Устройство для измерения температуры

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ТВМПЕРАТУМ1, содержаш ее термокомпенсационный преобразователь, измерительные выводы которого через компаратор и блок гальванического разделения подклх чены к первьт входам схем И, к вторым входаш которых подключен выход генератора тактовой частоты, реверсивный счетчик, суммируюший и вычитакицнй входы которого подключены к выходам первой и второй схем И соответственно, а выходил подключены к входгш преобразователя код ток, соединенного через дешифратор с блоком цифровой индикации, отлича19щееся тем, что, с целью повышения быстродействия устройства, в него введены две схемы НЕ, три ключа и источник опорных напряжений положительной и отрицательной полярности, выходы которого через первый и второй ключи подключены к компенсационному входу термокомпенсациониого преобразователя , соединенного через третий ключ с выходом преобразователя код-ток , при этсж выходы первой и второй схем И через схемы НЕ соединены с управляющими входами первого и второго ключей соответственно , а выход генератора тактовой частоты подключен к управляющему входу третьего ключа. 00 00 00

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

WWtlMI

РЕСПУБЛИН

1(Щ а 01 К 7 1

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМЕТ СССР

Л МЮ Й, Ю (22) 3497165/18-10 (22) 04,10.82 (46) 15.03,84. Вюл. М 10 (72) К.С. 2 линенко, И.В. Кедровский и К.С. Семенистый (71) Львовский ордена Ленина политехнический институт им. Ленинского комсомола (53) 536 ° 53{088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

В 834408 кл. G 02 К 7/14, 1981, 2. Авторское свидетельство СССР пЬ заявке Р 3413573/1810, кл. G 01 К 7/14, 1982 (прототип). (54) (57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ

ТЕМПЕРАТУРЫ, содержащее термокомпенсационный преобразователь, измерительные выводы которого через компаратор и блок гальванического разделения подключены к первым входам схем И, к вторым входам которых подключен выход генератора тактовой частоты, реверсивный счетчик, сум,SU„„1 0 A мирующий и вычитающий входы кото! рого подключены к выходам первой и второй схем И соответственно, а выходы подключены к входам преобразователя код-ток, соединенного через дешиФратор с блоком циФровой индикации, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повыаения быстродействия устройства, в него введены две схемы НЕ, три кя оча и источник опорных напряжений положительной и отрицательной полярности, выходы которого через первый и второй ключи подключены к компенсационному входу термокомпенсационного преобразователя, соединенного через третий ключ с выходом преобраэова- Е а теля код-ток, при этом выходы первой и второй схем И через схемы

HE соединены с управляющими входами первого и второго ключей соответственно, а выход генератора тактовой частоты подключен к управляющему входу третьего ключа.

1080033

Изобретение относится к температурным измерениям и может быть использовано для измерения температуры различных производственных процессов с высокой чувствительностью, точностью и быстродействием. 5

Известно устройство для измерения температуры, содержащее частотный термопреобразователь, две схемы

И, генератор опорной частоты, делитель частоты, сумматор и реверсив- 10 ный счетчик импульсов, выход которого подключен к блоку цифровой индикации Г13.

Недостатком данного устройства является низкая точность измерения, обусловленная нестабильностью коэффициента передачи устройства.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является устройстно для измерения температуры, содержащее термокомпенсационный

20 преобразователь, измерительные выводы которого через компаратор и блок гальванического разделения подключены к первым входам схем И, к вторым которых подключен выход ге25 нератора тактовой частоты, реверсивный счетчик, суммирующий и вычитающий нходы которого подключены к выходам первой и второй схем И соответственно, а выходы подключены к 30 входам преобразователя код-ток, соединенного через дешифратор с блоком цифровой индикации 2).

Недостатком известного устройства является низкое быстродействие 35 при измерении температуры, обусловленное термической инерцией первичного преобразователя температуры.

Цель изобретения - повышение быстродействия устройства без снижения его чувствительности.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство для измерения температуры, содержащее термокомпенсационный преобразователь, измерительные ныноды которого через компаратор и блок гальванического разделения подключены к первым входам схем

И, к вторым входам которых подключен выход генератора тактовой частоты, ренерсивный счетчик суммирующий и

50 вычитающий входы которого подключены к выходам первой и второй схем И соответственно, а ныходы подключены к входам преобразонателя кодток, соединенного через дешифратор с блоком цифровой индикации, нведеиы две схемы HE три ключа и источник опорных напряжений положительной и отрицательной полярности, выходы которого через первый и вто- 60 рой ключи подключены к компенсационному входу термокомпенсационного преобразователя, соединенного через третий ключ с выходом преобразователя код-ток, при этом выводы первой и второй схем И через схемы НЕ соединены с управляющими входами первого и второго ключей соответственно, а выход генератора тактовой частоты подключен к управляющему входу третьего ключа.

