Цифровой измеритель температуры

 

Изобретение относится к термометрии и позволяет повысить точность измерения при одновременном упрощении устройства . Термопреобразователь 8 сопротивления (ТС) включен по четырехпроводной схеме. Операционный усилитель 1, транзистор 3 и источник 4 напряжения образуют стабилизатор тока, протекающего через ТС 8. На образцовом резисторе 6 образуется падение напряжения , используемое в качестве опорного для аналого-цифрового преобразователя (АЦП) 13. На выходе АЦП поступает падение напряжения с ТС 8, на выходе АЦП образуется код, пропорциональный изме ряемои температуре. Результат измерения индуцируется на цифровом отсчетном устройстве 14 Результирующая погреш ность измерения зависит только от погрешности преобразования АЦП и резисторов 5 и 6. 1 ил Ё О ю ю VI XI ю

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕCKVIX

РЕСПУБЛИК

<з1т5 6 01 К 1 /16

ГОСУДАРСТВЕ ННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4645575/10 (22) 03.02.89 (46) 23.01.91 Бюл МЗ (72) B.Á.Çäåá, P.Н.Огирко, В,A Яцук, В.B,Ïðîöåíêî, С.Г.Чуркаев и Н.А,Ковалев (53) 536.53 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

М1267171, кл.G 01 К 7/16. 1986.

Авторское свидетельство СССР

М1191754, кл. G 01 К 7/16, 1986. (54) ЦИФРОВОЙ ИЗМЕРИТЕЛЬ ТЕМПЕРАТУРЫ (57) Изобретение относится к термометрии и позволяет повысить точность измерения при одновременном упрощении устройства, Термопреобразователь 8

„„SU „„1622779 А1 сопротивления (ТС) включен по четырехпроводной схеме. Операционный усилитель 1, транзистор 3 и источник 4 напряжения образуют стабилизатор тока, протекающего через ТС 8. На образцовом резис;оре 6 образуется падение напряжения, используемое в качестве опорного для аналого-цифрового преобразователя (АЦП) 13. На выходе АЦП поступает падение напряжения с ТС 8, на выходе АЦП образуется rîä, пропорциональный измеряемой температуре, Результат измерения индуцируется на цифровом отсчетном устроистве 14. Результирующая погреш ность измерения зависит только от погрешности преобразования АЦП и резисторов 5 и 6. 1 ил.

0 )

М

V

1622779

Изобретение относится к температурным измерениям и может быть использовано при построении цифровых портативных измерителей температуры, работающих в комплекте с термопреобразователями со- 5 противления.

Целью изобретения является повышение точности измерения при одновременном упрощении устройства.

На чертеже приведена блок-схема портативного цифрового измерителя температуры.

Измеритель температуры содержит первый и второй операционные усилители 1

15 и 2, транзистор 3, источник 4 нестабилиэированного напряжения, первый и второй образцовые резисторы 5 и 6, дополнительный резистор 7, термопреобразователь сопротивления (ТС) 8 с парой токовых (9 и 10) и парой потенциальных (11 и 12) выводов, а на лого-цифра вой и реоб раз овател ь (АЦП)

13, цифровое отсчетное устройство 14.

Устройство работает следующим образом.

ТС 8 помещают в среду с измеряемой температурой.

Значение тока le, протекающего через

ТС, равно (при условии, что коэффициент передачи первого операционного усилителя намного больше единицы)

Ie = — ——

Ел 1 fcq 1

R>+Rtq+R 1+ТАЯ 35

1 где Ep — значение напряжения источника питания положительной полярности;, — напряжение смещения операционного усилителя 1;

Rpi, RN, Rd — сопротивления резисторов соответственно 5, 6 и 7;

Р— коэффициент передачи тока транзистора 3.

Потенциал неинвертирующего входа (а значит и инвертирующего входа) усилителя

2 равен Ь + le Rpl (1 + р ) .

Поскольку падение напряжения на ТС равно leRe,òî потенциал Ог второго входа

АЦП равен и - -leRe + IeRp) (1 + p) + fc) + 4, 1

55 где R в =- Rp (1+ a6) — сопротивление TC при измеряемой температуре 0;

Rp — начальное значение сопротивления ТС при 0=-0 С; а — температурный коэффициент сопротивления ТС;

1д — напряжение смещения усилителя 2.

Потенциал первого входа U> АЦП 13 равен fcq. Тогда входное напряжение Ux АЦП 13 равно разности потенциала входов АЦП 13

Ux = U2 — U1 = -le(R е — Ro>) + р Roi + fcz ! в (2)

Таким образом,усилитель 1, транзистор

3 и источник 4 напряжения образуют стабилизатор тока le и поэтому нет необходимости в стабилизации напряжения источника

4. Посредством усилителя 2 производят вычитание падений напряжения на TC Re и на сопротивлении Rpi. Если выполнить условие R, =- Rp1 то напряжение Ux будет равно

U, = -le R ea 0 + fcg + -р- R p) ! в (3)

На сопротивлении Rg резистора 6 получают падение напряжения Urp, используемое в качестве опорного для АЦП

13

UN = I„R N (4)

Результат измерения Nx может быть записан в виде

N = 1000а- — О, Rg (5)

Таким образом,результирующая погрешность измерения практически зависит только от погрешностей АЦП и резисторов 5 и 6.

Формула изобретения

Цифровой измеритель температуры, содержащий два образцовых резистора, термопреобразователь сопротивления с двумя

Ф токовыми и двумя потенциальными выводами, аналого-цифровой преобразователь, выходами подключенный к входам цифрового отсчетного устройства, и источник питания,отл ич а ю щийся тем,что,c целью повышения точности измерителя при одновременном его упрощении, в него введены два операционных усилителя, источник нестабилизированного напряжения, транзистор и дополнительный резистор, причем неинвертирующий вход первого операционного усилителя соединен с общей шиной измерителя, инвертирующий вход подключен к точке соединения змиттера транзистора и первого входа аналого-цифрового преобразователя, второй вход которо о через термопреобразователь сопротивления и источник нестабилиэированного напряжения подключен к коллектору транзистора. база которогб соединена с выходом первого операционного усилителя, а эмит1622779

Составитель Г.Воробьева

Редактор Е.Дормидонтова Техред Э.Цаплюк Корректор Л,Алексеенко

Заказ 146/91 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 тер через цепочку из первого и второго образцовых резисторов и дополнительный резистор подключен к источнику питания измерителя, третий вход аналого-цифрового преобразователя подключен к входу второго операционного усилителя и к точке соединения первого и второго образцовых резисторов, а четвертый вход подключен к точке соединения второго образцового L1 дополнительного резисторов, инвертируюц1ий вход и выход второго операционного

5 усилителя подключены к потенциальным выводам термопреобраэователя сопротивления.