Устройство для измерения температуры

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ, содержащее термодатчик, генератор тактовой частоты, две схемы И, выходы которых раздельно соединены со входами сложения и вычитания реверсивного счетчика импульсов , блок цифровой индикации, вход которого через дешифратор соединен с выходом реверсивного счетчика, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности измерения, Э устройство введены компаратор с блоком гальванического разделения и преобразователь код -. ток, а термодатчик выполнен в виде термокомпенсационного преобразователя, измерительные вывода которого подклинены ко входу KOMnapaifopa, выход блока i гальванического разделения подключен к одним из входов схем И, к другим (Л входам которых подключен генератор тактовой частоты, при этом входы разС рядов кода преобразователя код - ток соединены с выходами .реверсивного счетчика, а выход преобразователя код - ток подключен к компе нсационным выводам термокомпенсационного преобразователя. 2

2 А

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

09) (ИУ

Ц50 G 01 К 7/12

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

H ABT0PCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

» . - ч 2":"

» ( яда, 1

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3413573/18-10 (22) 23.03.82 (46) 15.04.83. Бюл. Р 14 (72) К.С. Глиненко, И.В. Кедровский ; и К.С. Семенистый (71) Львовский ордена Ленина политехнический институт им. Ленинского комсОмола (53) 536.532(088..8) (56) 1.Авторское свидетельство СССР

9 517812, кл.- G 01 К 7/14, 1974.

2. Голембо В.A. и др. Йьезокварцевые аналого-цифровые преобразователи температуры. "Вища школа", 1977.

3. Соколенко В.В. Датчик температуры, инвариантный к параметрам термочувствительного элемента.-Известия вузов СССР. Приборостроение", 1980, Р 1, с. 90-94.

4. Авторское свидетельство СССР

9 834408 кл. G 01 К 7/14р 1981 (прототип). (54)(57) УСТРОИСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ

ТЕМПЕРАТУРЫ, содержащее термодатчик, генератор тактовой частоты, две схемы И, выходы которых раздельно соединены со входами сложения и вычитания реверсивного счетчика импульсов, блок цифровой индикации, вход которого через дешифратор соединен с выходом реверсивного счетчика, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности измерения, в устройство введены компаратор с блоком гальванического разделения и преобразователь код — ток, а термодатчик выполнен в виде термокомпен- сационного преобразователя, измерительные выводы которого подкли!чены ко входу компаратора, выход блока гальванического разделения подключен а

PQ к одним из входов схем И, к другим входам которых подключен генератор тактовой частоты, при этом входы раз- " рядов кода преобразователя код - ток С соединены с выходами реверсивного счетчика, а выход преобразователя Q код — ток подключен к компенсационным выводам термокомпенсационного преобразователя.

1012042

Изобретение относится к термомегрии и может быть использовано в устройствах, предназначенньх для измерения температуры различных производственных процессов с высокой чувствительностью и точностью. 5

Известны устройства для измерения температуры, в которых измерение температуры осуществляется при помощи термопреобразователя (термопара, термометр сопротивления, пьезоквар- 10 .цевый термодатчик, полупроводниковый термоэлемент и т.п.), соединенного через устройства преобразования выходнбго сигнала с индикаторным устройством 1 — L 3). 15

Повышение чувствительности таких устройств путем увеличения коэффициейта передачи приводит обычно к снижению стабильности измерительного устройства и его точности. 20

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому. результату является устройство для измерения температуры, содержащее термодатчик, генератор тактовой частоты, две схемы И, выходы которых раздельно соединены со входами сложения и вычитания реверсивного счетчика импульсов, блок цифровой индикации, вход которого через дешиф-. ратор соединен с выходом реверсивного счетчика (4).

Недостатком прототипа является низкая точность измерения температуры, обусловленная высоким значением коэффициента передачи устройства измерения и его нестабильностью.

