Патент ссср 345702

 

ОПИСАНИ Е

ИЗОБРЕТЕНИЯ

345702

Союз Советских

Социалистических

Республик

К ПАТЕНТУ

Зависимый от патента №

М. Кл. С Olk 7/24

Заявлено 12.I II.1970 (М 1414909/18-10) Приоритет

Комитет по делам изобретений и открытий при Совете Министров

СССР

Опубликовано 14.VII.1972. Бюллетень ¹ 22

Дата опубликования описания 23Х111.1972

УДК 536.531(088.8) Авторы изобретения

Иностранцы

Иштван Хазман, Адам Коваш и Миниэрт Шютц (Венгерская Народная Республика) Иностранная фирма

«Медикор Мювек» (Венгерская Народная Республика) Заявитель

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ

Изобретение относится к электрическим схемам включения с сопротивлением (терморезистором), имеющим отрицательный температурный коэффициент, для униформирования и линеаризации шкал в приборах для измерения температуры.

Как известно, величина электрического сопротивления резисторов (терморезисторов) из полупроводникового материала, имеющих отрицательный температурный коэффициент, определяется формулой:

R = А,,гВ/т, где R — величина сопротивления; Т вЂ” температура (абсолютная); А и  — величины, лишь весьма незначительно изменяющиеся с изменением температуры, а потому практически постоянные.

Вследствие нелинейной зависимости между

R и Т напряжение, возникающее на терморезисторе, ио которому проходит постоянный ток, либо ток, протекающий через терморсзистор, питаемый постоянным напряжением, изменяется нелинейно в зависимости от изменения температуры терморезистора. На шкале измерительного электрического прибора, работающего в цепи тока, можно осуществить нелинейную шкалу температуры. Этим обстоятельством затрудняется изготовление таких шкал и снятие с них показаний температуры.

Известные электрические схемы включения обеспечивают уменьшение нелинейного характера; для этого термнстор, дополненный резистором (обычно серийным), который можно считать независящим от температуры, включается в одно плечо моста Унтстона, а

10 на одной нз диагоналей этого моста ставится измерительный прибор. В результате этого в некотором ограниченном диапазоне температур может быть обеспечена линейная температурная шкала, точность (линейность) ко15 торой не всегда, однако, удовлетворительна.

Другие неудобства состоят в следующем: чувствительность зависит от напряжения батареи; через терморезистор, для обеспечения чувствительности, должен проходить большой

20 ток; не решается проблема несложной замены (униформировання) терморезнсторов и т. д.

Разработанная в соответствии с данным изобретением электрическая схема включения обеспечивает изготовление высокоточных теп25 лоизмерительных приборов на термисторах с линейной шкалой в диапазоне температур

30 С с погрешностью 0,1 С. Электрическая нагрузка терморезистора может быть сниже345702

60 на сколь угодно. С такими термисторами, имеющими сравнительно большой разброс сопротивления, может быть униформирована шкала, Предложенное устройство лишено указанных недостатков и отличается от известных тем, что оно снабжено преобразователем разности сигналов и включенной в измерительную диагональ моста суммирующей цепочкой из двух последовательно соединенных резисторов, средняя точка которых подключена ко входу преобразователя разности сигналов, выход которого связан со входом усилителя, подсоединенного своим выходом к питающей диагонали моста. Это позволяет униформир:-.вать шкалу.

На фиг. 1 показана электрическая схема предло?кенного устройства; на фиг. 2 — изменение выходного напряжения во времени.

Терморезистор 1, дополненный последовательным резистором 2, образует одно плечо моста. Другими плечами моста служат резисторы 8 и 4, а также резистор 5. На горизонтальную (на схеме )диагональ моста приходится суммирующая цепь б, 7, а на другую диагональ — выход усилителя 8. На входе усилителя 8 действует разность напряжений от общей точки суммирующей цепи б, 7 и от источника напряжения 9 (за счет образователя разности 10).

Суммарное сопротивление суммирующей цепи б, 7 больше сопротивления элементов моста. Измерительный прибор с линейной шкалой подключается к точке 11.

Устройство работает следующим образом.

Если исключить цепь б, 7, т. е. если вместо резистора 7 оставить разрыв в цепи, а в месте резистора б замкнуть цепь накоротко, то усилитель 8 на сопротивления 1 и 2 будет вырабатывать эталонное напряжение, т. е. выходное напряжение определяется как

R, 1вых: ист 1 +

Р+й

Это выходное напряжение изменяется в зависимости от температуры, и в некотором заданном температурном диапазоне это изменение практически линейно.

Таким образом осуществляется линеаризация. Однако униформирования еще не происходит, и в цепи терморезистор 1 может быть заменен только экземплярами, имеющими точно такую же величину сопротивления. На практике подбор терморезисторов 1 со строго одинаковой величиной сопротивления возможен только в пределах ограниченной точности. В таких условиях заменяемость может быть обеспечена следующим образом.

Обеспечивающий оптимальную линейность резистор 2 предназначается для некоторого

40 терморезистора 1 со средней величиной сопротивления.

Для обеспечения заменяемости резистор 2 слегка варьируется применительно к этому значению, обеспечивающему оптимальную линейность, и используется суммирующая цепь б, 7. При некоторой максимальной или близкой к ней температуре, обусловливающей минимальную величину сопротивления терморезистора путем изменения величины сопротивления резистора 2 выравнивается мост так, что теперь через соединительную цепь б, 7 ток не идет.

При некоторой минимальной или близкой к ней температуре, обусловливающей максимальную величину сопротивления терморезистора, путем изменения величины сопротивления резистора 7 в системе вырабатывается выходное напряжение U„„„.„ одинаковое для каждого отдельного экземпляра терморезистора.

Такой метод принципиально обеспечивает точное уни формирование, если величина В униформированных терморезисторов 1 одинакова, и если они отличаются друг от друга только по своей величине А. На практике на основе униформирования могут быть получены такие терморезисторы, в которых образующаяся остаточная погрешность составляет менее 0,1 С, Изменение сопротивления резистора 2 в той мере, какая необходима для униформирования, приводит к незначительному ухудшению линейности. Вследствие такого подбора величины элементов цепи можно обеспечить зависимость U,>rex (Т), которая на фиг. 2 обозначена сплошной линией, что на практике при погрешности в 0,1 С близко к идеальной линейной зависимости в интервале температур по меньшей мере 30 С.

Предмет изобретения

Устройство для измерения температуры, содержащее источник питания, усилитель и схему электрического моста Уитстона, в одно плечо которого включены последовательно резистор и терморезистор с отрицательным температурным коэффициентом сопротивления, а в три другие — резисторы, отличающееся тем, что, с целью униформирования шкалы, оно снабжено преобразователем разности сигналов и включенной в измерительную диагональ моста суммирующей цепочкой из двух последовательно соединенных резисторов, средняя точка которых подключена ко входу преобразователя разности сигналов, выход которого связан со входом усилителя, подсоединенного своим выходом к питающей диагонали моста.

345702 иг тки т

maк

Составитель И. Дубсои

Техред Т. Ускова

Редактор В. Левитов

Корректор С. Сатагулова

Заказ 2587/18 Изд. № 1146 Тираж 406 Подписное

ЦНИИПИ Комитета по делам изобретешш и открытий при Совете Министров СССР

Москва, К-35, Раушская ваб., д. 4/5

Типография, пр. Сапунова, 2