Устройство для измерения температуры

СО 1 ОЭ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК За 1 С 0 16 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИ ВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ(56) 1. Авторское свидетельство СССРР 909588, кл. С 01 К 7/16, 1980.2. Авторское свидетельство СССРпо заявке В 3514381/18-10,кл. С 01 К 7/20, 1982 (прототип).(54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯТЕМПЕРАТУРЫ, содержащее два блокапреобразования, каждый из которыхимеет управляемые ключи и запоминающие конденсаторы, термопреобразователь сопротивления, потенциальныевыводы которого подключены к первомувходу первого блока преобразования,а токовые выводы подключены к первымвыводам стабилизатора тока и компенСационного резистора, усилитель пере.менного тока, вход которого соединенс выходами блоков преобразования, авыход подключен к входу фазочувствительного выпрямителя, выход которогосоединен с входом функциональногопреобразователя и делителем напряжения обратной связи, генератор переменного напряжения, соединенный суправляющими входами ключей блоковпреобразования и управляющим входомфазочувствительного выпрямителя,о т л и ч а ю щ е е с я тем, что.803 114900 А с целью повышения точности измерения, в него введены тактовый генератор, два компаратора, реверсивный счетчик с дешифратором, индикатор диапазона измерения, три переключателя, дополнительные компенсационные резисторы, включенные последовательно между вторьпи выводами стабилизатора тока и компенсационного резистора, дополнительные резисторы цепи обратной связи, включенные в цепь делителя обратной связи, масштабный делитель, состоящий из последовательно включенных резисторов, и логический блок, входы которого соединены с выходом тактового генератора и выходами компараторов, входы которых соединены с выходом фазочувствительного выпрями теля, а выход логического блока соединен с входом реверсивного счетчика с дешифратором, выходы которого соединены с индикатором диапазона измерения и управляющими входами переключателей, при этом второй вход первого блока преобразования соединен через первый переключатель с выводами компенсационных резисторов, первый вход второго блока преобразования соединен через второй переключатель с резисторами цепи делителя обратной связи, а второй вход второго блока преобразования соединен через третий переключатель с резисторами масштабного делителя, подключенного к выходу функционального преобразователя.1114Изобретение относится.к измерительной технике и предназначено для точного измерения температуры в широ ком диапазоне термопреобразователя сопротивления с нелинейной характе 5 ристикой преобразования (йапример, платиновыми термометрами сопротивления) .Известно устройство для измерения разности температур, которое может быть использовано и для измерения температуры, содержащее термопреобра зователи температуры, четыре блока преобразования, каждый из которых имеет управляемые ключи и запоминающие конденсаторы, усилители, входы которых подключены к выходам блоков преобразования, а выходы - к входам фазочувствительных выпрямителей, дви гатель, вход которого соединен с выходом одного из выпрямителей, а вал механически связан с движком расхода 13Однако в этом устройстве компенсация нелинейности термопреобразователя осуществляется путем изменения величины тока в цепи обратной связи, формируемого с помощью реохорда, что не может обеспечить высокой степени компенсации нелинейности термопреобразователя при измерении температуры в широком диапазоне.Наиболее близким к изобретению по технической сущности является устройство для измерения температуры, содержащее два блока преобразования, каждый иэ которых имеет управляемые ключи и запоминающие конденсаторы, термопреобразователь сопротивления, потенциальные выводы которого подклю 40 чены к первому входу первого блока преобразования, а токовые выводы подключены к первым выводам стабилизатора тока и компенсационного резистора, усилитель переменного тока,в 5 вход которого соединен с выходами бло. ков преобразования, а выход подключен к входу фазочувствительного выпря мителя, выход которого соединен с вхо дом функционального преобразователя и делителем напряжения обратной связи, генератор переменного напряжения, соединенный с управляющими входамиключей блоков преобразования и управ. ляющим входом фазочувствительного выпрямителя, при этом потенциальные выводы компенсационного резистора соединены с вторым входом первого блока преобразования, первый вход 900 2второго блока преобразования соединенс выходом делителя, а второй вход -с выходом Ьункционального преобразователя 121.