Устройство для измерения температуры

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ, содержащее последовательно соединенные термоэлектрический преобразователь, подключенный через модулятор к первому входу дифференциального усилителя, второй вход которого соединен с выходом компенсатора термо-ЭДС свободного спая термоэлектрического преобразователя, a выход через демодулятор подключен к выходному блоку, и генератор парафазного нaпpkжeния, отличающеес я тем, что, с целью повьппения точности измерения и упрощения градуировки устройства, в него введены два Т-триггера,В -триггер, элемент задержки , первый элемент И-НЕ, цепь развязки, инвертор, первый и второй ключи, усилитель с парафазным трансформаторным выходом, второй.элемент И-НЕ, входы которого соответственно соединены с первым выходом генератора парафазного напряжения и инверсным выходом первого Т-триггера, a выход через инвертор соединен с Rвходом D -триггера, инверсный и прямой выходы которого соединены с управляющими входами первого и второго ключей, С-вход соединён с выходом первого элемент И-НЕ, первый вход которого через элемент задержки coetдинен с вторым выходом генератора i парафазного напряжения и входом первого Т-триггера, выход которого под (Л ключен к второму входу первого элемента И-НЕ,D -входу D-триггера и вхоС ду второго Т-триггера, выходы которого соединены с управляющими входами модулятора и компенсатора термо-ЭДС свободного спая, при этом управляющие входы демодулятора подключены к выходам усилителя с парафазным транссо форматорным выходом, вход которого соединен с выходом первого ключа и 00 00 через второй ключ подключен к общей шине устройства, a вход первого клю ча через развязки соединен с прямым выходом второго Т-триггера.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

4(51) G 01 К 7/02" G 01 К 7 12

OllHCAHHE ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3620304/24-10 (22) 12.07.83 (46) 30.01.85. Бюл. В 4 (72) Б.Я . Ханин, В.И. Федоров и Л.Ф.Потеха(53) 536.53(088.8) (56) 1. Измерительные (нормирующие) преобразователи температуры. — Обзорная информация, ТС-6, ЦНИИТЭИ приборостроения. M. 1978, с. 7-8.

2. Авторское свидетельство СССР

N - 987417, кл. G 01 К 7/02; .G 01 К 7/12, 1981 (прототип).

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (54) (57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ.

ТЕМПЕРАТУРЫ, содержащее последова тельно соединенные термоэлектрический преобразователь, подключенный через модулятор к первому входу диффе.ренциального усилителя, второй вход которого соединен с выходом компенсатора термо-ЭДС свободного спая термо-. электрического преобразователя, а выход через демодулятор подключен к выходному блоку, и генератор парафазного напряжения, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что, с целью повышения точности измерения и упрощения градуировки устройства, в него введены два

Т-триггера,1) -триггер, элемент задержки, первый элемент И-НЕ, цепь,SU„„1137337 А развязки, инвертор, первый и второй ключи, усилитель с парафазным трансформаторным выходом, второй, элемент

И-НЕ, входы которого соответственно соединены с первым выходом генератора парафазного напряжения и инверсным выходом первого Т-триггера, а выход через инвертор соединен с P— входом Р -триггера, инверсный и пря- . мой выходы которого соединены с управляющими входами первого и второго ключей, C-вход соединен с выходом первого элемента И-НЕ, первый вход которого через элемент задержки сое динен с вторым выходом генератора парафазного. напряжения и входом первого Т-триггера, выход которого подключен к второму входу первого элемента И-НЕ, D -входу D-триггера и вхо" ду второго Т-триггера, выходы которого соединены с управляющими входами модулятора и компенсатора термо-ЭДС свободного спая, при этом управляющие входы демодулятора подключены к выходам усилителя с парафазным трансформаторным выходом, вход которого соединен с выходом первого ключа и через второй ключ подключен к общей шине устройства, а вход первого ключа через развязки соединен с прямым выходом второго Т-триггера.

