Преобразователь температуры в цифровой код

(23)Приоритет оо делам иэооретеиий и открытии(5 Й) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ТЕМПЕРАТУРЫ В ЦИФРОВОЙ КОД Изобретение относится к измерениям температуры электрическими методами, а именно к устройствам для цифрового измерения температуры с коррекцией нелинейности характеристики первичного измерительного преобразователя.Известно устройство для измерения температуры, содержащее мост стермометром сопротивления, резисторы,источник питания и измерительный прибор, последовательно с которым вклюцен дополнительный резистор с параллельной цепочкой, состоящей из термопары и последовательно соединенного с ней резистора (1 ,Недостатком этого устройства является низкая точность измерения температуры, обусловленная недостаточной линейностью выходного сигнала.Наиболее близким по техническойсущности и достигаемому результатук предлагаемому является устройстводля измерения температуры, содержащее мостовую схему, в одно плечо которой введены терморезистор и резис.торы в остальных плечах, источникстабилизированного питания, включенный в диагональ питания моста последовательно с переменным резисто"ром, усилитель постоянного тока и измерительный прибор, последовательнос которым включен дополнительныйдатчик измеряемой температуры 12).Однако устройство не обеспечиваетвысокой точности преобразования температуры в линейное напряжение из-зазначительной нелинейности характеристики преобразования устройства,15что ограничивает область его применения,Целью изобретения является повышение точности преобразования,Поставленная цель достигается тем,20что в устройство, содержащее мостовую схему с термометром сопротивления в одном из плеч и резисторами востальных плечах, последовательно3 8соединенные стабилизированный источник питания и переменный резистор,включенные в диагональ питания моста,термоэлектрический преобразователь иусилитель постоянного тока, введеныобразцовый резистор, два ограничительных резистора, два дополнительныхстабилизированных источника питанияи термометр сопротивления, аналогоцифровой преобразователь и включенныйпоследовательно с выходной диагональютермочувствительного моста и термоэлектрическим преобразователем делитель напряжения, выход которого соефдинен с последовательно включеннымтермометром сопротивления, образцовымрезистором и входом усилителя постоянного тока, к выходу которогоподключен аналого-цифровой преобразователь, причем параллельно термометру сопротивления и образцовому резистору включены цепочки, каждая изкоторых содержит последовательно соединенные дополнительный стабилизированный источник питания и ограничительный резистор,На фиг, 1 показана принципиальнаясхема устройства; на фиг, 2 - температурные зависимости параметров, иллюстрирующие принцип работы устройства.Преобразователь температуры в цифровой код содержит термочувствительный мост, плечи которого образованытермометром 1 сопротивления и резисторами 2-4. В диагональ питания моставключены последовательно соединенныестабилизированный источник 5 питания и переменный резистор 6, выполняющий рОль регулятора температурнойчувствительности моста. Последовательно с выходной диагональю моставключен термоэлектрический преобразовательи резистивный делитель напряжения, состоящий иэ. резисторов 6и 8, Выходное плечо делителя 9 соединено с последовательно включеннымитермометром 10 сопротивления, образцовым резистором 11 и входом усилителя 12 постоянного тока. Параллельно термометру 1 О сопротивления и образцовому резистору 11 включены цепочки из последовательно соединенныхстабилизированных источников 13 и 14питания и ограничительных резисторов15, 16, Источники включены таким образом, что падения напряжения на сопротивлениях 10 и 11 направленывстречно. Термометры 1 и 1 О сопро 922344 тивления и рабочий спай термоэлектрического преобразователя 7 помещены в среду с измеряемой температурой.К выходу Усилителя 12 подключен ана- ,лого-цифровой преобразователь 13.Преобразователь температуры в код работает следующим образом. При нулевой температуре сопротивления 10 и 11 равны, падения напряже 0 ния на этих сопротивлениях также равны, а суммарное напряжение О(С) = 0 (Фиг. 2 а). При повышении температуры напряжение О (й) нелинейно растет, в то время как напряжение О(т.) остается постоянным. Благодарл этому суммарное напряжение О(й) описывается функцией с отрицательной второй производнойпо температуре, Для линеариэации такой функции из напряжения О 3(т.) необходимо выцесть корректирующее напряжение, равное по абсолютной величине разности между напряжением О(С)и линейно зависящим от температурынапряжением ОА (й) (Фиг. 2 а) .