Устройство для измерения разности температур

 

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН

„„Я0„„1394065 (д!) 4 G 01 К 7/16, 3/08

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ 3

Фс !р

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ ССС0

00 ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ

К А BTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4039203/24-10 (22) 14.01.86 (46) 07.05.88. Бюл. М 17 (71) Львовский политехнический институт им. Ленинского комсомола (72) Буй Ван Шанг (VN) Н. Г. Ковальчук и Е. С. Полищук (SU) (53) 536 ° 3.531(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР !! 665217, кл. G 01 К 7/20, 1977.

Авторское свидетельство СССР

У 708175, кл. G 01 К 7/20, 1977. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ РАЗНОСТИ ТЕМПЕРАТУР (57) Изобретение относится к температурным измерениям. Цель изобретения— повышение точности измерения. Устройство содержит термопреобразователи

1 и 2, переключатели 3 и 4, усилители

5 и 6, источник 7 опорного напряжения, переключатели 8, 9 и !2 тактов, интеграторы 10 и 11, резистор 13, схему 14 сравнения, блок !5 управления, блок 19 индикации. Введение селектора 16, генератора 17 счетных импульсов, реверсивного счетчика !8, переключателя 20 тактов и образование новых связей между элементами устройства позволяет снизить погрешности измерения, вызванные нестабильностью параметров элементов устройства. 3 ил.

13940

10

Тп

R С„

Тп

81 R ЗС2

Изобретение относится к области т мпературных измерений, а именно к у тройствам для измерения разности т мператур с представлением результатов в цифровой форме.

Цель изобретения — повышение точности измерения путем снижения пог решностей измерения, вызванных не- . стабильностью параметров элементов устройства.

На фиг. l представлена структурная ема устройства для измерения раэноти температур; на фиг. 2 — схема лока управления; на фиг. 3 — времен- 15

>е диаграммы работы блока управлеУстройство содержит два термопребразователя 1 и 2, два двухвходовых переключателя 3 и 4, два усилителя 20

;5 и 6, первые входы которых подключены к выходам источника 7 опорного напряжения, а вторые входы соединены .с выходами переключателей 3 и 4, пер,вый переключатель 8 тактов, второй переключатель 9 тактов, первый интегратор 10, второй интегратор 11, последовательно соединенные третий переключатель 12 тактов и резистор 13, включенные параллельно конденсатору 30, первого интегратора схему 14 сравнеЭ ния, блок 15 управления, селектор 16, генератор 17 счетных. импульсов, реверсивный счетчик 18, блок 1 9 цифровой индикации и четвертый переключатель 20 тактов, включенный параллельно конденсатору второго интегратора, Блок 15 управления (фиг. 2) содержит формирователь 21 импульсов, состоящий из ограничителя 22, диф- 40 ференциатора 23 и триггера 24, два триггера 25 и 26, три дифференциатора 27 — 29, два элемента И 30 и 31 и элемент ИЛИ 32.

Вход 33 блока управления подключен к сетевому напряжению, на вход

34 должен подаваться сигнал включения устройства, управляющий вход 35 подключен к выходу схемы 14 сравнения. Выход 36 соединен с управляющи- 50 ми входами переключателей 8 и 9, выход 37 соединен с переключателем 12, выход 38 подключен к управляющим входам переключателей 3 и 4, дополнительные выходы 39 и 40 соединены с входами селектора 16, а выход 41 подключен к входу переключателя 20.

Термопреобразователи 1 и 2 должны иметь градуировочные характеристики

65 2 типа Е (0) = + (Е + Е,е- в), где

Е, Е „, Te — постоянные коэффициенты. С высокой точностью такой функци. ей описываются, например, термоэлектрические преобразователи типа ПП-l, BP-5/20.

Работа устройства происходит в четырех тактах преобразования. В первом и втором тактах переключатели 3 и 4 находятся в положении а, при этом термопреобразователь 1 подключен к усилителю 5, а термопреобразователь 2 — к усилителю 6, а в третьем и четвертом тактах — в положении б, при этом термопреобразователь 1 подключен к усилителю 6, а термопреобраэователь 2 — к усилителю 5.

В первом такте переключатели 8 и

9 замкнуты, а переключатели 12 и 20 разомкнуты. Сигналы с термопреобразователей 2 и 1 поступают соответственно на вторые входы, например, суммирующих усилителей 5 и 6, на первые входы которых поступают с источника

7 опорного напряжения сигналы, равные по величине, но противоположные по знаку постоянным, не зависящим от температуры, членам их функции преобразования. При этом на выходах усилителей формируются сигналы вида

I 82 1Т

Ue = К,U„e 136 = К,У,е, где

К „, К вЂ” коэффициенты усиления усилителей 5 и 6 соответственно; 8, 61 — температуры; U,, Т вЂ” постоянные коэффициенты преобразования термопреобвазователей. котооые постчпяют на входы интеграторов. Знак плюс перед членом 8 /Т соответствует монотонно возрастающей, а знак минус— монотонно убывающей характеристике термопреобразователя.

Выходные напряжения интеграторов

10 и ll в конце первого такта определяются выражениями

Во втором такте переключатели 8 и 9 размыкаются, а переключатель 12 замыкается, Конденсатор С разряжается через резистор В по экспоненциальному закону до напряжения U 1

Время разряда конденсатора С опре1 деляется выражением з

U >!

Т = В С,ln ф1!