Цель изобретения — повышение точности измерения температуры. 40

Поставленная цель достигается тем, что в устройство, содержащее термодатчик, генератор тактовой частоты, две схемы И, выходы которых раздельно соединены со входами сло- 45 жения и вычитания реверсивного счетчика импульсов, блок цифровой индикации, вход которого через дешифратор соединен с выходом реверсивного счетчика, введены компаратор с блоКоМ гальванического разделения и преобразователь код - ток, а термодатчик выполнен в виде термокомпенсационного преобразователя, измерительные выводы которого подключены ко входу компаратора, выход блока гальванического разделения подключен к одним из входов схем И, к другим входам которых подключен генератор тактовой частоты, при. этом входы разрядов кода преобразователя код- бО .ток -соединены с выходами реверсив" ного счетчика, а выход преобразователя код - ток подключен к компенсационным выводам .термокомпенсационного преобразователя. 65

На чертеже представлена блок-схема устройства для измерения температуры.

Устройство содержит термокомпенсационный преобразователь 1, компарагор 2 с блоком гальванического разделения 3, две схемы И 4 и 5, генератор тактовой частоты б, реверсивный счетчик 7, преобразователь код— ток 8, дешифратор 9 и блок цифровой индикации 10, Устройство работает следующим образом.

В основу работы устройства положен метод измерения температуры по компенсационной схеме с использованием тепловой обратной связи. Для этого в устройство введен термокомпенсационный преобразователь, имеющий четыре вывода, два из которых являются измерительными (выводы A) и подключаются ко входу измерительного устройства, а остальные два (выводы В) компенсацИонными, на которые подается сигнал с выхода измерительного устройства. В качестве такого преобразователя может быть использован, например, крест Пельтье, выполненный из двух термопар, спаи которых соединены, термосопротивление с подогревательным элементом, термопреобразовательный элемент, выполненный на основе ,цвух транзисторов, расположенных в одном корпусе, один из которых выполняет роль чувствительного элемента, а второй — подогревательного и т.п.

Повышение температуры среды, в которой находится термокомпенсацион-, ный преобразователь 1,вызывает уменьшение тепловой мощности,рассеиваемой внутри преобразователя, и — наоборот. Поэтому температура внутри преобразователя 1 в процессе его работы остается постоянной за счет замкнутой системы автоматического регулирования и тепловой обратной связи.

При возникновении разности температур между температурой среды, в которой находится термокомпенсационный преобразователь 1, и температурой внутри преобразователя на его измерительных выводах A появляется напряжение, пропорциональное этой разности, и йоступающее на вход компаратора 2.

В качестве компаратора 2 может быть использован чувствительный операционный усилитель с высоким коэффициентом усиления, При этом на выходе компаратора 2 устанавливается напряжение логической "1" или "0", в зависимости от знака напряжения на измерительных выводах A преобразователя 1, т.е. в зависимости от напряжения приращения указанной разности температур.

1О12О42

Составитель Н. Горшкова

Редактор Т. Веселова Техред A. Бабинец Корректор A.äçÿòêî Заказ 2747/50 Тираж 871 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по.делам изобретений и открытий

113035 Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная,.4

Выходной сигнал компаратора 2 через блок гальванического разделения

3, представляющего собой, например, оптронную пару, поступает на первые входы элементов И 4 и 5. На вторые входы элементов И подаются синхроияпульсы с генератора тактовой час.— тоты 6.

В момент поступления синхроимпульса с генератора б содержимое реверсивного счетчика 7. увеличивается.. или уменьшается на единицу мнадшего разряда счетчика. Выходной сигнал счетчика 7 представляет собой двоичный код, который поступает одновременно. на входы дешифратора 9 и пре- 15 образователя код - том.8. Преобразователь 8.преобразует код в силу тока, который. поступает на выводы

В термокомпенсационного преобраэова-. теля 1, обеспечивая увеличение или уменьшение тепловой мощности, рассеиваемой внутри преобразователя 1, и поддерживая тем самым температуру внутри его постоянной.

Разрешающая способность устройства измерения определяется коэффициентом передачи замкнутой обрат ной связи устройства. Вывод результата измерения на блок цифровой индикации 10 осуществляется при помощи дешифратора 9, преобразующего двоичный код в двоично-десятичный семисегментный код.

Таким образом, вследствие наличия в устройстве измерения глубокой обратной связи по температуре точность измерения существенно повы шается., так как .Уменьшаются,погрешности, присущие устройствам без такой обратной связи.

Технико-экономическая эффективность устройства обусловлена повышением точности измерения температуры без снижения разрешающей способности устройства измерения что повыаает производительность технологических процессов, связанных с контролем и регулированием температуры.