Для формирования корректирующегонапряжения используется напряжениена выходной диагонали термочувствительного моста О(с) с отрицательнойвторой производной по температуре,из которого вычитается термо-ЭДСтермоэлектрического преобразователяБ(С), описывающался Функцией с положительной второй производной по температуре. Полученное в результатеРазностное напряжение О р(1) заведомо 5больше АО при любом значении температуры (Фиг. 2 б).Чтобы привести напряжение О 1(й)к уровню АО(й), оно подается на высокоомный резистивный делитель. Коэффициент деления делителя таков, цтокорректирующее напряжение Ок наего выходе равйо по абсолютной величине напряжению АО(1), по крайней мере, при одном значении температуРы т 2. Корректирующее напряжение, снимаемое с выходного плеча делителя 9 напряжения, вычитается из напряжения 0 О(С). Остаточная погрешность линейности, таким образом, равна нулю притрех, как минимум, значениях температуры - в начале, конце и произвольно выбранной средней точке рабочего диапазона. Очевидно, что на участкахмежду точками полной компенсации эначения остаточной погрешности линейносги будут резко снижены (фиг. 2 в).Линейное напряжение подается на вход усилителя постоянного тока, а с его выхода - на аналого-цифровой преобразователь. Собственная погрешность, вносимая этими блоками в суммарную погрешность преобразования, меньше остаточной погрешности линейности, и его практически можно пренебречь, При наличии блока индикации на выходе аналого-цифрового преобразователя можно легко реализовать индикацию результата измерения температуры непосредственно в градусах Цельсия.Устройство может быть использовано как для преобразования температуры в цифровой код может быть информационно-измерительных систем, так и самостоятельно для измерения температуры с цифровой индикацией результата .измерения. Преобразователь температуры в цифровой код может быть использован в качестве блока информационно-измерительных систем для многоточечного централизованного контроля технологических параметров в промышленности, например для измерения температуры теплоносителя турбогенератора в электроэнергетике, а также для измерения и контроля температуры в производственных условиях, например в металлообрабатывающей промышленности в процессе термообработки изделий, в полупроводниковой промышленности в технологических процессах выращивания кристаллов и дрБлагодаря высокой точности преобразования, а следовательно, высокой точности температурного контроля, предлагаемое устройство при использовачии его в различных отраслях промышленности позволит в ряде случаев увеличить процент выхода годных изделий, повысить качественные характеристики изделий, цто обеспечит значительный технико-экономический эффект.3 Формула изобретенияПреобразователь температуры в цифровой код, содержащий мостовую схему с термометром сопротивления в одф ном из плеч и резисторами в остальных плечах, последова 1 ельно соединенные стабилизированный источникпитания и переменный резистор, включенные в диагональ питания моста,термоэлектрический преобразовательи усилитель постоянного тока, о тл и ч а ю щ и й с я тем, что, сцелью повышения точности преобразования, в устройство введены образ"фф цовый резистор, для ограницительныхрезистора, два дополнительных стабилизированных источника питания итермометр сопротивления, аналогоцифровой преобразователь и включенныйпоследовательно с выходной диагональютермочувствительного моста и термоэлектрическим преобразователем делитель напряжения, выход которого соединен с последовательно включеннымЗО термометром сопротивления, образцовым резистором и входом усилителяпостоянного тока, к выходу которогоподключен аналого-цифровой преобразователь, причем параллельно термос метру сопротивления и образцовомурезистору включены цепочки, каждаяиз которых содержит последовательносоединенные дополнительный стабилизированный источник питания и ограФО ничительный резистор.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1, Авторское свидетельство СССРН 354287, кл, С О К 7/02.Ф 2. Авторское свидетельство СССРЬГ 463007, кл. 6 01 К 7/00, 1972.