Устройство для измерения температуры и разности температур

 

,SU... A

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

РЕСПУБЛИК 3а G 01 К /16

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ HOMHTET СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

1 (2l) 3295279/18-10 . (22) 26.05.81 (46) 15.07.83. Бюл. М 26 (72) В.Д. Гринец, Е.А. Демин, Jl.П. Иванов, Л.И. Зайчик и lO.Н. Тищенко (53) 536.532(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

И 356483, кл. 6 Оl К 3/00, 1971.

2. Самсонов Г.В. и др. Датчики для измерения температуры в промышленности. Изд-во "Наукова думка", Киев,.

1972, с. 204-205, рис. 88.

3. Авторское свидетельство СССР по заявке tr 2958066/18-10, кл. 6 01 К 7/16, 11.07.80 (прототип). (54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ

ТЕИПЕРАТУРЦ И РАЗНОСТИ ТЕМПЕРАТУР, содержащее .последовательно соединенные и подключенные к источнику напряжения два термонреобразователя сопротивления, компенсационный резистор и реохорд, четыре содержащих запоминающие конденсаторы и управляемые ключи блока преобразования, к входам которых подключены соответственно потенциальные, выводы термопреобразователей сопротивления, реохорда, компенсационного резистора ,и резистора обратной связи, выходы первых двух блоков .преобразования . через усилитель, фазочувствительный усилитель, двигатель соединены с движком реохорда, выходы двух других блоков преобразования через усилитель, фаэочувствительный выпрямитель, резистор обратной связи, подключены к точке соединения второго термопреобразователя и реохорда, и генератор, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью расщирения функциональных возможностей устройства за счет обеспечения измерения темпера-. туры и разности температур при помощи нелинейных датчиков, в него введены второй компенсационный резистор, два щунтирующих резистора, делитель напряжения, состоящий из двух, последовательно соедйненных резисторов, и переключатель, нормально открытые контакты которого соединены соответственно с потенциальными и токовыми выводами второго компенсационного резистора, с первым щунтирующим резистором и средней точкой делителя напряжения, подключенного к выходу усилителя переменного тока, нормаль- но закрытые контакты переключателя подключены соответственно к потенциальным и токовым выводам второго термопреобразователя, к второму аунтирующему резистору и к верхнему выводу делителя напряжения, переключаемые контакты соответственно соединены с входами блоков преобразования; с верхним выводом реохорда, к которому подключен резистор обратной связи, и с входом фазочувствитель" ного усилителя, -а верхний токовый вывод второго компенсационного резис" тора подключен к верхнему токовому выводу второго термопреобразователя.

1 10290

10

Недостатками этого устройства явля-15

30 работе с термопреобразователями сопротивления, имеющим нелинейную харак-З5

Изобретение относится к измерительной технике и предназначено для точного измерения температуры и разности температур приборами следящего уравновешивания в комплекте с нелинейными термопреобраэователями сопротивления.

Известно устройство для измерения абсолютных значений температур и их разностей, содержащее термопреобраэователи сопротивлений, включаемые пере. ключателем в мостовую измерительную схему, к выходной диагонали которой подключен измерительный прибор P 1). ются влияние сопротивлений линии связи на точность измерений, возможность использования только термопреобразователей сопротивления с линейной характеристикой (медные термопреобраэователи сопротивления) и отсутствие возможности использования в приборах следящего уравновешивания.

Известно устройство для измерения разности температур и абсолютной температуры, содержащее два трансФорматора тока, первичные обмотки кото рых соединены последовательно с калиброванным реохордом, а во вторичные обмотки которых включены термопреобразователи сопротивления $ 2 ).

Недостатками известного устройства являются отсутствие возможности обеспечения линейной шкалы устройства при теристику преобразования, токовые и угловые погрешности трансФорматоров тока, зависящие от величины сопротивления нагрузки и приводящие к значительной погрешности измерения и ограниченный диапазон допустимых изменений сопротивлений линий связи.

НаиЬолее близким к изобретению по техническо" сущности и достигаемому результату является устройство для измерения разности температур, содержащее последовательно соединенные и подключенные к источнику напряжения два термопреобразователя сопротивления, компенсационный резистор и реохорд, четыре содержащих запоминающие конденсаторы и управляемые ключи блока преобразования, к входам которых подключены соответственно потенциальные выводы термопреобраэователей сопротивления, реохорда, компенсационного резистора, первого и второго термопреобразователей и резистора обратной связи, выходы первых двух блоков

18 2 преобразования через усилитель, ®sзoчувствительный усилитель, двигатель соединены с движком реохорда, выходы двух других блоков преобразования че" рез усилитель, Фаэочувствительный выпрямитель, резистор обратной связи подключены к точке соединения второго термопреобразователя и реохорда, .и генератор (3).

