Устройство для измерения температуры

23. 10о СССР 18,05 54)АТУ ано костповышти и и газов. е изобретения чувствительнос 2 синхронизации ателя 8 подклюение точно 2 ерения. Узел ством переклю оср иг. 7 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ ССС ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫ 0 МУ СВИДЕТЕЛЬСТ(56) Авторское свидетелУ 773455, кл. С 01 К 7/Авторское свидетельстВ 609066, кл, С 01 К 7/ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ТЕМПЕЫИзобретение может быть использодля измерения температуры жидчает вход интегратора 13 к выходуусилителя постоянного тока (УПТ) 3,прямой вход последнего - к среднемувыводу опорного резистора 6, а выходисточника 1 опорного тока к цепи:термометр 2 сопротивления, опорныйрезистор 6, общая шина, Сумма напряжения на термометре 2 сопротивления,термо-ЭДС на выходе дифференциальногоусилителя (ДУ) 7 и напряжения сдвигапоследнего усиливается ДУ 7,инвертируется УПТ 3, суммируется с двойнымнапряжениЬм, находящимся на среднемвыводе опорного резистора 6, и поступает на вход интегратора 13, на выходе которого формируется линейновозрастающее напряжение. Устройствосодержит также ключ 4, блок 5 сравнения, резисторы 9 и 10, переключатель 11, узел 12 синхронизации. Вописании поясняется работа узла 1синхронизации. 1 з.п, ф-лы, 4 ил.(2) С2 2 С Изобретение относится к температурным измерениям и может быть использовано для измерения температуры жидкости и газов.Цель изобретения - повышение точности и чувствительности измерения.На фиг,. 1 приведена функциональная схема предлагаемого устройства на Фиг, 2 - временные диаграммы, поясняющие работу устройства на фиг.3 - 10 функциональная схема узла синхронизации на фиг. 4 - временные диаграммы, поясняющие работу узла синхронизации.Устройство содержит источник 1 15 опорного тока, термометр 2 сопротивления, усилитель 3 постоянного тока, ключ 4, блок 5 сравнения, опорный резистор 6, дифференциальный усилитель 7, первый переключатель 8, первый 9 и второй 10 резисторы,второй переключатель 11, узел 12 синхронизации, интегратор 13.На фиг.2 показано: 14 - напряжение на термометре 2 сопротивления, 15 - выходное 25 напряжение дифференциального усилителя 7, 16 - входное напряжение интегратора 13, 17 - выходное напряжение интегратора 13, 18 - информативный интервал времени, Формируемый узлом 12 синхронизации.Устройство работает следующим образом.В начальный момент времени 1:), узел 12 синхронизации посредством пе 35 реключателя 8 подключает вход интегратора 13 к выходу усилителя 3 постоянного тока, прямой вход послед него - к среднему выводу опорного резистора 6, а выход источника 1 опорного тока - к цепи: термометр 2 сопротивления, опорный резистор б, общая шина, При этом сумма напряжения на термометре 2 сопротивления, термо-ЭДС на входных проводах диф 45 ференциального усилителя 7 и напря" жения сдвига последнего, усиливаясь дифференциальным усилителем 7, инвертируется усилителем 3 постоянного тока, суммируется с двойным напряжением, находящимся на среднем выво 50 де опорного резистора 6, и поступает на вход интегратора 13.На выходе интегратора 13 формируется линейно возрастающее напряжение55 сумма термо-ЭДС на входныхпроводах дифференциальногоусилителя 7 и его напряжения сдвига,текущее время,коэффициент передачи напряжения усилителем 3 постоянного тока по инверсномувходу при равенстве значений сопротивлений резисторов 9 и 10коэффициент передачи напряжения усилителем Э постоянного тока по прямому входупри равенстве значений сопротивлений резисторов9 и 10; значения выходного тока источника 1 опорного тока, значение сопротивления термометра 2 сопротивления, коэффициент усиления дифференциального усилителя 7, значение сопротивления опорного резистора 6 между крайними его выводами,коэффициент отношения сопротивления между крайними выводами опорного резистора 6 к сопротивлению между средним выводом опорного резистора 6 и общей шиной, постоянная времени интегратора 13. В момент времени ;. узел 12 син 2хронизации посредством ключа 4 отключает источник 1 опорного тока от цепи; термометр 2 сопротивления опорный резистор 6 общая шина, а также посредством второго переключателя 11 подключает прямой вход усилителя Э постоянного тока к выходу дифференциального усилителя 7 на интервал времени В результате этого на вход интегратора 13 поступает неинвертированноеи усиленное напряжение, равное сумме термо-ЭДС на входных проводахдифференциального усилителя 7 и егонапряжения сдвига, При этом выходное напряжение интегратора 13 изменяется следующим образом:,где +1 - коэффициент передачи выходного напряжения усилителем постоянного тока при подключении прямого входа последнего к первому выводу резистора 9.