39406 (2) в 8 е (1! (8) N =Л- !О (e-e) (9) KiRÇC2 > (81- к!2)

" К,В,С, т (4) 25 р Тп

hS В2 Rlc1

35 (5) ! u Т!! уф Г!

3 1 ВЭС2

1 (р! K fR3C2 р! р

К,В,С, 50 (6) Для N О

И> условие

KiiRSC2

1п

КВС, (2- el)

T (7, В момент, когда U > = U >,, происходит разряд коНденсатора С2 до нуля с по5 мощью переключателя 20.

Блок 15 управления открывает селектор 16 на время Т, За это время ! с выхода генератора !7 счетных импульсов на вычитающий вход реверсив-! ного счетчика поступает Ne импульсов, определя емых выражением (> К!КВСи Го КяС !!

KR С вЂ” T

2 (3) !

Для Н В О необходимо выполнить условие

В третьем такте положение переключателей 8, 9, 12 и 20 такое же, как в первом такте. Преобразование повторяется так же, как в первом такте.

Выходные напряжения интеграторов 10 и ll в конце такта определяются выражениями

К1!e" U =KUе61!т !! +glg И 40

В, 1 Р 92 1 т

Преобразование в четвертом такте происходит так же, как и во втором такте. Количество импульсов, посту- . пивших на суммирукрций вход реверсив45 ного счетчика l8 эа время четвертого такта, определяется выражением необходимо выполнить

55 учитывая число импульсов, поступивших на входы счетчика 18, в конце четвертого такта имеем число импульсов И, показываемое на цифровом табло блока !9 цифрового отсчета:

Выбирая, = 10", где n = оВ2С

= О, 1, 2,..., получаем

Как видно из выражения (9) показания устройства N не зависят от погрешностей резисторов R 1 и В, кон" денсатора С, коэффициентов усиления

К1 и К2 усилителей и нелинейности интеграторов.

Блок управления работает следующим образом, На вход 33 поступает сетевое напряжение. Проходя через ограничи11 тель 22 и дифференциатор 23, оно преобразуется в последовательность импульсов Ug (фиг. 3), частота которых равна частоте сетевого напряжения, При- подаче импульса включения устройства- на вход 33 в момент времени (фиг. 3) триггер 26 устанавливается в исходное состояние, при этом на выходах 38 и 36 устанавливаются логические нули, а на выходе 37 - состояние логической единицы, Два последовательных импульса с дифференциатора 23 формируют на выходе 36 первый прямоугольный импульс длительностью 20 мс. Одновременно в момент времени t на выходе

38 триггера 25 устанавливается состояние логической единицы. В момент времени t2 íà S-вход триггера 26 поступает импульс, устанавливающий его в состояние "1". В момент 1 из— менения состояния схемы 14 сравнения триггер 26 устанавливается в состояние "0". В результате совпадения выходных импульсов от триггеров 26 и 25 получается положительный прямоугольный импульс, который открывает селектор 16 и разрешает поступление тактовых импульсов от генератора 17 на вычитающий вход счетчика IS. В момент времени t образующийся им1394065 пульс на выходе дифференциатора 29 перебрасывает триггер 24 в исходное состояние.

При появлении следующих двух импульсов в моменты времени t. и tz на выходе 36 получается второй прямоугольный импульс длительностью 20 мс, Одновременно в момент времени триггер, 25 меняет свое состояние, а 10

s моменты t и t, благодаря измене: нию состояния триггера 24 и схемы 14

1 сравнения, на выходе триггера 26 по; является второй прямоугольный им пульс. В результате совпадения им, пульсов с выходов триггеров 25 и 26 на выходе 40 элемента 31 формируется, положительный прямоугольный импульс, который открывает селектор 16 и разрешает поступление тактовых импуль- 20 сов на суммирующий вход счетчика 18.

В момент времени tg цикл измерения заканчивается. Новый цикл измереl ния начинается после подачи следующего импульса запуска., 25

Формула изобретения

Устройство для измерения разности температур, содержащее два термопреобраэователя, два усилителя, первые 30 входы которых соединены с выходами источника опорного напряжения, а выходы соответственно через первый и второй переключатели тактов подключены к входам первого и второго ин- 35 теграторов, параллельно конденсаторам которых включены соответственно последовательно соединенные резистор с третьим переключателем и четвертый переключатель, а выходы интеграторов соединены с входами схемы сравнения, блок управления, управляющие выходы которого соединены с управляющими входами переключателей тактов, генератор счетных импульсов и блок цифрового отсчета, о т л и ч а ю щ е— е с я тем, что, с целью повышения точности измерения, в него введены реверсивный счетчик импульсов, селектор и два двухвходовых переключателя, управляющие входы которых соединены с блоком управления, выходы подключены соответственно к вторым входам первого и второго усилителей, а первые входы подключены соответственно к выходам первого и второго термопреобразователей, соединенным соответственно с вторыми входами второго и первого двухвходовых переключателей, при этом вход селектора соединен с выходом генератора счетных импульсов, выходы селектора подключены к суммирующему входу и вычитающему входу реверсивного счетчика, соединенному с блоком цифрового отсчета, а управляющие входы соединены с дополнительными выходами блока управления, управляющий вход которого соединен с выходом схемы сравнения.

1394065

Вх

Выхз7 !

Ь.$ в.л

1 у О!

ВькЗ9

Вэк 40

Составитель В. Куликов

Редактор Н. Тупица Техред И.Дидык Корректор Г. Решетник

Заказ 2211/38 Тираж 607 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

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

0P !

1 ! йв tr

1!

1 йд

I !

М ! ! !