Устройство для измерения температуры

 

Изобретение относится к устройствам для измерения температуры термопреобраэователями сопротивления. Цель изобретения - повышение точности измерения, Устройство содержит термопреобразователь сопротивления 1, ключи 2,3,4, схему сравнения 5, цифреаналоговые преобразователи 6 и 7, блок управления 8, источник тока 9, операционный усилитель 10, суммирующий усилитель 1I с резистором 12 в цепи обратной связи, источник опорного напряжения 13, образцовые резисторы 14 с ключами 15, блок поиска поддиапазона измерения. 16, включающий в себя схемы И 17,18 и инвертор 19, RS-триггер 20 с сигнализатором обрыва цепи 21, управляющие триггеры 22, схемы ИЛИ 23, входные схемы И 25, шифратор поддиапазона 26, тактовые ключи 27. Введение новых -элементов и образование новых связей между элементами устройства обеспечивает оптимальный ток питания термопреобразователя в широком диапазоне измерений. 1 з.п. ф-лы. 1 ил. с S (Л N3 О5 (Х ю N

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (19) (И) »4 с 01 к 7/16

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21 ) 3815584/24-10 (22) 22. 11. 84 (46) 15. 12. 86. Вюл. ¹ 46 (72) Л. П. Логинбва и В. С, Дворников (53) 536.53(088,8) (56) Авторское свидетельство СССР № 1143996, кл. G 01 К 7/00, 1985 °

Авторское свидетельство СССР № 1242727, кл, G 01 К 7/16, 1986, (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ (57) Изобретение относится к устройствам для измерения температуры термопреобраэователями сопротивления.

Цель изобретения — повышение точности измерения, Устройство содержит термопреобраэователь сопротивления

1, ключи 2,3,4, схему сравнения 5, цифроаналоговые преобразователи 6 и

7, блок управления 8, источник тока 9, операционный усилитель 10, суммирующий усилитель ll с резистором 12 в цепи обратной связи, источник опорного напряжения !3, образцовые резисторы !4 с ключами 15, блок поиска поддиапаэона измерения. 16, включающий в себя схемы И 17,18 и инвертор 19, RS-триггер 20 с сигнализатором обрыва цепи 21, управляющие триггеры 22, схемы ИЛИ 23, вход— ные схемы И 25, шифратор подциапаэона 26> тактовые ключи 27. Введение новых элементов и образование новых связей между элементами устройства обеспечивает оптимальный ток питания термопреобразователя в широком диапазоне измерений. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

l 12

Р

Изобретение относится к температурным измерениям, а именно к устройствам для измерения температуры термопреобраэователями сопротивления.

Цель изобретения — повышение точ ности измерения путем выбора оптимального тока питания термопреобразователя в широком диапазоне измерений, На чертеже представлена схема предлагаемого устройства.

Устройство для измерения температуры содержит. термопреобразователь

1 сопротивления, первый 2, второй 3 и третий 4 ключи, схему 5 сравнения,, два цифроаналоговых преобразователя (1IAIl) 6 и 7, блок 8 управления, источник 9 тока, опер ационнъ|й усилитель

10, суммирующий усилитель 11 с.резистором l 2 в цепи обратной связи, источник 13 опорного напряжения, об- . разцовые резисторы 14 ° 1...,,14,m с дополнительными ключами 15,1,..., 15.m, блок 16 поиска поддиапаэона измерения, включающий первую 17 и вторую 18 схемы И, инвертор 19, RSтриггер 20 с сигнализатором 21 обрыва цепи, m управляющих RS-триггеров

22.1,..., 22,m (m-1) схем ИЛИ 23.1, 23,(m-l), (m-11 въгходнъгх схем

И 24. 1...,,24,(m-l) и (m-l) входных схем И 25,1...,,25,(m-l), шифратор

26 поддиапаэона и токовые ключи 27.1,, ° .,27.m, Блок 8 управления представляет собой цифровой автомат, формирую-щий последовательность управляющих импульсов в соответствии с алгоритмом работы устройства, и может быть реализован на стандартных микросхемах, Шифратор 26 поддиапазона выполнен в виде логической схемы, сигнализирующей о номере поддиапазона измерения.

Устройство работает следующим образом.