Недостатком известного устройства является отсутствие возможности измерения одним, устройством температуры и разности температур.

Цель изобретения — расширение Функциональных воэможностей устройства за счет обеспечения измерения температуры и разности температур при помощи нелинейных термопреобраэователей сопротивления.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство введены второй компенсационный резистор, два шунтирующих резистора., делитель напряжения, состоящий из двух последовательно соединенных резисторов, и переключатель, нормально открытые контакты которого соединены соответственно с потенциальным и токовыми выводами второго компенсационного резистора и его токовым выводом-, c первым шунтирующим резистором и средней точкой делителя напряжения, подключенного к выходу усилителя переменного тока, нормально закрытые контакты переключателя подключены соответственно к потенциальным и токовым выводам второго термопреобразователя,к второму шунтирующему резистору и к верхнему выводу делителя напряжения, переключаемые контакты соответственно соединены с входами Ьлоков преобразования, с верхним выводом реохорда, к которому под-, ключен резистор обратной связи, и с входом Фазочувствительного усилителя, а верхний токовый вывод второго компенсационного резистора подключен к верхнему токовому выводу второго термопреобразователя..

На Фиг. 1 представлена блок-cxe— ма предлагаемого устройства, на фиг.2 схема блока преобразования. устройство, содержит последовательно соединенные и включенные четырехпроводной линией связи первый компенсационный резистор 1 и два термопреобразователя 2 и 3 сопротивления.

Нижний токовый вывод второго термопреобразователя 3 через нормально закрытый контакт 4 переключатеЛя соединен с верхним выводом

1029018 реохорда 5, нижний вывод которого подклочен к земляной шине. Между верхним выводом резистора 1 и земляной шиной подключен источник 6 напряжения. K точке соединения обоих тер- 5 мопреобразователей 2 и 3 подключен токовый вывод второго компенсационно-, го резистора,7, другой токовый вывод которого подключен к нормально открытому контакту 4 переклочателя„ lie- 10 реключающиеся контакты 4 и 8 переключателя соединены между собою и подключены к верхнему выводу реохорда 5.

Шунтирующие резисторы 9 и 10 подключены параллельно реохорду 5 через кон-ls такты 8.. К входам блоков 11 и 12 преобразования подключены соответственно потенциальные выводы термопреобразователя 2 сопротивления, переключающиеся контакты 13 и 14 переключателя,2О участки реохорда 5: верхний вывод реохорда - движок, движок - нижний вывод.реохорда 5. Выходы блоков 11 и 12 . преобразования через усилитель 15, делитель напряжения, состоящий из двух 25 последовательно соединенных резисторов 16 и l через переключающий контакт 18 переключателя, фазочувствительный усилитель 19, подключены к двигателю 20, вал которого механически связан с движком реохорда 5. Потенциальные выводы компенсационного резистора 7 и термопреобразователя 3 подклочены соответственно к нормально открытым и нормально закрытым контактам 13 и 14 переключателя.

К входам блоков 21 и 22 преобразования, выходы которых через усилитель 23, фазочувствительный выпрямитель 24 и резистор 25 обратной связи соединены с.верхним выводом реохорда 5

) подклочены соответственно переключа ющиеся контакты 13 и 14 переключателя, потенциальные выводы резистора 25 обратной связи, компенсационного резистора 1 и термопреобразователя 2 сопротивления.

Каждый блок 11, 12, 21 и 22 преобразования (фиг. ?.) содержит четыре пары управляющих .ключей 26-33, между обоими. точками которых подсоединены SO запоминающие конденсаторы 34 и 35..

Информационные входные сигналы подключаются к входам клочей 26, 28 и

30, 32. Выходы ключей 29 и 33 соединены между собою, а выходы ключей 27 55 и 31 служат выходом блока преобразования. Управляющие входы ключей 26, 28, 30 и 32 подклочены к одному выхо4 ду генератора 36 прямоугольных импульсов, а управляющие входы других ключей 27, 29, 31. и 33 подключены к другому выходу генератора 36.

