Устройство для измерения температуры

/О 4 С ОС РЕТЕНИ АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ 31/02 ЗМЕРЕНИЯ ТЕМПЕсится к темпераель изобретения - мерения темпераойства путемаботоспособностемпературного ДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ ССелАм изОБРетений и ОткРы ПИСАНИЕ(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ РАТУРЫ(57) Изобретение отн турным измерениям. Ц повышение точности и туры и надежности ус обеспечения контроля ти и термокомпенсаци ухода параметров элементов устройства. Когда на один из входов элемента2-2 ИИЛИ-НЕ 18 сигнал с уровнем логической "1" поступает с выхода делителя 12 частоты, на выходе демодулятора 8 увеличивается сигнал, т,к. вэто время выходной сигнал коммутато-,ра 10 дазы Формируется элементом2-2 ИИЛИ-НЕ 18 из проинвертированного инвертером 17 выходного сигналагенератора 2 частоты. Блок 1 контроля вырабатывает сигнал, приводящийк уменьшению выходного сигнала демо-.дулятора 8. Если на выходе делителя12 частоты устанавливается сигнал суровнем логического "0", то поступаяна один из входов элемента 2-2 ИИЛИНЕ 18, он запрещает прохождение сигналов с выхода генератора 2 частотычерез эти входы. 1 ил.Изобретение относится к температурным измерениям, а именно к устройствам для измерения температуры посредством термоэлектрического преобразователя с компенсацией термо-ЭДС свободного спая преобразователя.Целью изобретения является повыше ние точности измерения температуры и надежности устройства путем обес печения контроля работоспособности и термокомпенсации температурного ухода параметров элементов устройства.На чертеже приведена структурная 15 схема предлагаемого устройства.Устройство для измерения температуры содержит блок 1 контроля, генератор 2 частоты, термоэлектрический преобразователь 3, схему 4 управле ния, модулятор 5, схему 6 термокомпенсации, усилитель 7 переменного тока, демодулятор 8 и регистратор 9. В состав блока 1 контроля входят коммутатор 10 Фазы, схема 11 опорного напряжения и делитель 12 частоты.Схема 4 управления выполнена на операционном усилителе 13, усилитель 7 переменного тока - на операционном, усилителе 14, а демодулятор 8 - на операционном усилителе 15.В состав коммутатора 10 Фазы входят два инвертора 16 и 17, элемент 2-2 ИИЛИ-НЕ 18 и элемент И 19, оцин вход которого соединен с выходом элемента 18, а другой вход соединен с35 шиной "Сигнал контроля", Выход элемента И 19 соединен с базой транзистора 20 схема 11 опорного напряжения, коллектор данного транзистора через первичную обмотку трансформатора 21 диод 22 и резистор 23 подключен к выходу источника питания +Е, (не показан). Выводы вторичной обмотки трансФорматора 21 через диоды 24 и 25 подключены к резистивному делителю 2645 модулятора, соединенному через ключи 27 и 28 с крайними выводами первой обмотки выхоДного трансформатора 29, В схеме 6 термокомпенсации, предназначенной для термокомпенсации термо- ЗДС свободных выводов термоэлектрического преобразователя 3 и темпера" турного ухода параметров радиоэлементов устройства и выполненной на использовании свойства изменения падения напряжения на Р-и переходах диодов 30.130.п под воздействием окружающей температуры, вывод подвижного контакта резистора 31 через вторичную обмотку трансформатора 29 подключен к неинвертирующему входу операционого усилителя 14 усилителя 7 переменного тока. Два оставшихся вывода резистора 31 подключены к выводам последовательно соединенных диодов 30.1,30.п, при этом один из выводов резистора 31 соединен с плюсом диода 30.1 и через резистор 32 - с минусом стабилитрона 33 в точке соединения последнего с резисторами 32 и 34, а. второй вывод резистора 31 соединен с. минусом диода 30.п и плюсом стабилитрона 33 и шиной "Кор-. пус". Минус стабилитрона 33 через резистор 34 подключен к плюсу источника питания Е т не показано).Выход генератора 2 частоты подключен к неинвертирующему входу операционного усилителя 13, второй вход которого соединен с шиной "Корпус", а выход - через резистор 35, переход база-эмиттер транзистора 36, резистор 37 подключен к последовательно соединенным первичным обмоткам трансФорматоров 38 и 39 соответственно. При этом точка соединения эмиттера транзистора 36 и резистора 37 подключена через резистор 40 к плюсу источника питания, а коллектор транзистора 36 соединен с минусом источника питания. Второй вывод первичной обмотки трансформатора 39 подсоединен к шине "Корпус". Вторичные обмот ки трансформаторов 38 и 39 соединены по двухпроводной линии связи с управляющими входами ключей 26 и 27 модулятора 5 и ключа 41 демодулятора 8 соответственно.