С момента времениустройство повторяет работу, описанную для интервала С, - С , до момента 1 окончания времени интегрирования напряжения на термометре 2 сопротивления. Причем напряжение на выходе интегратора 3 в момент времени С согласно выражениям (1) - (3)+(Т + Т/сс)= 1 оКо 1229601По окончании второго фиксированного интервала Т.в момент временицикл работы устройства повтоояФется.Интервал времени С, -Схарактеризуется уравнением(4) где Т = -С, - фиксированнй интервал времени;- количество коррекцийнапряжения сдвига дифференциального усилителя 7 и термо- ЭДС входной цепи, сучетом выражения-Т/М - информативный интервалвремени, формируемыйузлом 12 синхронизации,В момент времени4 узел 12 синхронизации замыкает ключ 4, а первым переключателем 8 подключает к выходу интегратора 13 напряжение, падающее на опорном резисторе 6, что ведет к уменьшению накопленного интегратором 13 напряжения по линейному закону.После достижения выходным напряжением интегратора 13 нулевого знаФчения (в момент времени Т) блок 5 сравнения формирует импульс, приводящий к размыканию ключа 4. При этом напряжение на опорном резисторе 6, а следовательно, и на входе интегратора 13 становится нулевым, благодаря чему выходное напряжение последнего не изменяется. Изменение выходного напряжения интегратора 13 на интервале С - 15 соответствует вы- ражению(7)1 о Ко К-(2 Ко/ф+2 Ко/К) 1 о /2 (8)Них 1 ККФо о/ Т/2(9)Эых Ко 20Из соотношения (9) при Ы = 2 нетрудно получить функцию преобразования предлагаемого устройстваК ККа(10)25 в хаДля определения знака измеряемойтемпературы достаточно установить относительное расположение интервалаТ,: если Тцц располагается до середины второго фиксированного времени Т,температура отрицательна, засерединой - положительна (фиг. 2, диаграммы 17 и 18).В предлагаемом устройстве в ка честве узла 12 синхронизации можетбыть использована любая логическаясхема, позволяющая реализовать описанный алгоритм работы данного устройства.40Как частный случай выполнения (фиг. 3) функциональная схема узла 12 синхронизации содержит генератор 19 импульсов, двоичный счетчик 20, инвертор 21, первый 22, второй 23 45и третий 24 элементы И, первый 25, второй 26 и третий 27 триггеры, первый 28 и второй 29 одновибраторы, первый 30 и второй 31 элементы ИЛИ, Работа узла 12 синхронизации поясняется временными диаграммами (фиг.4) где А - сигнал на первом выходе двоичного счетчика 20, Б - сигнал на втором выходе двоичного счетчика 20, В - сигнал на третьем выходе двоичного счетчика 20, управляющий работой второго переключателя 11, Г - сигнал, поступающий с выхода блока 5 сравнения на вход установки перво 12296015 1 О 15 20 го триггера 25 в нулевое состояние, Д - выходной сигнал первого элемента ИЛИ 30, управляющий работой ключа 4, Е - информативный интервал времени Т ц, формируемый вторым триггером 26.Цикл работы узла 12 синхронизации начинается с момента установки на третьем выходе двоичного счетчика 20 уровня логической единицы, после чего на выходную клемму 32 проходит сигнал с первого выхода двоичного счетчика 20. Затем на третьем выходе последнего устанавливается уровень логического нуля, Этот перепад уровня формирует на выходе первого триггера 25 логическую единицу, которая проходит на выход первого элемента ИЛИ 30 и на выходную клемму 33. В это же время включается блокировка первого элемента И, на выходе которого сохраняется уровень логического нуля до начала следующего цикла работы.