Схема блока преобразования работает следующим образом.

В пераый полупериод управляющего напряжейия генератора 36 клочи 26,.

28, 30 и 32 замкнуты, а ключи 27, 29, 31 и 33 разомкнуты. Конденсаторы 34 и

35 заряжаются до уровней напряжений, поданных на входы блока преобразования.

Во второй полупериод ключи 26, 28, 30 и 32 размыкаются, а ключи 27, 29, 31 и 33 замыкаются, подклочая конденсаторы 34 и 35 к выходу блока преобразования. При этом выходное напряжение блока равно разности входных напряжений..

При указанных на фиг. 1 положениях контактов 13, 14, 4, 8 и 18 переклочателя ток 1О источника напряжения 6, протекая через термопреобраэователи 2 и 3, реохорд 5 создает на них падения напряжения. Выходное напряжение блока 11 равно (К-Р; 1, И) а выходйое йапряжение ьлока 12 (2X-1), (Д где х - относительное положение движ ка реохорда 5, отсчитываемое от верхнего его вывода, 0 х 1.

На вход усилителя 15 поочередно, о со сдвигом на 180 подаются прямоугольные импульсы с амплитудами, равными напряжениям по формулам (1) и (?) разность этих амплитуд усиливается усилителями 15 и 19 и подает" ся на двигатель 20, вал которого, вращаясь, перемещает движок реохор" да 5 до обеспечения равенства напряжений (1) и (? ), из которого следует; т.е. положение движка реохорда 5 пропорционально разности сопротивлений термопреобразователей 2 и 3, т.е. измеряемой разности температур.

При измерении температуры с помощью термопреобразователя 2 контакты 13, 14, 4, 8„и 18 переключаются и вместо термопреобразователя 3 к . входу блока ll подключается компенса"

1029

S ционный резистор 7, а параллельно реохорду 5 подсоединяется шунтирующий резистор 9, обеспечивающий изменение диапазона измерения температуры. В этом случае показания устройства про- S порциональны температуре среды., в ко- торой расположен термЬпреобразова" тель 2, т.е.

g--î6 3+

,.а, t0

R +R@

Одновременно для обеспечения постоянства чувствительности устройства в режиме измерения температуры к выходу усилителя 15 подклю 15 чается делитель напряжения (резис" торы 16 и 17), уменьщающий общий коэффициент усиления усилительного тракта.

Для обеспечения линейности акал 2 » в режимах измерения разности температур и температуры в устройстве предусмотрен канал коррекции., состо-. ящий из блоков 21 и 22 преобразования, выводы которых через усилитель 23" 2 фаэочувствительный выпрямитель 24, резистор 25 обратной связи подключены к верхнему выводу реохорда 5.. Канал коррекции представляет собою статический преобразователь суммы темпе ратур. измеряемых термопреобразователями 2 и 3, в пропорциональный ток, протекающий через резистор 25 и рео- - хорд 5. Этот ток, протекая через реохорд 5, создает на нем дополнитель" ное напряжение,. корректирующее нелинейность характеристики преобразования платиновых термопреобраэователей сопротивления.

При измерении температуры ток коррекции пропорционален непосредственно измеряемой температуре.

Точность работы устройства опреде" ляется в-основном параметрами управляемых ключей и запоминающих конденсаторов.

Применение предлагаемого устройст" ва обеспечивает измерение одним устройством температуры и разности тем" ператур, линейную зависимость между показаниями и измеряемыми величинами„ простоту и низкую стоимость устройства благодаря использованию измеряемых термопреобраэователей для целей коррекции нелинейности. без дополнительных термопреобразователей, отсутствие влияния измерения сопротивления линии связи на точность из« мерения и высокую .точность измерения.

Устройство .реализовано в приборе следящего уравновенивания для измерения разности температур и температуры е точностью + 0,53 соответственно в диапазонахй 5©С и+ 100 С при помощи платиновых термопреобразователей сопротивления 100 П.

3 029018

10290 t8

Составитель Н. Горшкова

Релактор A. Химчук Техреду И Костик . сщоектое 0. Тигор

Заказ 9 7/39 Тираж 73 Подлисйое .

8НИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035 Иосква Ж-35 Раущскяа наб. а. Ф/Б

«е»»юю ююююа»»а аде 4»»ъв Воюют ° »юа ° »»юю»е4»»йююаеаме»»ю ее юю».

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