1 113733

Изобретение относится к устройствам для температурных измерений и может быть использовано при измере- : нии и контроле температуры с помощью термоэлектрических преобразователей.

Известно устройство для измерения температуры, в котором термоэлектрический преобразователь через модулятор подключен к усилителю переменного тока, выход которого соединен с входом демодулятора f1 3.

Однако данное устройство не обеспечивает высокой точности измерения из-за наличия коммутационных помех, возникающих при работе ключей модулятора и демодулятора.

Наиболее близким к предлагаемому

/ по технической сущности является устройство для измерения температуры, содержащее последовательно соединенные термоэлектрический преобразователь, подключенный через модулятор к первому входу дифференциального усилителя, второй вход которого соединен с выходом компенсатора термо-ЭДС свободного спая термоэлектрического преобразователя, а выход через демодулятор подключен к выходному блоку, и генератор парафазного напряжения (2).

Однако известное устройство не обеспечивает высокой точности измерения и требует индивидуальной градуи" ровки каждого устройства. Коммутационные помехи, возникающие при работе ключей модулятора, наличие цепей коррекции усилителя от- самовозбуждения, приводящих к искажению прямоугольной формы усиливаемого переменного сигнала с выхода модулятора, а также наводки на входы усилителя через паразитные емкостные связи от генератора парафазного напряжения, вызывают появление на выходе демодулятора постойнного напряжения, изменяющегося в широких пределах при из45 менении температуры окружающей среды,,что и приводит к указанным недостаткам. При этом величина этого напряжения растет с увеличением часто ты модуляции,что не позволяет обес- о печить микромиииатюризацию устройства.

Цель йзобретения — повышение точности измерения и упрощение градуировки устройства.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство для измерения температуры, содержащее последовательно

7 2 соединенные термоэлектрический преобразователь,подключенный через модулятор к первому входу дифференциально- го усилителя, второй вход которого соединен с выходом компенсатора термо-ЭДС свободного спая термоэлектрического преобразователя, а выход через демодулятор подключен к выходному блоку, и генератор парафазного напряжения, введены два Т -триггера, 1

Д-триггер, элемент задержки, первый элемент И-НЕ, цепь развязки, инвертор, первый и второй ключи, усилитель с парафазным трансформаторным выходом, второй элемент И-НЕ, входы которого соответственно соединены с первым выходом генератора парафазного напряжения и инверсным выходом первого Т -триггера, а выход через инвертор соединен с R -входом 2 -триггера, инверсный н прямой выходы которого соединены с управляющими входами первого и второго ключей, С-вход соединен с выходом первого элемента

И-НЕ, первый вход которого через элемент задержки соединен с вторым выходом генератора парафазного напряжения и входом первого Т-триггера, выход которого подключен к второму входу первого элемента И-НЕ, Р -входу

))-триггера и входу второго Т-триггера, выходы которого соединены с управляющими входами модулятора и компенсатора термо-ЭДС свободного спая, прн этом управляющие входы демодулятора подключены к выходам усилителя с парафазным трансформаторным выходом, вход которого соединен с выходом первого ключа и через второй ключ подключен к общей шине устройства, а вход первого ключа через цепь развязки соединен с арямым выходом второго Т-триггера.

На фиг. 1 представлена блок-схема устройства для измерения температуры; на фиг. 2 — осциллограммы напряжений на выходах элементов.

Устройство для измерения температуры содержит термоэлектрический преобразователь t, модулятор 2, усилитель 3 переменного тока, демодулятор 4, выходной блок 5, компенсатор

6 ЭДС холодного слоя термоэлектрического преобразователя, генератор 7 парафазного напряжения, первый Т— триггер 8, второй Т-триггер 9, элементы 10 задержки, первый элемент

И-HE 11, второй элемент И-НЕ 12, инвертор 13, 3 -триггер 14, цепь развяз37 4 является в момент появления "1" на

С-входе, а уровень "О" на этом выходе появляется в момент появления

"1" íà R-входе. Однополярное напряжение с выхода триггера 9 превращается на выходе элемента 15 развязки в переменное напряжение Ч„о (фиг. 2 л ) .

