Устройство для измерения температуры

)5 6 0 ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ орское бюро по ам автоматиза 443241,ельство СССР7/16, 1980.Я ИЗМЕРЕНИ области изме яет повысить ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР ТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТ(54) УСТРОЙСТВО ДЛП ЕРАТУРЫ(57) Изобретение относится крейия температур и позвал точность измерения за счет увеличения помехоустойчивости при использовании платиновых термопреобразователей сопротивления. Источник 7 тока вырабатывает стабильный ток, который протекает последовательно по эталонному резистору 5, второму проводу 3 линии связи, термопреобразователю сопротивления (ТС) 1, первому проводу 2 линии связи. Сигнал поступает через неинвертирующий усилитель 10 на вход измерительного усилителя 13. Коэффициенты усиления по входам измерительного усилителя 13 подбираются расчетным путем, что обеспечивает линеаризацию выходного сигнала измерительного усилителя, пропорционального температуре. 1 ил.1682828 где 881189 - сопротивление 88,9, равное сопротивлению параллельно соединенных резисторов 8 и 9.Целесообразно принять 88" 89, тогда из формул (1) и (2) О 2 = 0,502;88,9- 0,5 88,(6) 19 8=(2) Изобретение относится к области измерения температуры с использованием платиновых термопреобраэователей сопротивления.Цель изобретения - повышение точности измерения.На чертеже приведена электрическая схема устройства.Устройство для измерения температуры содержит платиновый термопреобразователь 1 сопротивления, подключенный с помощью первого, второго, третьего проводов 2, 3 и 4 линии связи, эталонный резистор 5 (при этом элементы 1 - 5 образуют термочувствительный полумост 6), источник.7 тока, резистивный делитель, состоящий иэ первого и второго резисторов 8 и 9, неинвертирующий усилитель 10 с входом 11 и выходом 12, измерительный усилитель 13 с инвертирующим входом 14, неинвертирующим входом 15 и выходом 16, совпадающим с выходом устройства.Неинвертирующий усилитель 10 состоит иэ операционного усилителя 17 и резистивного делителя на резисторах 18 и 19. Измерительный усилитель 13 состоит из операционного усилителя 20, резистивного делителя на четырех резисторах 21-24 и двух резисторах 25 и 26,На входе 11 неинвертирующего усилителя 10 действует напряжение О 1, равное сумме падений напряжения на элементах 1 и 2, на выходе(и на входе 14) измерительного усилителя 13 - напряжение О 2, на входе 15 измерительного усилителя 13 - напряжение ОЗ, на выходе 16 измерительного усилителя 13 - напряжение О 4, которое подается на выход устройства.Устройство работает следующим образом,Источник 7 тока вырабатывает стабильный ток, который последовательно протекает по эталонному резистору 5, второму проводу 3 линии связи, термопреобраэователю 1 сопротивления, первому проводу 2 линии связи. На основании правил эквивалентных преобразований источник напряжения 02 и реэистивный делитель 8. 9можно преобразовать в эквивалентную сумму с напряжением: и выходным сопротивлением В 8, 9 = 8818988 89 5 10 15 20 25 ЗО 35 40 Далее можно записать следующие равенства:О 1 =(1+18 - 19)(81+ 82); (3) ОЗ=( + 18- 19)(Й 1+ 82+ 83)+185; (4)(10) О 4=2 К 14 1 х В выражении (10) сопротивления первого и второго проводов линии связи равны,т,е, 82= 83 10 05 88 - 81(22) Анализ выражения (10) показывает, что для исключения влияния 82, 83 на результирующий ток линеаризации 18 - 19 необходимо выполнить соотношение С учетом равенства (11) можно переписать формулу (10) в виде Подставив равенства (11) и (12) в выражения (3-5), можно получить 02-4 0588 - 81 (81+82) ; (13)х (81+ 82+ 83) + 851, (14) Обозначим коэффициенты усиления измерительного усилителя 13 по входу 14 через К 14, а по входу 15 - через К 15, тогда 0,5 й 8 К 15 К 140,588 - Вг ( К 14 4)81+, где К 14/К 15 -модулыкоэффициента усиления.В выражении (15) второй член является паразитным, зависящим от сопротивления провода линии связи. Для исключения этого члена необходимо выполнить соот- ношение С учетом выражения (16) формулу (15)5 можно переписать к виду Как известно, номинальная статическая характеристика преобразования платинового термопреобраэователя со противления является нелинейной.Платиновый термонреобразователь сопротивления 81 - й может быть представлен с погрешностью не более 0,1 С в диапазоне температур 400 С идеализиро ванным (линейным) термопреобраэователем В, зашунтированным шунтирующим резистором Вш в соответствии с равенст- вом Подставив равенство(18) в зависимость- 2 К 141(85- ) . (19)35 Я, йш 0,5 88 Для полной линеаризации сопротивление 88, как следует иэ зависимости (19) необходимо принять равным40 где Вш - шунтирующий резистор, известный заранее для того или иного диапазона иэме ряемых температур, среднее значение которого ориентировочно равно 2,6 кОм.Подставив равенство (20) в выражение(19), получают где В - сопротивление линейного (идеализированного) термопреобраэователя сопротивления, определяемое на основании 55 формулы (18) следующим образом:1682828 где К - реальная зависимость платинового термопреобраэователя.Как известно, для линеаризованного термопреобразователя сопротивления имеет место соотношение ются синхронно одним из резисторов: 825 - в сторону увеличения, 826 - в сторону уменьшения. В практических схемах один из резисторов может отсутствовать (закорочен перемычкой). В других вариантах оба резистора 825, 826 могут быть заменены одним переменкым резистором, включенным по схеме потенциометра. Полную передаточную характеристику устройства можно получить путем подстановки выражения (26) в равенство (24), что дает 5 10(23) где Т - абсолютная температура;ф - коэффициент, равный ориентировочно 0,44 Ом РС ,С учетом выражения (23) равенство (21) можно записать в аиде 04= -2 К 14ф Л Т,(24)15 где Л Т - температура, С.Сформированные требования к измерительному усиЛителю 13 реализует изображенная на чертеже схема. В ней необходимо вьвполнить соотношения 821 = 822; 823 = 824.Анализ показывает, что для этого измерительного усилителя справедливо соотно- шение 04 = К 14(203 - 02) = = К 14 ОЗ - (02 - ОЗ) =(2 в) Целесообразно принять 821 =. 823, С учетом этого выражение (25) приметвид Коэффициенты усиления измерительного усилителя 13 по входам 14 и 15 регулируСоставитель В,Ярыч Техред М.Моргентал Корректор Н.Король Редактор С.Пекарь Заказ 3404 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 20 25 30 35 40 45 Формула изобретения Устройство для измерения температуры, содержащее источник тока, термопреобраэователь сопротивления, подключенный первым выводом к первому провоДу ликии связи, вторым выводом - к второму и третьему проводам линии связи, эталонный резистор, первым выводом подключенный к второму проводу линии связи, а вторым выводом - к выходу источника тока,.резистивный делитель напряжения, первым выводом соединенный с общей шиной устройства, и измерительный усилитель, выход которого является выходом устройства, о т л и ч а,ю,щ е е с я тем, что, с целью повышения точности измерения, в нега введен усилитель, первым входом подключенный к третьему проводу линии связи, при этом измерительный усилитель первым входом подключен к выходу источника тока, вторым входом - к выходу усилителя, подключенному к резистивному делителю напряжения, средняя точка которого соединена с вторым проводом линии связи, своим третьим входом соединен с вторым входом усилителя и общей шиной устройства и подключен к первому проводу линии связи.