Устройство для измерения температуры

 

Изобретение относится к устройствам для измерения температуры. Устройство содержит постоянные резисторы 1-6 и терморезистор 7, образующие четырехплечий измерительный мост 8, к которому подсоединены входы ключей 9-14, аналого-цифровой преобразователь 15, генератор 16 тактовых импульсов , счетчик 17, буферный усилитель 18, интегратор 19, ключ 21, ком-: паратор 22, логическую схему 23 и задатчик 24. Введение новых элементов и образование новых связей между элементами устройства позволяет повысить точность измерения температуры с применением резистивных преобразователей , имеющих нелинейную характеристику . 1 ил. g

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК по 4 С 01 К 7/24

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВТОРСКОМ,Ф СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3819517/24-10 (22) 04.12.84 (46) 30.07.86. Вюл. У 28 (71) Уфимский нефтяной институт (72) Н. А. Хлесткин, Л. Н. Латьппев и В. С. Гриб (53) 536.53(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

Ф 428230, кл. G Ol К 7/00, 1972.

Авторское свидетельство СССР

У 1000787, кл. G Ol К 7/24, 1982. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ (57) Изобретение относится к устройствам для измерения температуры. Уст„,Я0„„1247683 А 1 ройство содержит постоянные резисторы 1-6 и терморезистор 7, образующие четырехплечий измерительный мост 8, к которому подсоединены входы ключей

9-14 аналого-цифровой преобразователь 15, генератор 16 тактовых импульсов, счетчик 17, буферный усилитель 18, интегратор 19, ключ 21, комт паратор 22, логическую схему 23 и . задатчик 24. Введение новых элементов и образование новых связей между элементами устройства позволяет повысить точность измерения температуры с применением резистивных преобразователей, имеющих нелинейную характеристику. 1 ил.

Зо

1, 4О В момент времени t3 задатчик 24 подает на вход схемы 23 сигнал переключения ключей. Ключи 11 и 12 размыкаются, и на вход АЦП подается напряжение U через замкнутые ключи 13 и

45 14. Напряжение на выходе интегратора начинает убывать по линейному закону

С

t3

R С (К П + Бсм) и . (5) з

Когда оно уменьшается до нуля, АЦП вновь становится на компенсацию. Во время замкнутого состояния ключей 13 и 14 в счетчике 17 зафиксирован код

55 Nx = Т„ fo. (6)

Отсюда

3U+U<

Т вЂ” Т к U U o

2 (7) 1 1247

Изобретение относится к устройствам для измерения температуры с применением резистивных преобразователей, имеющих нелинейную характеристику. 5

Целью изобретения является повышение точности измерения.

На чертеже показана схема устройства для измерения температуры.

Устройство содержит постоянные ре- 1О зисторы 1 — 6 и терморезистор 7, образующие четырехплечий измерительный мост 8. При этом первый дополнительный резистор 4 включен последовательно с резистором-«5 плеча, противополож-15 ного плечу с терморезистором 7, второй 2 и третий 1 дополнительные резисторы включены последовательно с резистором 3 плеча, смежного с терморезистором 7, имеющим характеристику 20 вида

Rg=R (1+At † ), (1) где R — сопротивление терморезистоо о ра при 0 С;

А и  — постоянные коэффициенты; 25

t — измеряемая температура.

Значения сопротивлений резисторов

1 — 6 выбираются из соотношений:

+R +K =R +R =R =R ° (2) г з 4 К Ь о о 4 э о з о где m u n — нормирующие коэффициенты.

К измерительному мосту 8 подсоединены входы ключей 9-14. Выходы первого 11, второго 13 и третьего 9 ключей соединены с первым входом аналого-цифрового преобразователя (АЦП)двухтактного интегрирования, а выходы четвертого 10, пятого 14 и шестого 12 ключей соединены с вторым входом АЦП. Выход генератора 16 тактовых импульсов связан с счетным входом счетчика 17 и тактовым входом

АЦП 15. Управляющий вход счетчика 17 связан с первым выходом АЦП 15 и управляющими входами ключей 13 и 14.

