Устройство для измерения разноститемпературы

Сеюз Севетскик Социалистических Ееслублии(22) Заявлено 07. 05,79(21) 2762365/18-10 (51)М. КЛ. с присоединением заявки Мо -01 К 7/16 Государственный комитет СССР оо делам изобретений и открытий(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ РАЗНОСТИТЕМПЕРАТУРЫ Изобретение относится к измерительной технике и предназначено для точного измерения разности температур.Известно устройство для измерения разности температур, содержащее два трансформатора тока, первичные обмот-. ки которых соединены последовательно с реохордом, а ко вторичным обмоткам подключены термометры сопротивления, потенциальными выводами соединенные последовательно с участком реохорда между его началом и движком ко входу нуль-органа 11 ).Недостатками этого устройства являются наличие погрешности измерения, вызванной погрешностями трансформаторов тока; наличие в схеме малона- дежного реохорда с подвижным механическим контактом; отсутствие на выходе сигнала в виде напряжения постоянного тока, пропорционального измеряемой разности температур.Известно устройство для измерения абсолютного значения температуры, содержащее термометр, подключенный последовательно с калиброванным резистором к источнику питания, конденсатор, выводы которого подключены к средним точкам попарно соединенных,четырех ключей, входы и выходы каждой пары ключей соответственно подключены к термометру цепи, состоящей из последовательно соединенных калиброванного резистора и нуль-индикатора (2).1(недостаткам этого устройстваследует отнести то, что выходной сигнал (величина калиброванного резистора в момент компенсации) пропорционален величине абсолютного значения сопротивления термометра, а не приращению сопротивления, пропорционального измеряемой температуре, в ка честве компенсирующего элемента используется точный регулируемый калиброванный резистор, термометр сопротивления гальванически связан со схемой измерения, что снижает помехо устойчивость устройства для случаяудаления термометра на значительные расстояния от устройства; не обеспечивается измерение разности температур, которая пропорциональна разности сопротивлений обоих термометров, выходной сигнал устройства (величина калиброванного резистора) не пригоден для использования в системах централизованного контроля для вво да на многоканальные АЦД или УВМ.45 50 55 60 65 Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предложенному является устройство для измерения разности температур, содержащее последовательно соединенные и подключенные к стабилизатору тока термометры сопротивления, потенциальные выходы которых соединены со входами двух пар ключей, последовательно соединенные усилитель переменного тока, демодулятор, усилитель постоянного тока, к выходу которого подключены масштабный резистор и резистор обратной связи, генератор 3,К недостаткам устройства следует отнести сравнительна низкую чувствительность устройства, определяемую тем, что напряжение на выходе сумматора уменьшается на число, равное числу резистора в сумматоре (в данном случае напряжение разбаланса измерительной схемы устройства уменьшается в три раза); наличие методической погрешности измерения от изменения сопротивлений термометра и линий связи (величина погрешности определяется соотношением величин сопротивлений термометра с линией связи и резистора сумматора и уменьшается с уменьшением этого соотношения), низкую помехоустойчивость.Цель изобретения - повышение точности иэрения разности температур.Поставленная цель достигается тем,что в устройство, содержащее последовательно соединенные и подключенныек стабилизатору тока термометры сопротивления, потенциальные выходы которых соединены со входами двух парключей, последовательно соединенныеусилитель переменного тока, демодулятор, усилитель постоянного тока, квыходу которого подключены масштабныйрезистор и резистор обратной связи,генератор, введены два конденсатора,четвертая пара ключей и дополнительный ключ, при этом выходы ключей первой и второй пары соединены со входами ключей соответственно третьей ичетвертой пары, параллельно которымвключены конденсаторы, выход первогоключа третьей пары соединен со входом усилителя переменного тока ичерез дополнительный ключ - с земляной шиной, выход первого из ключейчетвертой пары соединен с общей точкой иасштабного резистора и резистора обратной связи, выходы вторых ключей третьей и четвертой пар соедине, ны между собой, а цепи управленияключей, входы которых соединены спотенциальными выводами термометровсопротивления, и дополнительного ключа подключены к одному выходу генератора, к другому выходу которогоподключены цепи управления остальныхключей.На чертеже представлена блок-схема устройства. Соединенные последовательно термометры сопротивления 1 и 2 подключены к стабилизатору 3 тока. К общимточкам соединения ключей 4,5 и 6,7подключен запоминающий конденсатор 8,а .к общим точкам ключей 9-12 - конденсатор 13. Входы ключей 4 и б соединены с потенциальными выводамитермометра 1, входы ключей 9 и 11с выходами термометра 2.Выход ключа 5 вместе со входомключа 14, выход которого соединен сземлей, подключен через усилитель 15переменного тока с большим входнымсопротивлением, демодулятор 16, усилитель 17 постоянного тока к выходу15 устройства и к последовательно соединенными масштабному резистору 18и резистору 19 обратной связи, Общая точка резисторов 18 и 19 соединена с выходом ключа 1 б. Выхсщы клю.20 чей 7 и 12 соединены между собой,Один выход генератора 2 б прямоугольных импульсов подключен ко входамуправления ключей 4,6,11 и 14, апротивофаэный выход генератора 2 бподключен ко входам управления ключей 5,7,1 б и 12, Третий выход генератора 2 б связан со входом управления демодулятора 16.