Усилитель переменного тока предназначен для усиления переменного напряжения, поступающего с выхода модулятора 5, и выполнен на базе операционного усилителя 14, резисторов 42 - 44 и конденсатора 45.Демодулятор предназначен для преобразования импульсного напряжения в,постоянное и выполнен на следующих элементах: ключе 41, конденсаторах 46 и 47, резисторах 48 - 52 и операционном усилителе 15.В качестве регистратора 9 можно использовать любое устройство, позволяющее Фиксировать постоянное напряжение.Устройство работает следующим образом.55 3 1332Сигнал с выхода термоэлектрического преобразователя 3 в виде напряжения постоянного тока, величина которого пропорциональна значению темпе 5ратуры в контролируемой среде, черезмодулятор 5, преобразующий постоянное напряжение термопреобразователя3 в переменное и выделяющееся на вторичной обмотке трансформатора 29,поступает на неинвертирующий входусилителя 7 переменного тока, гдеоно усиливается и поступает на входдемодулятора 8. Необходимая величинакоэффициента усиления устанавливается путем регулирования величины сопротивления резистора 42 усилителяпеременного тока. Демодулятор 8 преобразует отрицательный полупериоднапряжения в постоянное напряжение,пропорциональное измеряемой температуре, поступающее на регистратор 9,Сигналы с выхода .генератора 2 частоты через операционный усилитель 13и эмиттерный повторитель на транзисторе 36 схемы 4 управления поступаютна последовательно соединенные первичные обмотки трансформаторов 38 и39. Со вторичных обмоток трансформатора 38 сигналы управления подаютсяна управляющие входы ключей 28 и 27модулятора 5, а со вторичной обмотки трансформатора 39 - на управляющий вход ключа 41 демодулятора 8.Ключи 27 и 28 включаются сигналами управления в противоположные полу 35периоды, вследствие этого в первичных обмотках трансформатора 29 возникает переменный ток,Ключ 41 включается синфазно с клю 40чом 27 в моменты времени, соответствующие отрицательному полупериодупеременного напряжения на вторичнойобмотке трансформатора 29.На неинвертирующий вход усилителя457 переменного тока через вторичнуюобмотку трансформатора 29 модулятора5 поступает сигнал с выхода схемы 6термокомпенсации, компенсирующий термо-ЭЛС свободного спая термоэлектрического преобразователя 3 и темпера 50турный уход элементов схемы устройства. Этот сигнал в виде напряженияпостоянного тока передается усилителем7 переменного тока без изменения навход демодулятора 8. Поскольку наэтот же вход демодулятора 8 с выходаусилителя 7 одновременно поступаети усиленное переменное напряжение,162 аотрицательный полупериод которогопреобразуется в постоянное напряжение, то в демодуляторе 8 происходитих суммирование, в результате чегона выходе последнего устанавливаетсяпостоянное напряжение, из которогоисключено напряжение ошибки, обусловленное температурной нестабильностьюэлементов схемы. Перемещая подвижнойвывод потенциометра 31, можно уста-,навливать различные уровни выходныхнапряжений схемы 6 термокомпенсацини соответственно получать различные,пропорциональные им, температурныеприращения напряжений.Регулирование и первоначальнаяустановка выходного сигнала устройства осуществляется путем установкис помощью переменного резистора 49демодулятора 8 необходимого уровнявыходного сигнала при предельном значении выходного сигнала термоэлектрического преобразователя 3.Проверка работоспособности устрой"ства на неработающем объекте осущест"вляется посредством блока 1 контроля,для чего на один из входов элементаИ 19 коммутатора 10 Фазы подаетсявнешний сигнал "Контроль" в виде потенциала с уровнем логической "1 .На другой вход элемента И 19 с момента включения питания устройства через элемент 2-.2 ИИЛИ-НЕ 18 коммутатора 10 Фазы поступают сигналыс выхода генератора 2 частоты,С выхода элемента И 19 коммутатора 10 фазы управляющие сигналы счастотой генератора 2 частоты начинают поступать на вход транзистора20 схемы 11 опорного напряжения, чтоприводит к возникновению на вторичной обмотке трансформатора 21 переменного напряжения, которое вызываетпротекание тока через делитель 26 напряжения в течение одного полупериода сигнала с выхода генератора 2 частоты.