Ключи 16 и 17, управляемые инверсным и прямым напряжением триггера 14, обеспечивают появление на входе усилителя 18 напряжение вида Ч„ (фиг .2м )

После усиления входного сигнала

V« на трансформаторном выходе усилителя 18 появляется напряжение V u

12

V, поступающее на управляющие входы демодулятора 4.

Напряжение на управляющих входах демодулятора гальванически развязано от усиливаемого сигнала благодаря трансформатору усилителя 18. з 11373 ки 15, первый ключ 16, второй ключ

17 и усилитель 18 с парафазным трансформаторным выходом.

Устройство работает следующим образом.

Выходной сигнал термоэлектрического преобразователя, пропорциональный разности температур рабочего и свободного спаев, через модулятор 2, преобразующий постоянное напряжение в пе- 10 ременное, поступает на инвертирующий вход усилителя 3. На неинвертирующий вход усилителя 3 поступает сигнал с выхода компенсатора 6 ЗДС холодного спая термопары, противоположной по фазе сигналу с выхода модулятора.

На выходе усилителя 3 возникает ,переменный сигнал, пропорциональный контролируемой температуре, который поступает на вход демодулятора 4.

Осциллограмма напряжения, поступающего на вход демодулятора 4, представлена на фиг 2 р (V„< вы„) ьг период в четыре раза больше периода колебаний генератора 7 парафазного напряжения. Напряжение, поступающее на управляющие входы демодулятора 4 с трансформаторного выхода усилителя

18 представлено на фиг. 2 í (V ) и фиг. 2о (V„) °

ЗО

Формирование этого управляющего напряжения происходит следующим образом.

На D-вход триггера 14 поступает напряжение V (фиг. 2 е ), образован- 35 ное от инверсии суммы напряжения V (фиг. 2 з с прямого выхода триггера 8) и напряжения VÄ (фиг. 2 е с прямого выхода генератора 7). На

R-вход триггера 14 поступает напря- 40 жение V (фиг. 2з, образованное от инверсии. напряжения V (фиг. 24), являющегося, в свою очередь, резуль- . татом инверсии напряжения Ч (фиг.2 б с инверсного выхода генератора 7) и 45 напряжения Ч+ (фиг. 2 z, с инверсного выхода триггера 8). В результате на прямом выходе триггера 9 уровень

"1" (осциллограмма Ч фиг. 2 и ) поТак как длительность управляющих сигналов демодулятора Ч и V<> меньше длительности периода сигнала V аы, т.е.усиленный сигнал термоэлектрического преобразователя на выходе усилителя выпрямляется только в течение времени установившегося значения выходного напряжения, коммутационные помехи на выходе усилителя 3 не выпрямляются фазочувствительной схемой 4 и на выходе демодулятора отсутствует смещение нуля. Значение выпрямленного напряжения демодулятора не влияет на изменение фронтов выпрямляемого напряжения, зависящее от цепей коррекции усилителя и наличия помех на вхо1це усилителя.

По сравнению с прототипом устройство имеет более высокую точность

Ф измерения, так как в нем во всем диапазоне измерения из выходного сигнала исключается нестабильность, вызванная нестабильностью смещения нуля устройства, а кроме того, это устройство не требует перед измерением установки нулевого выходного сигнала (при нулевой температуре), т.е. начальной градуировки.

1137337

g ф ° д фчр е ж qf.led

Ь б ф=фб и 4z

n bqt

ВНИИПИ Заказ 10512/30 Тираж 898 Подписное

Филыаи ШШ "Ватевт", г.Ужгород, ул.Проектная, 4