Ток стабилизатора 3, протекаячерез термометры 1 и 2, создает наних падения напряжения+ 4 "о ""2=2=о + йО 2где Р - сопротивление термометрово1 и 2 при начальной температуре;- температурный коэффициентсопротивления термометров1 и 2;1 и 2 температуры окружающей40 среды в месте расположениятермометров 1 и 2,В первый полупериод выходного напряжения генератора 2 б на управляющие входы ключей 4,6,9,11 и 14 подается отпирающий сигнал, Ключи 4,6,9, 11 и 14 открываются, а на управляющие входы ключей 5,7,1 б и 12 подается запирающий потенциал. Ключи 5,7, 1 б и 12 заперты. При этом через открытые ключи 4 и б емкость 8 заряжается до падения напряжения на термометре 1, а емкость 13 через открытые ключи 9 и 11 заряжается до падения напряжения на термометре 2. Ключи 5,7,1 б и 12 разомкнуты, а ключ 14 замыкает вход усилителя на эемпю. Такчм образом, в первый полупериод напряжения генератора 2 б на емкостях 8 и 13 запоминаются напряжения Ц, и 0, а .вход усилителя 15 замкнут на землю через открытый ключ 14.Во второй полупериод выходного напряжеыия генератора 2 б ключи 4,6,9 и 11 размыкаются, а ключи 5,7,1 б и 12 открываются,и на вход усилителя 15 (ключ14 разомкнут) поступает алгебраичес- кая сумма напряженийьО О.( - О 2+ О осгде О - напряжение обратной связи,Осснимаемое с резистора 19.Таким образом, на вход усилителя 15 подается переменное напряжение с двойной амплитудой переменного напряжения, равной ЬО = ЬОЭто переменное напряжение усиливается усилителем 15, выпрямляется демодулятором 16 и затем, усиливаясь усилителем 17 постоянного тока, подается через масштабный резистор 18 на резистор 19 обратной связи.Электронная следящая система, состоящая из усилителей 15 и 17 и де5 модулятора 16, вырабатывает напряжение обратной связи такой амплитуды и полярности, чтобы обеспечить с точностью до напряжения статизма равенство переменного напряжения на выхо де усилителя 15 нулю, т.е, ьО = О. Тогда следует, чтоО = О О,у = 1 СИ (С 1, ).Таким образом, выходное напряжение устройства зависит от измеряемой разности температур и не зависит от сопротивлений линий связи.При изменении разности температур на входе усилителя 15 появляется напряжение разбаланса измерительной схемыЬОу, которое усиливается трактом, состоящим из 15,16 и 17 и в ви.де приращения напряжения обратной связи поступает на вход усилителя 15 в такой полярности и такой величины, чтобы обеспечить равенство Ь = О,35 Схема приходит в установившийся режим. Коэффициент преобразования устройства определяется соотношением 4(1 величины масштабного резистора 18 и резистора 19 обратной связи, Точность работы устройства зависит от стабильности резисторов 18 и 19, а также величин конденсаторов 8 и 13 р . 45 значения которых, в случае использования бесконтактных ключей на МОП - транзисторах, должны значительно превышать величины межэлектродных емкостей ключей и емкости монтажа.Применение предлагаемого устройства обеспечивает полное искдючение влияния сопротивления линии связи на точность измерения, максимально высокую чувствительность, которая может быть достигнута при компенсационном 55 методе измерения, высокую помехоустойчивость работы, поскольку в момент измерения емкости отключаются от термометров, подключаясь ко входу усилителя 15, а источник помех связыва- що ется с входными цепями усилителя через большие сопротивления запорных ключей; малые габариты устройства,простоту схемы и высокую надежность ее работы в случае использования бесконтактных ключей на МОП транзисторах в интегральном исполнении, отсутствие влияния дрейфа напряжения нуля усилителя на точность измерения.Устройство реализовано для точного измерения разности температуры в диапазоне +10 С с помощью медных термометров (100 М). Погрешность измерения не превышала 0,1 при изменении сопротивления линии на 50 Ом без учета погрешностей термометров.Формула изобретенияУстройство для измерения разноститемпературы, содержащее три пары ключей, последовательно соединенные иподключенные к стабилизатору токатермометры сопротивления, выходы которых соединены со входами двух парключей, последовательно соединенныеусилитель переменного тока, демодулятор, усилитель постоянного тока,к выходу которого подключены масштабный резистор и резистор обратной связи, генератор, о т л и ч а ю щ е е -с я тем, что, с целью повышения точности измерения, в устройство введеныдва конденсатора, четвертая пара ключей и дополнительный ключ, при этомвыходы ключей первой и второй парысоединены со входами ключей соответственно третьей и четвертой пары, параллельно которым включены конденсаторы, выход первого ключа третьей пары соединен со входом усилителя переменного тока и через дополнительныйключ - с земляной шиной, выход первого из ключей четвертой пары соединенс общей точкой масштабного резистораи резистора обратной связи, выходывторых ключей третьей и четвертой парсоединены между собой, а цепи управления ключей, входы которых соединены с потенциальными выводами термометров сопротивления, и дополнительного ключа подключены к одному выходу генератора, к .другому выходу которого подключены цепи управленияостальных ключей.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Самсонова Г.В, и др, Датчикидля измерениятемпературы в промышленности. Еией, Наукова думка,1972, с. 204.2. Измерение температуры с помощью термометров сопротивления. Экспресс-инФормация, сер. "Приборы иэлементы автоматики". 23.08.67, 9 31,с.14.3. Авторское свидетельство СССРпо заявке В 2683779/18-10,кл, 0 01 К 7/16, 09.11.78 (прототип),838414 ль Н.ГоршковаБабинец Корректор М.Шароши став хред едак олини Заказ 1130 иал ППП "Патент", г.ужгород, ул.Проектная,4 59ИПИ Госудпо делам5, Москва Тираж 907арственногоизобретенийЖ, Рауш Подписноомитета СССРоткрытийкая наб., д.4/5