Весь диапазон измеряемых температур в зависимости от типа используемого термопреобразователя разбивается на ш поддиапазонов. Для каждого поддиапазона устанавливается опти" мальное значение измерительного тока

I; пропускаемого через термопреобраэователь сопротивления, выбираемое из условия

I < ---в---, (i=1,2...,,m) (1)

Раа

1 иакс где Р— допустимая мощность дап рассеивания;

76924

Ф Р вЂ” ° максимальное значение

1 акс сопротивления термопреобраэователя в данном поддиапазоне °

При включении устройства по сигналам с блока 8 управления ЦАП 6 устанавливается в начальное нулевое состояние, а термопреобразователь сопротивления подключается к схеме

10 сравнения через, ключ .4, !

Преобразование сигнала осуществляется в два такта. В первом такте замыкается ключ 3, при этом имеющийся на входе схемы сравнения сигнал помехи, дрейфа нуля и другие параэитные сигналы взвешиваются с помощью-.ЦАП 6, аналоговый сигнал с которого через суммирующий усилитель

11 поступает на второй вход схемы сравнения, По окончании взвешивания сигнал на выходе IIAII 6 (11„„„ 6 =11вр.) запоминается на время второго такта, Во втором такте замыкается ключ

2 и по сигналу "Пуск" осуществляется

25 поиск поддиапазона измерения, при этом триггера 20, 22,1...,,22.m устанавливаются в "0 1, все разряды

ЦАП 7 - в "1", а блок управления формирует последовательность импульсов

З0 поиска поддиапазона, Первый импульс из этой последовательности вызывает срабатывание триггера 22,1, который включает ключи 27.1 и 15.1. При этом.по цепи: источник 9 тока, ключ

35 27.1, ключ 2, термопреобразователь

1, ключ 3, операционный усилитель

10, общая шина устройства, источник

9 тока протекает ток I, величина которого удовлетворяет условию (1)

40 для первого поддиапазона.

Полученное при этом падение напряжения на термопреобразователе 1" сравнивается с напряжением

=U

45 31 цаава р ааь g o

<4 t где U — напряжение ЦАП 7, равное максимальному эначеник шкалы измерения;

U — напряжение источника

4 опорного напряжения, К„- сопротивление резистора 12 в цепи обратной связи усилителя 11;

R« - сопротивление реэисто55 "" ра 14.1, Если U v U,, то на выходе схемы сравнения "0", а на выходе инвертора 19 н входе схемы И 17 — "1" ° По

Ц аналоговый сигнал на вы=

Lion 1 ходе ЦАП 7.", R „ — сопротивление реэи;.Тора

14,п, Так как U ð,э,. =Б.„„„, а значения резисторов 12 и 14,п выбираются такими, чтобы на каждом паддиапаэоне

% выполнялось равенство Е ав.=Ц то выражение (5) нреобраэу-ется в вид:

Согласна этому выражению напряже-. ние на выходе ЦАП 7, а следовательно, и кад его являются эквивалентом измеряемой величины, из которого исключены сигналы помехи, дрейф нуля измерительной цепи и начальный уровень шкалы, чта обеспечивает высокую точность измерения, Одновременно с измерительной информацией выдается код номера поддиапазона с выхода шифратора, на входы которого подаются сигналы с выходов управляющих триггеров,, 1, Устройство для измерения тем" пературы, .содержащее термопреобразователь сопротивления, токовые выводы которого соединены с выходами первого и второго ключей, а первый потенциальный вывод подключен через третий ключ к первому входу схемы сравнения, соединенной с общей шиной устройства, второй вход которой подключен к выходу суммирующего усилителя с резистором в цепи обратной

1 связи, неинвертирующий вход которого соединен с общей шиной устройства, а инвертирующнй вход подключен к аналоговым выходам двух цифроаналоговых преобразователей, опорные входы которых соединены с выходом источника опорного напряжения, а первые управляющие входы соединены с выходом схемы сравнения, блок управления, выходы которого соединены соответственно с управляющими входами первого, второго и третьего ключей и вторыми управляющими входами цифроаналоговых преобразователей, источник тока, первый вывод которого соединен с общей шиной устройства, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности измерения путем выбора оптимального тока пидро х с

+Ц +Ц цап6 цоn т о .1э

on (5) где U — сигнал помехи (дрейфа аo.о нуля) измерительной цепи; ток питания термапреоби разователя в данном поддиапазоне;

aR„ - измеряемая величина со- M противления;

Е„ - Н вЂ” начальный уровень шкалы в данном поддиапазоне; з 1276924 4 окончании сравнения сигналов Б и U х блок управления формирует единичный импульс "Обрыв цепи", который при