При открытом ключе 28 ток протекает по цепи: диод 25, ключ 28, первичная обмотка трансформатора 29, термоэлектрический преобразователь 3,средняя точка резистивного делителя26, диод 25, а когда открыт ключ 27по другой дополнительной цепи. средняя точка резистивного делителя 26,термоэлектрический преобразователь3, первичная обмотка трансформатора29, ключ 27, диод 25,1332 модулятора. Дополнительные токи через ключ28 и первичную обмотку трансАорматора 29 или через первичную обмотку,трансАорматора 29 и ключ 27 соответственно уменьшают или увеличивают ве 5личину токов в первичных обмоткахтрансАорматора 29, обусловленных действием сигнала с выхода термоэлектрического преобразователя 3.10Если время возникновения и дополнительного протекания тока совпадает,т.е. происходит синФазно сс временемвключения ключа 27, то величина токачерез первичную обмотку трансАорматора 29 модулятора 5 возрастает, вследствие чего выходной сигнал демодулятора 8 возрастет.,Если время возникновения и протеКания дополнительного тока происходит синАаэно со временем включенияключа 28, то величина тока, протекающего через первичную обмотку трансФорматора 29 модулятора 5, обусловленная величинойсигнала свыхода термоэлектрического преобразователя 3,уменьшается, вследствие чего выходной сигнал демодулятора 8 такжеуменьшается. Поэтому при известномзаранее уровне опорного напряжениявторичной обмотки трансАорматора 21регистратор 9 заАиксирует пропорционально этому уровню увеличение илиуменьшение уровня выходного сигналадемодулятора 8.Длительность времени выдачи увелиЗБченного или уменьшенного выходногосигнала демодулятора 8 определяетеядлительностью сигнала с уровнем логической "1", поступающего ка один из40входов элемента 2-2 ИИЛИ-НЕ 18 коммутатора 10 Аазы непосредственно свыхода делителя 12 частоты или черезинвертор 16 коммутатора 10 Фазы блока 1 контроля.Например, когда на один из входов45элемента 2-2 ИИЛИ-НЕ 18 сигнал суровнем логической "1" поступает не-,посредственно с выхода делителя 12частоты, то на выходе демодулятора 8будет увеличенный сигнал, так как вэто время выходной сигнал коммутато-.ра 10 Аазы Аормируется элементом 22-2 ИИЛИ-НЕ 18 из проинвертированного инвертором 17 выходного сигналагенератора 2 частоты. При этом блоком 1 контроля вырабатывается сигнал,приводящий к уменьшению выходного 1626сигнала демодулятора 8. Если на выхо де делителя 12 частотыустанавливается, сигнал с уровнем логическсго нуля, то, поступая на один из входов И элемента 2-2 ИИЛИ-НЕ 18, он запрещает прохождение сигналов с выхода генератора 2 частоты через эти входы. Однако сигнал, проинвертированный инвертором 16 и поданный на один из другой пары входов И элемента 18, разрешает сигналам с выхода генератора 2 , частоты проходить на выход элемента 18, что ведет к увеличению выходного напряжения демодулятора 8. Формула изобретенйя Устройство для измерения температуры, содержащее термоэлектрический преобразователь, модулятор, усилитель переменного тока, выход которого через демодулятор подключен к регистратору, генератор частоты, о тл и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности измерения и надежности устройства, в него введены схема термокомпенсации, схема управления, блок контроля, состоящий из последовательно включенных делителя частоты, коммутатора Аазы и схемы опорного напряжения, при этом модулятор состоит из двух транзисторных ключей, резистивного делителя и вы-,. ходного трансФорматора, крайние выводы первичной обмотки которого соответственно через транзисторные ключи соединены с крайними выводами резистивного делителя, средняя точка которого соединена с первым выводом термоэлектрического преобразователя, второй вывод которого подключен к среднему выводу первичной обмотки выходного трансАорматора, выводы вторичной обмотки которого подключены соответственно к выходу схемы термокомпенсации и входу усилителя переменного тока, причем крайние выводы резистивного делителя соединены с выходом схемы опорного напряжения блока контроля, а входы его делителя частоты и второй вход коммутатора Аазы соединены с выходом генератора частоты и входом схемы управления выходы которой соединены соответственно с управляющими входами ключей модулятора и управляющим входом де