В известном устройстве компенсация нелинейности термопреобразователя осуществляется путем добавленияк сигналу термопреобразователя компенсирующего сигнала, формируемогофункциональным преобразователем.При измерении температуры в широком диапазоне практически невозможносоздать функциональный преобразователь, который бы обеспечивал компен:ацию нелинейности термопреобразователя с заданной точностью во всемдиапазоне измерения, что ведет к снижению точности измерения,Целью измерения является повышение точности измерения,Поставленная цель достигаетсятем,что в устройство для измерениятемпературы, содержащее два блокапреобразования, каждый из которыхимеет управляемые ключи и запоминающие конденсаторы, термопреобразователь сопротивления, потенциальныевыводы которого подключены к первомувходу первого блока преобразования,а токовые выводы подключены к первымвыводам стабилизатора тока и компенсационного резистора, усилитель переменного тока, вход которого соединенс выходами блоков преобразования,а выход подключен к входу фаэочувствительного выпрямителя, выход которого соединен с входом функцИональногопреобразователя и делителем напряжения обратной связи, генератор переменного напряжения, соединенный суправляющими входами ключей блоковпреобразования и управляющим входомфаэочувствительного выпрямителя, введены тактовый генератор, два компаратора, реверсивный счетчик с дешифратором, индикатор диапазона измерения,три переключателя, дополнительныекомпенсационные резисторы, включенныепоследовательно между вторыми выводами стабилизатора тока и компенсационного резистора, дополнительныерезисторы цепи обратной связи, включенные в цепь делителя обратнойсвязи, масштабный делитель, состоящий иэ последовательно включенных резисторов, и логический блок, входыкоторого соединены с выходом тактово.го генератора и выходами компараторов, входы которых соединены с выхо4900 4го ключа напряжения конденсаторы подключаются к входным зажимам Вх 1и Вх. 2, заряжаясь до уровней входныхнапряжений. При втором такте конденсаторы отключаются от входных зажимов и подключаются навстречу к выходным зажимам. При этом на выходныхзажимах образуется разность входныхнапряжений.ООба блока 4 и 5 преобразованияработают в противофазе и их выходныенапряжения соответственно равныПо о (К К 2) о(КО+сЖо К )+Гн (с) в(1) 3 111 дом фазочувствительного выпрямителя, а выход логического блока соединен с входом реверсивного счетчика с дешифратором, выходы которого соединены с индикатором диапазона измерения и управляющими входами переключателей, при этом второй вход первого блока преобразования соединен через первый переключатель с выводами компенсационных резисторов, первый вход1 второго блока преобразования соединен через второй переключатель с резисторами цепи делителя обратной связи, а второй вход второго блока преобразования соединен через третий переключатель с резисторами масштаб 15 ного делителя, подключенного к выхо,ду функционального преобразователя,.На фиг. 1 представлена блок-схема устройства; на фиг. 2 - схема блока преобразования.Устройство содержит последовательно соединенные термопреобразователь 1 сопротивления и компенсационные резисторы 2,1, , 2.п, подключенные к стабилизатору 3 тока, блоки 4 и 525 преобразования, выходы которых соединены между собой и через усилитель 6 переменного тока, Фазочувствительный выпрямитель 7 подключены к делителю обратной связи на резисторах .8.1 8.(п), 8.п и 9, к входу функционального преобразователя 10 и входам обоих компараторов 11 и 12, тактовый генератор 13, логический блок 14, реверсивный счетчик с дешифратором 15, З 5 масштабный делитель, состоящий из последовательно соединенных резисторов 16 и 17.1 17. (п), 17.п, индикатор 18 диапазона измерения, три переключателя, каждый из которых 4 О содержит управляемые ключи 19.1 19, (п), 19,п; 20. 1, 20. (п), 20.п; 21.1 21. (п), 21.п.