,щ сдополнительными ключами 15,115,щ, блок 16 поиска поддиапаэонаизмерения, включающий первую 17 ивторую 18 схемы И, инвертор 19, КЯтриггер 20 с сигнализатором 21 обрыва цепи, щ управляющих КБ-триггеров22.1 22,щ (щ) схем ИЛИ 23.1,23,(щ), (щвьгходньгх схемИ 24. 124,(щ) и (щ) входныхсхем И 25,125,(щ), шифратор26 поддиапазона и токовые ключи 27.1,юев 27 ещвБлок 8 управления представляетсобой цифровой автомат, Формирую"щий последовательность управляющихимпульсов в соответствии с алгоритмом работы устройства, и может бытьреализован на стандартных микросхемах, Шифратор 26 поддиапазона выполнен в виде логической схемы, сигналиэирующей о номере поддиапазонаизмерения.Устройство работает следующим образом.Весь диапазон измеряемых температур в зависимости от типа используемого термопреобразователя разбивается на щ поддиапазонов. Для каждогоподдиапазона устанавливается опти"мальное значение измерительного тока1;, пропускаемого через термопреобраэователь сопротивления, выбираемоеиз условияО. (:1,2 щ) (1)Рао1итксгде Р - допустимая мощностьдопрассеивания;76924ФР максимальное значение 1 юакс сопротивления термопреобраэователя в данном поддиапазонеПри включении устройства по сигналам с блока 8 управления ЦАП 6устанавливается в начальное нулевоесостояние, а термопреобразовательсопротивления подключается к схеме10 сравнения через, ключ .4,Преобразование сигнала осуществляется в два такта, В первом тактезамыкается ключ 3, при этом имеющийся на входе схемы сравнения сигналпомехи, дрейфа нуля и другие параэитные сигналы взвешиваются с помощью-,ЦАП 6, аналоговый сигнал с которого через суммирующий усилитель11 поступает на второй вход схемысравнения, По окончании взвешиваниясигнал на выходе ЦАП 6 (11 лп 6 =Пар )запоминается на время второго такта,Во втором такте замыкается ключ2 и по сигналу "Пуск" осуществляетсяпоиск поддиапазона измерения, приэтом триггера 20, 22,122.щустанавливаются в "0, все разрядыЦАП 7 - в "1", а блок управления формирует последовательность импульсовЗ 0 поиска поддиапаэона, Первый импульсиз этой последовательности вызываетсрабатывание триггера 22,1, которыйвключает ключи 27.1 и 15.1. Приэтом.по цепи: источник 9 тока, ключ35 27.1, ключ 2, термопреобразователь1, ключ 3, операционный усилитель10, общая шина устройства, источник9 тока протекает ток 1 величинакоторого удовлетворяет условию (1)40 для первого поддиапазона.Полученное при этом падение напряжения на термопреобразователесравнивается с напряжением11 =1145йсОв ЯНОВ о К Ф ( )14 1где П - напряжение ЦАП 7, равное максимальному эначе"ник шкалы измерения;П - напряжение источника500опорного напряжения;К - сопротивление резистора 12 в цепи обратнойсвязи усилителя 11;К, - сопротивление реэисто 55ра 14 1Если 11 11 то на выходе схемысравнения "0", а на выходе инвертора 19 и входе схемы И 17 - "1"Поц аналоговый сигнал на выцбптходе ЦАП 7.",К- сопротивление реэистора14,п,ТаК КаК Ц Р., =Цхб , а ЭиаЧЕНИЯрезисторов 12 и 14,п выбираются такими, чтобы на каждом поддиапаэоневыполнялось равенство 1 ,дК=ц,оптто выражение 5) преобразуется ввид: 1 дК Цдф 1Согласно этому выражению напряже-. ние на выходе ЦАП 7, а следовательно, и код его являются эквивалентом измеряемой величины, из которого исключены сигналы помехи, дрейф нуля измерительной цепи и начальный уровень шкалы, что обеспечивает высокую точность измерения, Одновременно с измерительной информацией выдается код номера поддиапазона с выхода шиф. ратора, на входы которого подаются сигналы с выходов управляющих триггеров,. 1, Устройство для измерения тем" пературы, .содержащее термопреобразователь сопротивления, токовые выводы которого соединены с выходами первого и второго ключей, а первый потенциальный вывод подключен через третий ключ к первому входу схемы сравнения, соединенной с общей шиной устройства, второй вход которой подключен к выходу суммирующего уси" лителя с резистором в цепи обратной 1связи, неинвертирующий вход которого соединен с общей шиной устройства, а инвертирующнй вход подключен к аналоговым выходам двух цифроаналоговых преобразователей, опорные входы которых соединены с выходом источника опорного напряжения, а первые управляющие входы соединены с выходом схемы сравнения, блок управления, выходы которого соединены соответственно с управляющими входами первого, второго и третьего ключей и вторыми управляющими входами цифроаналоговых преобразователей, источник тока, первый вывод которого соединен с общей шиной устройства, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности измерения путем выбора оптимального тока пидр.