Информативный интервал времени на четвертой выходной клемме при отрицательной температуре формируется перепадом в нулевой уровень сигнала, поступающего на входную клемму 34, При этом на выходной клемме 35 и на входе второго одновибратора 29 уста. навливается нулевой уровень, второй одновибратор 29 формирует импульс, устанавливающий второй триггер 26 в единичное состояние. Окончание информативного интервала времени происходит за счет "нулевого" перепада на втором выходе двоичного счетчика 20, благодаря которому первый одновибратор формирует импульс, устанавливающий второй триггер 26 в нулевое состояние. При положительной температуре первый 28 и второй 29 одновибраторы меняются ролями: первый одновибратор 28 устанавливает второй триггер 26 в единичное состояние, второй одновибратор 29 - в нулевое. На выходной клемме 32 узел 12 .инхронизации формирует сигнал знака температуры, причем единичный уровень соответствует отрицательной температуре, нулевой - положительной. В момент установки на третьем выходе двоичного счетчика 20 единичного уровня цикл работы узла 12 синхронизации и устройства в целом повторяется. 25 30 35 40 45 50 55 Формула изобретения 1, Устройство для измерения температуры, содержащее термометр сопротивпения, усилитель, последовательно включенные первый переключатель, интегратор, блок сравнения, узел синхронизации, первый выход которого соединен с управляемым входом первого переключателя, о т л и ч аю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности и чувствительности, в него введены опорный резистор со средней точкой, источник опорного тока, второй переключатель, ключ, дифференциальный усилитель, первый и второй резисторы, к точке соединения которых подключены инвертирующий вход усилителя, а его выход подключен к свободному выводу второго резистора и первому входу первого переключателя, второй вход которого подключен к точке соединения первого вывода термометра сопротивления с первым входом дифференциального усилителя и первым выводом опорного резистора, второй вывод которого соединен с общей шиной, а средний - с вторым входом второго переключателя, причем его выход подключен к неин.вертирующему входу усилителя, а первый вход - к свободному выводу первого резистора и выходу дифференциального усилителя, второй вход которого соединен с вторым выводом термометра сопротивления и подключен к источнику опорного тока через ключ, управляющий вход которого соединен с управляющим входом второго переключателя и поцключен к второму выхоцу узла синхронизации.12. Устройство по п, 1, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что узел синхронизации содержит генератор импульса;ацвоичный счетчик, инвертор; первый, второй и третий элементы И, первый, второй и третий триггеры, первый и второй одновибраторы, первый и второй элементы ИЛИ, причем выход генератора импульсов подключен к счетному входу двоичного счетчика, первый выход которого соединен с первым входом первого элемента И, второй выход подключен к входу пер:вого одновибратора, к первому входу третьего элемента И и через инвертор к первому входу второго элемента И, выход которого подключенвходу ус тановки в единичное состояние третьего триггера, синхровход которогосоединен с выходом третьего элемента И, информационный вход подключенк шине логического нуля, инверсныйвыход - к третьей выходной клемме,входная клемма соединена с входомустановки в Нулевое состояние первого триггера, информационный вход которого подключен к шине логическойединнцы, прямой выход соединен с вторым входом первого элемента ИЛИ,первый вход которого соединен с выходомпервого элемента И, а выход - с первой выходной клеммой и через второй 229601одновибратор с первым входом второгоэлемента ИЛИ, второй вход которогосоединен с выходом первого одновибратора, а выход подключен к синхро.- входу второго триггера, инверсныйвыход которого соединен с собственным информационным входом, а прямойвыход подключен к четвертой выходнойклемме и к вторым входам второго и 10 третьего элементов И, третий выходдвоичного счетчика соединен с вторым входом первого элемента И, с синхровходом первого триггера, с входомустановки в нулевое состояние второго триггера и с второй выходной клеммой,1229601 Г Составитель К.ТунисТехред Н.Бонкаяо Корректор Е.Рошк Редактор В.Пет д. 4/5 ректная, 4 оиэводственно"полиграфическое предприятие, г. Ужгород каз 2444/4 1 Тираж 778 ВНИИПИ Государственного по делам иэобретений и 113035, Москва, Ж, Рауш