Цифровой измеритель температуры

 

Изобретение относится к цифровой термометрии и позволяет повысить точность измерения при работе с различными типами термопреобразователей сопротивления. Напряжение с выхода источника напряжения 8 поступает через резисторы 1.N, многополюсный переключатель 2 на вход операционного усилителя 5 с многополюсным переключателем 4 и резисторами 3.N, 7 в цепях обратной связи. С помощью переключателей 2, 4 изменяется величина тока, протекающего через термопреобразователь сопротивления (ТС) 11. Сигнал с ТС 11 поступает через дифференциальный усилитель 12 на второй вход сумматора 13, первый вход которого подключен к выходу масштабного преобразователя 9. Аналого-цифровой преобразователь 14 формирует код, пропорциональный температуре ТС 11. 1 ил.

СО103 СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„„SU„„1578517

А1 (g))g G 01 K 7/16.

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н А BTGPCKGMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4483240/24-10 (22) 19.09.88 (46) 15.07.90. Бюл. У 26 (71) Специальное конструкторское бюро "Электротермометрия" Луцкого производственного объединения "Электротермометрия и Львовский политехнический институт (72) Н,И.Грибок, В.И.Зорий, С.А.Савенко, Ю.В.Сасин, Б.И.Стаднык, Я.А.Пастернак, Э.М.Гашпар и В.М.Скоропад (53) 536.531(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

У 1204968, кл. С 01 К 7/16, 1984.

White D.R. The linearisation of

resistance termometers, — J. Phys.

Е. Sci. Instrum. V. 17, 1984, р. 383. (54) ЦИФРОВОЙ ИЗМЕРИТЕЛЬ ТЕМПЕРАТУРЫ (57) Изобретение относится к цифровой

2 термометрии и позволяет повысить точность измерения при работе с различными типами термопреобразователей сопротивления. Напряжение с выхода источника 8 напряжения поступает через резисторы 1.п, многополюсный переключатель 2 на вход операционного усилителя 5 с многополюсным переключателем 4 и резисторами З.п, 7 в цепях обратной связи. С помощью переключателей 2, 4 изменяется величина тока, протекающего через термопреобразователь сопротивления (TC)

11. Сигнал с ТС 11 поступает через дифференциальный усилитель 12 на второй вход сумматора 13, первый вход которого подключен к выходу масштабно- Е го преобразователя 9. Аналого-цифровой преобразователь 14 формирует код, пропорциональный температуре ТС 11.

1 ил.

1578517

Изобретение относится к цифровой термометрии и может быть использовано при измерении температуры при помощи портативных цифровых измерителей температуры с автономным питанием в ком5 плекте с- платиновыми терморезистивными преобразователями.

Цель изобретения — повышение точности измерения при работе с различными типами термопреобразователей сопротивления.

На чертеже изображена функциональ ная схема цифрового измерителя тем-. пературы. 15

Цифроной измеритель температуры содержит и резисторов 1.1-1 п, первый многополюсный переключатель 2, и резисторов 3.1-3.п, второй многополюсный переключатель 4, операцион- 2О ный усилитель 5, первый 6 и второй 7 резисторы, источник 8 напряжения, первый 9 и второй 10 масштабные преобразователи, терморезистивный преобразователь (ТС) 11, дифференциальный усилитель 12, сумматор 13 и аналого-цифровой преобразователь 14.

Цифровой измеритель работает следующим образом.

Напряжение с выхода источника 8 поступает на резисторы 1.1-1.п и на масштабные преобразователи 9 и 10, коэффициенты передачи которых соответственно равны К9 и К10. Согласно

ГОСТ 6651-84, отечественной промышленностью выпускаются платиновые термопреобразователи сопротивления, о в которых сопротивления при О С соответственно равны R o,= 5 . Ом; Roe=

10 Ом; R = 50 Ом Ro<= 100 Ом, R = 500 Ом и т.д. Поскольку функции

os

-преобразования платинового термопреобразователя сопротивления (ТС) записывается в ниде К(8) = К 1(0) (1 +

+о(e — p9 g то со сменой значения

R:(0) в и раз изменяется сопротивление RÄ(e) = пК(0) (1 + ae - р8 ), где

R - значение начального сопротино о ления платинового ТС при О С с наи меньшим сопротивлением, п = 1,2,3, 50

° ° ° и а

При работе с ТС с градуировкой вида R (6) = R(0) (1 + o|8 — рф)посредством двухполюсных переключателей

2 и 4 в измерительную цепь включаются сопротивления 1.1 и 3.1. Значение тока, протекающего через ТС.11 определяют из уравнения

Uo ZР. R(0)

I = — + — — —— (1)

R К где I — значение тока;

p — коэффициент передачи дифференциального усилителя 12, . Б — сопротивление резистора 1.1;

По — напряжение источника 8 напряжения..