о пКк +1,сС 5) где ц - сигнал помехи (дрейфаар.онуля) измерительной цепи;1 - ток питания термопреобьразователя в данном поддиапазоне;ЬВ - измеряемая величина сопротивления;1В - начальный уровень шкалыв данном поддиапазоне; 3 1276924 4окончании сравнения сигналов ц и цх 31блок управления формирует единичныйимпульс "Обрыв цепи", который приЦ ) Ц, проходит через схему И 17и включает триггер 20 с сигнализатором 21,При ц с Ц на выходе схемы сравнения "1", а на входе схемы 17 " "О".В этом случае импульс "Обрыв цепи"проходит через схему И 18 на блок 8 1 Оуправления, который устанавливаетЦАП 7 в "О", после чего в зависимости от результата сравнения ключи27; 1 и 15.1 остаются включенными,если 5ц =ц +ц - о - , (3)у 1 цгпб о К1и выключенными, если Ц Ц . Прих ээтом второй импульс Поиск поддиапаэона" проходит через схемы И 25.1 и23.1 и вызывает срабатывание триггера22.1, выходной импульс которого вклю-.чает через схему И 24,1 триггер 22,2,по сигналу которого замыкаются ключи27.2 и 15.2.Если в этом случаец ц:ц +ц Кж 4) формула изобретения3 д цРп 6 ф К 91 Ф, дгде К - сопротивление резистора ЗО14,2,то поиск поддиапазона на этом прекращается, ключи 27,2 и 15,2 остаются включенными. Если ЦЦ ток эфследующий импульс поиска проходит З 5через соответствующие схемы 23,24,25и включает следующий триггер и ключи.и т.д, до последнего поддиапаэона, после чего на выбранном поддиапазоне осуществляется взвешивание 4 Оизмеряемого сигнала с помощью ЦАП 7,на выходе которого Формируется эталонное напряжение до получения ра- венства1276924 Составитель В, Куликов Техред В.КадаР Корректор М Лемчик Редактор А. Лежнина Заказ 6657/33 Тираж 778 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д, 4/5Производственно-полиграфическое предприятие, г, Ужгород, ул, Проектная, 4 тания термопреобразователя, в неговведены ш токовых ключей по числуподдиапазонов измерения, шифраторподдиапазона, операционный усилитель,ш образцовых резисторов, ш дополнительных ключей и блок поиска поддиапаэона измерения, первый вход которого соединен с выходом схемы сравнения, второй вход сОединен с первымдополнительным выходом блока управления, третий вход подключен к третьему управляющему входу второгоцифроаналогового преобразователя,соединенному с третьим дополнительным выходом блока управления, ш дополнительных выходов которого соединены соответственно с ш управляющимивходами блока поиска поддиапазонаизмерения, первый выход которого соединен с вторым входом блока управления, а ш управляющих выходов соединены с управляющими входами шифратора поддиапазона, дополнительныхключей и токовых ключей, включенных между выходами источника токаи входом первого ключа, причем дополнительные ключи включены междуинвертирующим входом суммирующегоусилителя и первыми выводами образцовых резисторов, вторые выводы которых подключены к источнику ополного напряжения, второй потенциальныйвывод термопреобразователя соединенс инвертирующим входом операционногоусилителя, неинвертирующий вход которого соединен с. общей шиной устройства, а выход подключен к входувторого ключа,2Устройство по и. 1, о т л и -ч а ю щ е е с я тем, что блок поиска поддиапазона измерения содержитш управляющих КБ-триггеров, швходных и швыходных схем И, шсхемИЛИ, инвертор и КБ-триггер с сигналиэатором обрыва цепи термопреобразователя, Б-вход которого соединен свыходом первой схемы И, входы которойсоответственно соединены с первымвходом второй схемы И и выходом ин вертора, подкпюченного входом к второму входу второй схемы И, выход которой соединен с выходом блока поис"ка поддиапазона измерения, первый,второй и третий входы которого соот ветственно подключены к входам второй схемы И и К-входу КБ-триггерас сигнализатором обрыва цепи, соединенному с К-входом последнего управляющего триггера и первыми вхо дами схем ИЛИ, вторые входы которыхсоединены соответственно с первымивходами выходных и выходами входныхсхем И, а выходы подключены к К-входам управляющих триггеров, за исклю"чением последнего триггера, инвертирующие вЫходы которых подключены квторым входам выходных схем И, выходы которых соответственно соединены с Б-входами управляющих тригге ров , за исключением первогопри этом прямые выходы управляющих триггеров соедийения суправляющими выходами блока поддиапазона измерения , ь управляющих входов которого соединенысоответственно с Б -входом первого управляющего триггера и первыми входами схем И , вторыевходы которых соединены с вхощ 0 дом инвертора