Устройство для измерения и сигнализации скорости изменения температуры

Изобретение относится к области контактной термометрии и направлено на повышение точности измерения скорости изменения температуры. Этот результат обеспечивается за счет того, что устройство содержит термопару, соединенную с входом усилителя постоянного тока, выход которого подключен к первому входу дифференциального усилителя и первому запоминающему конденсатору, а также через последовательно соединенный ключ связан с вторым запоминающим конденсатором, выход которого соединен с вторым входом дифференциального усилителя. Кроме того, изобретение снабжено блоком выделения модуля напряжения и схемой сравнения, причем вход блока выделения модуля напряжения соединен с выходом дифференциального усилителя и знаковым выходом устройства, а выход связан с вторым входом схемы сравнения, первый вход которой подключен к источнику опорного напряжения, а выход соединен с управляющим входом ключа и выходом устройства. 1 ил.

 

Предлагаемое изобретение относится к области контактной термометрии.

Известно устройство для измерения скорости изменения температуры (А.С. СССР №403972, кл. G01К 7/22, 31.03.72 г.).

Недостатком этого устройства является значительная погрешность измерения ввиду регистрации приращения температуры за заранее заданный детерминированный промежуток времени.

Известно также устройство, принятое за прототип, содержащее термопару, соединенную с входом усилителя постоянного тока, выход которого подключен к первому входу дифференциального усилителя на двух МДП-транзисторах и через электронный ключ соединен с вторым входом дифференциального усилителя, выход которого через линейный двуквадрантный генератор управляемой частоты связан с управляющим входом ключа и выходом устройства, при этом к обоим входам дифференциального усилителя подключены запоминающие емкости (А.С. СССР №528459, кл. G01К 7/02, 15.09.76, Бюл. №34).

Недостатком этого устройства является также значительная погрешность измерения, обусловленная нестабильностью порога срабатывания (запуска) линейного двуквадрантного генератора управляемой чистоты при малых входных напряжениях.

Техническим результатом предлагаемого изобретения является повышение точности измерений путем установления фиксированного значения напряжения на выходе дифференциального усилителя при использовании схемы сравнения для управления работой электронного ключа.

Сущность предлагаемого изобретения состоит в том, что устройство для измерения и сигнализации скорости изменения температуры содержит термопару, соединенную с входом усилителя постоянного тока, выход которого подключен к первому входу дифференциального усилителя и первому запоминающему конденсатору, а также через последовательно соединенный ключ связан с вторым запоминающим конденсатором, выход которого соединен с вторым входом дифференциального усилителя, и дополнительно снабжено блоком выделения модуля напряжения и схемой сравнения, причем вход модуля соединен с выходом дифференциального усилителя и знаковым выходом устройства, а выход связан с вторым входом схемы сравнения, первый вход которой подключен к источнику опорного напряжения, а выход соединен с управляющим входом ключа и выходом устройства.

На чертеже приведена структурная схема предложенного устройства.

Устройство содержит термопару 1, соединенную с входом усилителя 2 постоянного тока, выход которого связан с первым входом дифференциального усилителя 3, запоминающие емкости 4 и 5, при этом выход усилителя 3 через последовательно соединенный блок выделения модуля 6, подключенный к второму входу схемы сравнения 7, связан с выходом устройства F_вых и управляющим входом ключа 8, выход которого подключен к запоминающей емкости 5 и второму входу усилителя 3, при этом вход ключа 8 соединен с выходом усилителя 2 и запоминающей емкости 4, а первый вход схемы сравнения 8 связан с источником опорного напряжения U₀.

Устройство работает следующим образом.

На входы дифференциального усилителя 3 подается через усилитель 2 термо-ЭДС, развиваемая термопарой 1. Конденсаторы 4 и 5 оперативно запоминают информацию. Нулевое напряжение на выходе усилителя 3 соответствует равенству напряжений на запоминающих конденсаторах 4 и 5 и, соответственно, нулевой скорости изменения температуры. Появление напряжения ΔU_вых на выходе усилителя 3 свидетельствует о разности напряжений на запоминающих конденсаторах 4 и 5, а также о знаке этой разности signΔT, преобразуется блоком выделения модуля 6 в напряжение |ΔU_вых| и сравнивается с опорным напряжением U₀ схемой сравнения 7. Если |ΔU_вых|>U₀, то схема 7 формирует на своем выходе короткий импульс F_вых и замыкает ключ 8. Конденсатор 5 заряжается до выходного напряжения усилителя 2, а на входах усилителя 3 устанавливаются равные напряжения.

Таким образом, на выходе устройства формируется поток импульсов с частотой F_вых, прямо пропорциональной скорости изменения температуры горячего спая термопары 1. Величина напряжения U₀ выбирается из соображений помехоустойчивости устройства и шага дискретизации.

Устройство для измерения и сигнализации скорости изменения температуры, содержащее термопару, соединенную с входом усилителя постоянного тока, выход которого подключен к первому входу дифференциального усилителя и первому запоминающему конденсатору, а также через последовательно соединенный ключ связан со вторым запоминающим конденсатором, выход которого соединен со вторым входом дифференциального усилителя, отличающееся тем, что оно дополнительно снабжено блоком выделения модуля напряжения и схемой сравнения, причем вход блока выделения модуля напряжения соединен с выходом дифференциального усилителя, а выход связан со вторым входом схемы сравнения, первый вход которой подключен к источнику опорного напряжения, а выход соединен с управляющим входом ключа и выходом устройства, при этом выход дифференциального усилителя связан со знаковым выходом устройства.