Устройство для измерения температуры

 

Изобретение касается температурных измерений и является дополнительным к авт. св. N 1249348. Целью изобретения является повышение точности измерения при работе с термопреобразователями сопротивления (ТС) с нелинейными характеристиками. ТС 1 с помощью проводов 2,3,4 линии связи и эталонный резистор 5 подключены к источнику тока, образованному источником 7 опорного напряжения, резистором 8 смещения и операционным усилителем 6. Третий резистор 15, включенный между выходом второго операционного усилителя 13 и инвертирующим входом первого операционного усилителя 6, обеспечивает линеаризацию характеристики ТС 1. 2 ил.

союз соВетских соцИАлистических

РЕСПУБЛИК

А2

0% 01) ц 4 С 01 К 7/16

ОЛИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ пО изОБРетениям и ОтнРытиям

ПРИ ГКНТ СССР

1 (6 «1) 1249348 (21) 4349421/24-10 (22) 24.12.87 (46) 15.08.89. Бюл..и 30 (71) Специальное конструкторское бюро приборостроения, средств автоматизации и систем управления (72) Н.И. Коровин и А.Н. Глазков (53) 536.531(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

У 1249348, кл. G 01 К 7/16,- 1986. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ (57) Изобретение касается температурных измерений и является дополнитель2 ным к авт. св. Ф 1249348. Целью изобретения является повышение точности измерения при работе с термопреобразователями сопротивления (ТС) с нелинейнь1ми характеристиками. ТС 1 с помощью проводов 2, 3, 4 линии свяэи и эталонный резистор 5 подключены к источнику тока, образованному источником 7 опорного напряжения, резистором 8 смещения и операционным усилителем 6. Третий резистор 15, включенный между выходом второго операционного усилителя 13 и инвертирующим входом первого операционного усилителя 6, обеспечивает линеаризацию характеристики ТС 1. 2 ил.

1500862 4 ключить в соответствии со схемой на фиг. 2. Положительную обратную связь применяют, напрймер, для платиновых термометров сопротивления (ТС), а отрицательную обратную связь — для никелевых ТС. Для конкретности дальнейшие рассуждения и расчеты будет проводить применительно к платиновым

IP ТС по фиг. 1.

Передаточная характеристика устройства имеет вид:

I5» x K

1 — — (R-R )

<5 (2) Изобретение относится к температурным измерениям, а именно устройствам измерения температуры, работающим совместно с термопреобраэо вателями сопротивления, и является усовершенствованием устройства по авт. св. N - 1249348.

Цель изобретения — повышение точ ности измерения температуры при работе с термопреобразователями сопротивления с нелинейными характеристиками.

ha фиг. 1 и фиг. 2 приведены схе мы устройства для термопреобразователей сопротивления с выпуклыми (верх-низ) номинальными статическими характеристиками преобразования соответственно.

Устройство содержит термопреобра- 20 зователь ) сопротивления, подключенный к остальным элементам устройства, например, с помощью трехпроводной линии связи с проводами 2-4, эталонный резистор 5, первый операционный усилитель 6, источник 7 опорного напряжения, резистор 8 смещения, резистивный делитель напряжения на резисторах 9 и 10, переменный резистор

11, первый резистор 12, включенный в цепь обратной связи второго опеI рационного усилителя 13, второй резистор 14, третий резистор 15. Элементы 1 и 5 образуют в целом термо— чувствительный полумост. 35

Устройство работает следующим образом.

Линеаризация выходной характерис,тики термопреобразователя сопротив- 40 ления осуществляется изменением тока через термопреобразователь сопротивления так, чтобы соответственно увеличить или уменьшить коэффициент передачи (чувствительность) полумосто- 45 вой схемы на элементах 1-8. Это достигается включением третьего резистора 15 между инвертирующим входом первого операционного усилителя 6 и выходом второго операционного усилителя 13. При этом для организации положительной обратной связи по току термопреобразователь сопротивления I и эталонный резистор 5 необходимо подключить в соответствии со схемой, изображенной на фиг. 1, а для органиэации отрицательной обратной связи термопреобразоватсль сопротивления 1 и эталонный резистор 5 необходимо подM где K=l+—

I+24

R R — сопротивления термопре(Ф образователя сопротивл»ния 1 и эталонного резистора 5;

R К вЂ” сопротивления резисто8 - <5 ров 8 и 15

V — напряжение источника

o<< опорного напряжения;

M= — ; = — —, (R =R,R =R );

R< к«

R R 9

8 9

R, R., R К, — сопротивление

9

12.

Выражение (!) можно преобразовать к виду: — — (R< 5) к к (5 К

1-- — (R-R ) 5

Пренебрегая вторым членом полученного выражения, получим:

К ЬК+ — Kg R) (3) ьых К„ Р, где Ь К=К < -К5.

Для определения оптимальных значений коэффициента,К и резистора 15 необходимо в (3) вместо R„ ïîäñòàвить зависимость сопротивления от температуры используемого плативного термопреобразователя сопротивления согласно его номинальной статической характеристике по ГОСТ 665!в

84, Интерполяционное уравнение платинового термометра сопротивления для диапазона температур от 0 до

600 С при V< =1,3910 имеет .вид:

° o ° г1,! = I+At-Bt: (4) ! 500862

К вЂ” (R -К )

R!! вь!к

1+ — (К =R5)

<5

Знак плюс в знаменателе свиде-. тельствует об отрицательной обратной связи.

Формул а изобретения

Составитель В. Куликов

Редактор И, Сегляник Техред М.Ходанич Корректор Л, Бескид

Заказ 4854/35 Тираж 573 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г.Ужгород, ул. Гагарина, 1О! где А=3, 96847 10 С

5 847 !О- то С

Зэвисимость сопротивления от температуры определяется выражением

R,==(!+At-B t ) R,, (5) где R — сопротивление платинового о о

ТС при 0 С.

Подставив выражение (5) в равенство (3) с учетом К5=К, получим:

V,,=K R А t+(— R А- — )t

Ч К В

Вь:у К А в (5

K з K В 4

-2 — R Bt + — R t о, R oA (6) <5 <5

Погрешность от нелинейности определяется коэффициентами членов с аргументом во второй, третьей и четвертой степенях. Если линеаризацию ТС проводить, ограничиваясь членом вто-!

К рого порядка, то иэ условия — R,АВ <5 . — =О, найдем ориентировочное значение первого приближения, К В 5 847 10

° %

К, RoA 100 (3,96847 . 10 з)

=3,7 10 Ом

Минимизация погрешности от нелинейности с учетом членов более высокого порядка может быть проведена как известными теоретическими методами, так и экспериментальным подбором относительно найденного базового значения, Э

К

Варьируя отношением —, влияние

R, членов третьего и четвертого порядков в (6) можно уменьшить примерно в

9 раз.

К

При 4, 38 ° 10 погрешность нелинейности в диапазоне температур (0-600) С не превысит 1,1 С, что соответствует уменьшению нелинейности характеристики ТС примерно в 50 раэ.

Для схемы на фиг. 2 передаточная характеристика устройства будет

l5 иметь вид:

Устройство для измерения температуры по авт. св, !1- 1249348, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности измерения, 30 в него введен третий резистор, включенный между инвертирующим входом первого операционного усилителя и выходом второго операционного усилителя,