Работой блоков преобразования 4 и 5 и фазочувствительного выпрямите ля 7 управляет генератор 22 переменного напряжения (прямоугольных импульсов)Устройство работает следующим образом.50Каждый из блоков 4 и 5 преобразования (фиг. 2) содержит четыре пары управляемых ключей 23-.30, между общими точками которых подключены запоминающие конденсаторы 3 1 и 32. На 55 вхады а и сГ управления блока подаются противофазные управляющие напряжения. При подаче на вход О отпирающеЪ ="вых К %оК(2) где 1 о - ток стабилизатора 3;К=КО(1+ко)+Гн(С) - сопротивлениетермопреобразователя 1;К - начальное сопротивление термопреобразователя;с - коэффициент термочувствительности термопреобразователя;а- измеряемая температура;Г(С) - функция нелинейности термопреобразователя;К- сопротивление компенсационных резисторов, подключенных к второму входу тактового блока 4 преобразования;Пвы - выходное напряжение устройства;К 4- коэффициент деления делителя обратной связи определяемой соотношениями резисторов 8, 8.1 8.п и 9.; Б (1) - выходное напряжение функционального преобразователя;К 2- коэффициент деления масштабного делителя, определяемыйсоотношением резисторов 16и 17.1 17.п.На вход усилителя 6 поступает периодическая последовательность импульсов с амплитудами, равными Пу, и П. Переменная составляющая последовательности, равная разности этих амплитуд, усиливается усилителем 6 и выпрямителем 7 до тех пор, пока на входе усилителя 6 не обеспечится равенствоБ, =П (3)Тогда с учетом (1)Пвы = -(К +Р кс-К 2)+ в +О . (4)1 о Еч (г.) КО 2 К юКДля получения линейной зависимости выходного сигнала устройства от измеряемой температуры функция преобразования преобразователя 10 выбирает-ся такой, чтобы она с обратным зна1114900 3ком совпадала с.функцией нелинейности термопреобразователя, т.е. н=0 о К 2.Согласно такому способу коррекции нелинейности функциональный преобра зователь 10 может иметь достаточно большую погрешность, определяемую из выраженияК( ---- дййп/Г,(с) /мохгде д,оп - допускаемая погрешность .нелинейности устройства; И(1)/м- максимальное значение нелинейности термометрав заданном диапазоне измерения температур.Для получения высокой точности измерения в широком диапазоне температур весь широкий диапазон измерения разбивается на и равных поддиапазонов, начало которых определяется величиной сопротивления комненсационных резисторов, подключенных к входу преобразователя, а диапазон измерения выходного напряжения - козффици 25 ентом передачи делителя обратной связи К. Число поддиапазонов измерения зависит от требуемой точности измерения.Компаратор 11 сравнивает выходное напряжение устройства со стабильным напряжением, равным по величине минимальному значению выходного напряжения 06 , а компаратор 12 - со стабильнйм напряжением, равным максимальному значению Цщ мо,.Если выходное напряжение устройства становится больше 0 ь или меньше 06 ьч,мин, то на выходе компаратора 11 или 12 появляется сигнал, который разрешает прохождение импульсов тактового генератора 13 через логическое устройство 14 на суммирующий или вычитающий вход реверсивного счетчика 15, вызывая изменение выходного состояния счетчика и формирование на выходе дешифратора импульсов для управления переключателями. Пере" ключатели обеспечивают переключение компенсационных резисторов, резисторов в цепи обратной связи и масштабного делителя до тех пор, пока выходное напряжение устройства не будет находиться в пределах Узыц, с 0 вьс (Бь, . Одновременно индикатор 18 диапазона измерения индицнрует рабочий диапазон измерения.Таким образом, обеспечиваются постоянная,разрешающая способность и высокая точность измерения температу. ры с линейной зависимостью выходного напряжения от измеряемой температуры в широком диапазоне. Применение предлагаемого устройства обеспечивает высокую точность и разрешающую способность при измерении температуры в широком диапазоне температур, высокую линейность при работе с датчиками, имеющими нелинейную характеристику преобразования, возможность использования для цепей линеаризации достаточно грубых и дешевых функциональных преобразователей, практически отсутствие влияния линии связи на точность измерения..Пилипенк 30 л ППППатен роект жгоро Тираж 822Государственного копо делам изобретенийосква, Ж, Раушская Подписно та СССР ткрытий