Устройство для измерения разности температур
Изобретение относится к термометрии и позволяет повысить точность измерения разности температур Ток от источника 4 тока протекает через последовательно соединенные термопреобразователи 1 и 2 сопротивления . Выходной сигнал первого термопреобразователя сопротивления 1 поступает на первый вход измерительного усилителя 14. Выходной сигнал второго термопрёобразователя 2 сопротивления усиливается операционным усилителем 11 и поступает на второй вход измерительного усилителя 14, на выходе которого образуется сигнал, пропорциональный разности, температур. 1 ил.
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК
„„SU „„1695150 А1 (я)5 G 01 К 7/20
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ
ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ
ПРИ ГКНТ СССР с
I -:
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (57) Изобретение относится к термометрии и позволяет повысить точность измерения разности температур. Ток от источника 4 тока протекает через последовательно соединенные термопреобраэователи 1 и 2 сопоотивления. Выходной сигнал первого термопреобразователя сопротивления 1 поступает на первый вход измерительного усилителя 14, Выходной сигнал второго термопреобразователя 2 сопротивления усиливается операционным усилителем 11 и поступает на второй вход измерительного усилителя 14, на выходе которого образуется сигнал, пропорциональный разности температур. 1 ил. (21) 4715111/10 (22) 28.04,89 (46) 30.11.91. Бюл. М 44 (71) Специальное конструкторское бюро по приборостроению и средствам автоматизации (72) Н.И.Коровин (53) 536.53(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР
N . 1128125, кл. G 01 К 7/16, 1984.
Авторское свидетельство СССР
М 708174, кл. G 01 К 7/20, 1977. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ РА3НОСТИ ТЕМПЕРАТУР
Щ /Ьсх
R9 I
R9+R12 Р12
Изобретение относится к термометрии и может быть использовано в устройствах для измерения температуры с применением в качестве датчиков температуры термочувствительных резисторов при дистанционHoF4 подключении их K приборам KGHTpofl9 и регулирования.
Цель изооретения — повышение точности измерения разности температур.
На чертеже приведена электрическая принципиальная схема устройства.
0Но содержит первый и второй термспреобразователи 1 и 2 сопротивления, обьединенные в термочувствительный полумсст 3, источник 4 тока, первую трехпроводную соединительную линию из проводов 5 (первый), 6 (второй),7 (третий), егорую трехпроводную соединительную линию иэ проводов 8 (первый), 9 (втсрой), 10 (третий), Устройство также содержит операционный усилитель 11, резистивный делитель из резисторов 12 и 13, измерительный усилитель 14, первый вход 15 которого являет-. ся неинвертирующим, а второй вход 16— инвертирующим, при этом отношение коэффициентов усиления го первому и второму входам равно минус 2, Измерительный усилитель 14 содержит операционный усилитель 17, резистивный делитель на четырех резисторах 18-21, дополнительный резистор 22 для регулировки коэффициента усиления синхронно по обоим входам. Первый вход измерительного усилителя соединен с неинвертирующим входом операционного усилителя 17, при этом OH является неинвертирующим, Второй вход измерительного усилителя 14 ñoåдинен сс вторым отводом резистивного делителя IB — 21, при зтсм он является инвертирующим, Регулироэочный резистор 22 включен между первым и третьим отводами резистивного делителя 18 — 21, Первые и втсрые провода 5, 6, 8 и 9 соединительных линий являются токовыми, а третьи провода 7, 10 соединительных линий являются потенци альными. Ток источника 4 тока обозначим через I. Сопротивления первого и второго термопреобразователей 1, 2 обозначены через Вс1, Rl2, соответственно, Сопротивления резисторов будем обозначать чесез R c индексом, соответствующим номеру на чертеже, Для каждой из соединительных линий сопротивления проводов будем считать одинаковым, т,е. R5 =- R6= R7; RB= R9= R10.
В устройстве должны быть выполнены соотношения R12 = R13» R9, Равенство здесь необходимо для выполнения условия компенсации сопротивлений проводов 8, 9 пер5
40 вой соединительной линии, а неравенство для уменьшения оттока тока источника 4 тока в резистивный делитель, пропорционального падению напряжения на проводе
Обозначим напряжения на входах 15, 16 измерительного усилителя 14 через 015.
016.
Устройство работает следующим образом.