Второй выход АЦП 15 связан с управляющими входами ключей 11 и 12, а третий его выход — с управляющими входами ключей 9 и 10. АЦП 15 двухтактного интегрирования содержит буферный усилитель 18, входы которого являются входами преобразователя а выход подключен к первому входу интегратора 19, к второму входу которого подключены конденсатор 20 и через седьмой ключ 21 выход компаратора 22, связанный с входом логической схемы 25 управления, выходы ко683 2 торой являются выходами АЦП 15, причем третий из них связан с управляющим входом ключа 21. Вход логической схемы 23 связан с выходом эадатчика

24 интервалов времени, вход которого является тактовым входом АЦП 15.

Выход интегратора 19 подключен к входу компаратора 22, другой вход которого подключен к общей шине устройства.

Устройство работает следующим образом.

В исходном состоянии логическая схема 23 управления подает сигнал на замыкание ключей 9 и 10, а также клюключа 21 в АЦП. В этот момент времени t„ напряжение смещения операционных усилителей Бс и выходное напряжение U, измерительной цепи запоминается на конденсаторе 20. Величина этого напряжения равна ск К 11 + си> (3) где К вЂ” коэффициент усиления буферного усилителя 18.

В момент времени t с задатчика

24 на вход схемы 23 поступает сигнал длительностью То . Ключи 9, 10 и 21 отключаются, и вход АЦП посредством ключей 11 и 12: подключается к измерительной диагонали моста. Напряжение

hU с измерительной диагонали моста, усиленное усилителем 18 и поданное 1 на интегратор 19, изменяется на его выходе по закону

Ц»= — — — 1 (K bU U ) ° dt +

R"Ñ см

+ -- — (К U +U ) at. (4)

R С

1 см

1 24768 >

15

Формула изобретения

Редактор Л. Веселовская

Заказ 4113/39 Тираж 778

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Подписное

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Как видно из полученного выражения, АЦП имеет нелинейность характеристики> пригодную для линеаризации характеристики термосопротивления с падающим участком.

Выразив напряжения U ь Б и U, через сопротивления плеч моста, получим

aR+ aR m

Тк 2 и R — -R То (8)

О где Ь К вЂ” приращение сопротивления термодатчика.

Учитывая, что N,=Ò f запишем В 4Rm к 2К n — ЬК m о

Анализ полученной зависимости показывает, что она может совпадать с аппроксимирующей ее прямой N =a t в к к промежуточных точках (At< -Bt„) (1+в) к 2 n-(At -Bt ) .ш о (At> — В t,) (1+ш) 2 " (10)

2 и-(А t -Bt ) m где N u N — код в счетчике в едикк z ницах измерения тем- 25 пературы для соответствующих точек середины и конца аппроксимации; и е — значение температуры середины и конца интервала аппроксимации;

N — емкость счетчика инО тервалов времени.

Устройство для измерения темпера40 туры, содержащее четырехплечий измерительный мост с терморезистором, первый ключ, вход которого подключен к вершине моста, выход связан с первым входом аналого-цифрового преобразователя двухтактного интегрирования, а управляющий вход с вторым выходом аналого-цифрового преобразователя, второй ключ, вход которого подключен к нулевой точке диагонали питания моста, выход связан с выходом первого ключа, а управляющий вход с первым выходом аналого-цифрового преобразователя, третий ключ, счетчик, управляющий вход которого соединен с первым выходом аналого-цифрового преобразователя, и генератор тактовых импульсов, выход которого сое— динен со счетным входом счетчика и тактовым входом аналого-цифрового преобразователя, о т л и ч а ю щ е— е с я тем, что, с целью повышения точности измерения, в него введены четвертый, пятый и шестой ключи, а также дополнительные резисторы, первый из которых включен последовательно с резистором плеча, противоположного плечу с терморезистором, и соединен с входом третьего ключа, выходом связанного с выходами первого и второго ключей, а второй и третий дополнительные резисторы включены последовательно с резистором плеча, смежного с терморезистором, точки их включения соединены с входами четвертого, пятого и шестого ключей, выходы которых соединены с вторым входом аналого-цифрового преобразователя, управляющие входы шестого и первого ключей соединены между собой, управляющие входы третьего и четвертого ключей соединены с третьим выходом аналого-цифрового преобразователя, а управляющие входы пятого и второго ключей также соединены между собой.

Составитель Н. Макаров

Техред М.Xîäàíè÷ Корректор Г. Решетник