Напряжение на ТС 11 равно

U R(e)

v(8)

R,„- р R(6)

На выходе дифференциального усилителя 12, учитывая инверсию полярности, напряжение равно (2) I

Uo Р R(8)

U (3)

„- /ь R(e)

Функцию передачи аналого-цифрового преобразователя 14 определяют из урав- нения

Я = К

КДНП у (4) Э о К9 (5)

Показания аналого-цифрового преобразователя 14 равны

Коляд Ux

Uîï

К1з КЛУ1 Л R(8) (6)

К, (К,„- р,.R(8) где К вЂ” коэффициент передачи сумма13 тора 13, При О = 0 С показания Н должны быть равны нулю, поэтому

R(10) .p R(0) и

=ОилиК

R« - а К(0) 1О RÄ -р R(0)

Выбором значения р, К, Х„„„ и

К обеспечивается прямопропорциональ9 ная зависимость показаний Н от температуры 8.

При построении портативных термометров в комлект входят платиновые

ТС с разными номинальными сопротивлениями R (О). Они отличаются диапа1 зоном измерения температуры, чувствительностью, инерционностью. При этом целесообразно при переходе от .ТС и где U — напряжение на информационх ном входе;

Uoq — напряжение на опорном входе.

Напряжения на выходах масштабных преобразователей 9 и 10 соответственно равны

15785

ТС вносить минимальные изменения в электронную часть прибора. С изменением сопротивления ТС в п раз выражение (6) принимает вид

К,э K gn (P n R(e)

N — К (7)

К (R,„- рп R(e) " /

Составитель В.Куликов

Техред Л,Сердюкова Корректор О.Ципле

Редактор А.Ревин

Заказ 1908 Тираж 516 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", r.Óæãîðoä, ул. Гагарина, 101

Если взять значение сопротивления В1ь R<» To выражени 7 рав 10 но выражению (6).

Таким образом, при переходе от

ТС с сопротивлением R(g) = R(0)(1 +

+a(6 — p6 к ТС с сопротивлением

К,(9) = nR(0) (1 + a 8- р8 необходимо изменить значение сопротивления R„ на сопротивление nR,„. Это свойство и реализовано в предлагаемом измерителе, в котором на операционном усилителе 5, реэис горах 6 и 7 и комму- 20 тируемых резисторах 1.1-1,п и 3.1

З.п собран дифференциальный генератор тока, причем Ran= nR», При работе термометра с градуировкой R„(e) к дифференциальному генератору тока подключают посредством многополюсных переключателей 2 и 4 резисторы 1.п и З.п с сопротивлением пК,и пВ,.

Остальные узлы измерителя остаются без изменений.

Формула и з обретения

Цифровой измеритель температуры, содержащий первый и второй масштаб,ные преобразователи, термопреобразователь сопротивления, аналого-циф ровой преобразователь, четыре резистора, операционный усилитель и источник опорного напряжения, выход которо-

;го подключен к первому выводу первого резистора и к первым выводам первого и второго масштабных преобразователей, вторые выводы которых связаны с Общей шиной соединенной с первым токо- 4> вым выводом термопреобразавателя сопротивления и инвертирующим опорным входом аналого-цифрового преобразова17 6 теля, неинвертирующий опорный вход которого соединен с выходом первого масштабного преобразователя, при этом неинвертирующий вход операционного усилителя соединен с вторым токовым выводом термопреобраэователя сопротивления и первым выводом второго резистора, инвертирующий вход которого связан с вторым выводом третьего резистора и с первым выводом четвертого резистора, второй вывод которого подключен к выходу операционного усилителя, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерения при работе с различными термопреобраэователями сопротивления, в него введены сумматор, две группы резисторов, два многополюсных переключателя и дифференциальный усилитель, инвертирующий и неинвертирующий входы которого соединены с соответствующими потенциальными выводами термопреобраэователя сопротивления, а выход подключен к первому выводу третьего резистора и второму входу сумматора, первый вход которого соединен с выходом второго масштабного преобразователя, а выход подключен к инвертирующему сигнальному входу аналого-цифрового преобразователя, неинвертирующий сигнальный вход которого связан с общей шиной, первые выводы первой группы резисторов подключены к первому выводу первого резистора, второй вывод которого и вторые выводы первой группы резисторов соединены с соответствующими входами первого многополюсного переключателя, выход которого связан с неинвертирующим входом операционного усилителя и с первыми выводами второй группы резисторов, вторые выводы которых . и второй вывод второго резистора под ключены к соответствующим входам второго многополюсного переключателя, выход которого соединен с выходом операционного усилителя.