Выходной полумостовой измерительный усилитель работает в соответствии с оавенством
Ucvx = (2 015 — 016)К = (Ш 5-(016 — U15))K, (1) где K — модуль коэффициента усиления измерительного усилителя по второму входу, В дальнейшем будет пренебрегать током через резистивный делитель 12, 13, равным; где I — ток источника 4 тока.
Выше было показано, что должно быть выполнено неравенство R12» R9, Тогда
I =О.
Далее необходимо выразить величины и15; и16-U15, Напряжение U15 определим по формуле
Ц15= I(В 1+ R5) (3) На элементах 11 — 13 по существу собран неинвертирующий усилитель с коэффициентом 2 усиления, общей шиной которого является первый вывод источника 4 тока.
Зту функциональную группу можно рассматривать и как инвертирующий усилитель с коэффициентом усиления минус 1, общей шиной которого является неинвертирующий вход операционного усилителя 11, После этих замечаний можно записать
U16 — U15 = I (R<2+ R6). (4) После подстановки равенства (3), (4) в выражение (1) с учетом равенства R5 =- R6 получим живых - 1(йс1 — Rg2)K = I PT1 — Т2), (5) где Т1, Т2 — измеряемые температуры первым и вторым термопреобразователями сопротивления соответственно;
1695150
P — коэффициент преобразования, равный 0,214 Ом/ С для медного термопреобразователя сопротивления с номинальной статической характеристикой преобразования 5 Ом, Рассчитаем коэффициент усиления измерительного усилителя 14. В нем необходимо выполнить следующие соотношения
R18 = R19; R20 =- R21. С учетом этого как результат можно записать
2 К 22 + В 18 + 1 (6)
R20
Из выражения (5) видно, что коэффициент усиления наиболее удобно регулировать резистором R22, не связанным никакими другими соотношениями ни с одним из остальных резисторов измерительного усилителя 14, Обьединив выражения (5), (6),получим и.„, = ф(2 R22+R18+1) (7} (Т 1 — Т 2 ) .
Выражение (7) я вляется линейным относительно разности .гемператур. Правую точку диапазона измерения можно подстраивать резистором R22 или изменением тока
4 источника. Левую же {настройка на нуль) можно настраивать известными приемами: включением малых резисторов последовательно с проводом 5 или 9 соединительных линий. Выражение (7) подтверждает повышение измерения предложенным устройством эа счет того, что исключена нелинейность преобразования; скомпенсировано влияние сопротивления проводов соединительных линий; практически исключены оттоки тока источника, благодаря этому через термопреобразователи сопротивления 1, 2 протекает один и тот же ток; исключено также шунтирование термопреобразоватеСоставитель В.Ярыч
Техред М.Моргентал
Редактор А.Дол и н ич
Корректор M.Ìàêñèìèøèêåö
Заказ 4155 Тираж Подписное
ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР
113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5
Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул.Гагарина, 101
45 лей сопротивления 1, 2 как по отдельности, так и в общем термочувствительного полумоста 3.
Формула изобретения
Устройство для измерения разности температур, содержащее первый термопреобраэователь сопротивления, через первый провод первой трехпроводной соединительной линии подключенный к общей шине устройства, а через второй провод первой трехпроводной соединительной линии и первый провод второй трехпроводной соединительной линии — к второму термопреобрээователю сопротивления, подкигоченному к второму проводу второй трехпроводной соединительной линии, резистивнь;и делитель иэ двух резисторов, средней точкой соединенный с инвертирующим входом операционного усилителя, измерительный усилитель, выход которого является выходом устройства, и источник тока, один иэ выводов которого подключен к общей шине устройства, при этом третий провод первой трехпроводной соединительной линии подключен.к общей точке первого термопреобразователя сопротивления и второго провода первой трехпроводной соединительной линии, а третий провод второй соединительной линии — к общей точке второго термопреобраэователя сопротивленич и второго провода второй трехпроводнои соединительной линии, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности измерения, первый вывод реэистивного делителя соединен с вторым выводом источника тока и вторым проводом второй трехпроводной соединительной линии, неинвертирующий вход операционного усилителя подключен к третьему проводу второй соединительной линии, третий провод первой соединительной линии соединен с первым входом измерительного усилителя, подключенного вторым входом к выходу операционного усилителя и второму выводу резистивного делителя.