U„ ) Б,- проходит через схему И 17 и включает триггер 20 с сигнализатором 21, При U « U» на выходе схемы сравнения "1", а на входе схемы 17 - "0", В этом случае импульс "Обрыв цепи" проходит через схему И 18 на блок 8 1О управления, который устанавливает

ЦАП 7 в "0", после чего в зависимости от результата сравнения ключи

27; 1 и 15.1 остаются включенными, если 5

U > U =U +U —, (3)

1(Я1 ЦОи6 О

11 т

1 и выключенными, если U„e U . При э этом второй импульс Поиск поддиапаэона" проходит через схемы И 25.1 и

23.1 и вызывает срабатывание триггера

22.1, выходной импульс которого вклю-. чает через схему И 24,1 триггер 22,2, по сигналу которого за""каются "ючи г5

27.2 и 15.2.

Если в этом случае

К „ ф о р м у л а изобретения эд цРп > 0 1»

1Ф, Я где R — опротивление резистора З0

14,2, то поиск поддиапазона на этом прекращается, ключи 27,2 и 15,2 остаются включенными. Если U < U то к э следующий импуль,с поиска проходит З через соответствующие схемы 23,24,25 и включает следующий триггер и ключи.и т.д, до последнего поддиапаэона, после чего на выбранном поддиапазоне осуществляется взвешивание 40 измеряемого сигнала с помощью ЦАП 7, на выходе которого формируется эталонное напряжение до получения равенства

1276924

Составитель В, Куликов

Техред В.Кадар Корректор М, Лемчик

Редактор А. Лежнина

Заказ 6657/33 Тираж 778 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Производственно-полиграфическое предприятие, г, Ужгород, ул, Проектная, 4 тания термопреобразователя, в него введены m токовых ключей по числу поддиапазонов измерения, шифратор поддиапазона, операционный усилитель, m образцовых резисторов, m дополнительных ключей и блок поиска поддиапаэона измерения, первый вход которого соединен с выходом схемы сравнения, второй вход соединен с первым дополнительным выходом блока управления, третий вход подключен к третьему управляющему входу второго цифроаналогового преобразователя, соединенному с третьим дополнительным выходом блока управления, m дополнительных выходов которого соединены соответственно с т управляющими входами блока поиска поддиапазона измерения, первый выход которого соединен с вторым входом блока управления, а m управляющих выходов соединены с управляющими входами шифратора поддиапазона, дополнительных ключей и токовых ключей, включен- . ных между выходами источника тока и входом первого ключа, причем дополнительные ключи включены между инвертирующим входом суммирующего усилителя и первыми выводами образцовых резисторов, вторые выводы которых подключены к источнику ополного напряжения, второй потенциальный вывод термопреобразователя соединен с инвертирующим входом операционного усилителя, неинвертирующий вход которого соединен с. общей шиной устройства, а выход подключен к входу второго ключа, 2 ° Устройство по и. 1, о т л и— ч а ю щ е е с я тем, что блок поиска поддиапазона измерения содержит

m управляющих RS-триггеров, m-1 входных и m-1 выходных схем И, m-1 схем

ИЛИ, инвертор и RS-триггер с сигналиэатором обрыва цепи термопреобраэователя, S-вход которого соединен с выходом первой схемы И, входы которой соответственно соединены с первым входом второй схемы И и выходом ин10 вертора, подкпюченного входом к второму входу второй схемы И, выход которой соединен с выходом блока поис" ка поддиапазона измерения, первый, второй и третий входы которого соот15 ветственно подключены к входам второй схемы И и R-входу RS-триггера с сигнализатором обрыва цепи, соединенному с К-входом последнего управляющего триггера и первыми вхо20 дами схем ИЛИ, вторые входы которых соединены соответственно с первыми входами выходных и выходами входных схем И, а выходы подключены к R-входам управляющих триггеров, за исключением последнего триггера, инвертирующие выходы которых подключены к вторым входам выходных схем И, выходы которых соответственно соединены с S-входами управляющих тригге30 ров, за исключением первого при этом прямые выходы управляющих триггеров соедийения с управляющими выходами блока поддиапазона измерения, „ управляющих входов которого соединены соответственно с S -входом первого управляющего триггера и первыми входами схем И, вторые входы которых соединены с вхо—

40 дon» инвертора