На чертеже приведена блок-схема устройства.

Устройство для измерения температуры содержит термокомпенсационный преобразователь 1, компаратор 2 с блоком гальванического разделения

3, две схемы И 4 и 5, генератор 6 тактовой частоты реверсивный счетI ю tf чик 7, преобразователь 8 код-ток дешифратор 9, блок цифровой индикации 10, две схемы НЕ 11 и 12, три ключа 13,14 и 15 и источник опорных напряжений 16 положительной и отрицательной полярностей.

Устройство работает следующим образом.

В основу работы устройства положен метод измерения температуры по компенсационной схеме с использованием тепловой обратной связи. С этой целью устройство содержит термокомпенсационный преобразователь 1, имеющий четыре вывода, два из которых являются измерительными (выводы А) и подключаются к входу устройства, а два других (выноды В) — компенсационными, на которые подается сигнал с выхода устройства. В качестве такого преобразователя может быть использован, например, крест Пельтье, выполненный из двух термоэлектрических преобразователей, расположенных в одном корпусе, спаи которых соединены. При этом один термоэлектрическйй преобразователь выполняет роль чувствительного элемента, а другой — компенсационного, способного нагреваться или охлаждаться, в зависимости от полярности возбуждающих импульсов.

Повышение температуры среды, в которой находится термокомпенсационный 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 дФ между температурой среды и температурой внутри преобразователя 1 на его измерительных выводах А появляется напряжение, пропорциональное этой разности и поступающее на вход компаратора 2.

В качестве компаратора может быть использован операционный усилитель с высоким коэффициентом усиления. При этом на выходе компара1О8ООЗЗ

Составитель В. Куликов

Техред С,Мигунова

Корректор.И. Муска.

Редактор М. Дылын

Тираж 823 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Заказ 1326/43

Филиал ППП 1 Ïàòåíò11 г. Ужгород ул. Проектнаяр 4 тора установится напряжение логической 1 или О, в зависимости от знака напряжения на измерительных выводах A преобраэонателя

1> т.е. н зависимости от направления приращения укаэанной разности тем- 5 ператур.

Выходной сигнал компаратора 2 через блок 3 гальванического разделения, представляющий собой, например, оптронную пару, поступает на первые входы элементов И 4 и 5. На вторые входы элементов И подаются синхроимпульсы с генератора б тактовой частоты.

В момент поступления синхроимпуль- g са.с генератора б содержимое реверсивного счетчика 7 увеличивается или уменьшается на единицу младшего разряда счетчика. Выходной сигнал счетчика 7 представляет собой двоичный код, который поступает одновременно на входы дешифратора 9 и преобразователя 8 код-ток .

Преобразователь 8 преобразует код в силу тока, который поступает на выводы В термокомпенсационного преобразователя 1 через ключ 13 лишь н те моменты времени, когда на управляющий вход ключа 13 подается разрешающий сигнал с выхода генератора б тактовой частоты, При этом обеспечивается компенсация рассеиваемой тепловой мощности в преобразователе 1.

При изменении температуры на единицу дискретности д11 на единицу 35 дискретности изменяется и ток, поступающий на компенсационные выводы преобразователя 1. Однако изменение температуры преобразователя 1 происходит при этом медленно, вниду 4О определенной тепловой инерции преобразователя, обусловленной его массой и конструктивными особенностими, что резко снижает быстродействие устройства. Поэтому для умень- 4 щения времени изменения температуры преобразователя 1 в паузе Между двумя управляющими импульсами, открывающими ключ 13, на управляющие входы ключей 14 и 15 поступает сигнал управления, обеспечивающий поступление калиброванного импульса тока от источника 16 опорных напряжений, резко подогревакщий (eoëè измеряемая температура повысилась) или охлаждающий (если измеряемая температура понизилась) чувствительный элемент термокомпенсационного преобразователя 1. При этом если измеряемая температура возрастает, то открывается ключ 14 импульсом с выхода схемы И 5, поступающим через схему НЕ 11, а если температура понижается — открывается ключ 15 импульсом с выхода схемы И 4, поступающим через схему НЕ 12.

Калиброванные импульсы тока, поступающие через ключи 14 и 15 на компенсационные выводы преобразователя 1, обеспечивают изменение температуры внутри преобразователя за время паузы между двумя импульсами тактовой частоты генератора б, чем и оп- ределяется быстродействие предлагаемого устройства.

Вывод реэуЛьтата измерения на блок 10 цифровой индикации осуществляется при помощи дешифратора 9, преобразующего дноичный код н двоично-десятичный семисегментный код.

Технико-экономическая эффективность предложенного устройства обусловлена повышением быстродействия по сравнению с прототипом без *отери достигнутой точности измерения температуры и снижения разрешающей способности устройства, что позволяет повысить производительность технологических процессов, связанных с контролем и регулированием быстроменяющихся температур.