Устройство для измерения температуры с частотным выходом

 

(н1 5 I7810

ОПИСАНИЕ

ИЗО6РЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Сове Советских

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 31.12.94. (21) 2090608/10 с присоединением заявки № (23) Приоритет

Опубликовано 15.06.76. Бюллетень № 22

Дата опубликования описания 30.07.76 (51) М. Кл G 01К 7/18

locyg.арствеиный комитет

Совета Министров СССР (53) УДК 536.531(088.8) по делам изобретений и открытий (72) Авторы изобретения

В. Ф. Горяйстов, В. М. Поштаренко и В. А, Каревский (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕН ИЯ

ТЕМПЕРАТУРЫ С ЧАСТОТНЫМ ВЪ|ХОДОМ

Изобретение относится к области температурных измерений, и может быть использовано для измерения температуры жидкости, и газа.

Известные устройства для измерения температуры (1, 2) с последующим преобразованием температуры в частоту содержат преобразователи сопротивления термометра в напряжение постоянного тока и преооразователи напряжения в частоту.

Одно из них включает в себя мостовую схему для преобразования сопротивления термометра в напряжение, интегратор на базе операционного усилителя с емкостной отрицательной обратной связью и пороговое устройство, включенное в цепь обратной связи усилителя.

Точность измерений в таком устройстве уменьшается из-за изменения сопротивления плеч моста, не содержащих термометры сопротивления, при изменении температуры окружающей среды, чем также не обеспечивается линейность преобразования сопротивления термометра в напряжение, и из-за изменения тока заряда интегрирующей емкости и порогового устройства в преобразователе напряжения в частоту.

Цель изобретения — повышение точности измерения в широком диапазоне температур.

Эта цель достигается тем, что в предлагаемом устройстве преобразователь coIIpoTHBления термометра в напряжение выполнен на базе стабилизатора тока, в цепь которого включен термометр сопротивления, а в преобразователе напряжения в частоту в цепь обратной связи операционного усилителя включен токостабилизирующий транзистор, стоковая цепь которого содержит интегрирующую емкость и лавинный транзистор.

На чертеже показана схема описываемого устройства, содержащего преобразователь 1 активного сопротивления термометра в напряжение, состоящий из стабилизатора тока, например, на полевом транзисторе 2, сопро15 тивления 3 и термометра сопротивления 4; усилитель напряжения 5, например микросхема УТ 401Б; преобразователь 6 напряжения в частоту, построенный на операционном усилителе 7, например, типа УТ401Б;

20 сопротивления 8 — 11, токостабилизпрующнй транзистор 12; интегрирующую емкость

13; пороговый элемент, например. на лавинном транзисторе 14; согласующий каскад на транзисторе 15, сопротивлечия 16, 17

25 и разделительные конденсаторы 18, 19.

При измерении температуры происходит падение напряжения на сопротивлении 4; о;.о усиливается предварительным усилителем напряжения 5 и преобразуется в ток заряда

30 интегрирующей емкости 13 преобразователем

Ь1781О

Формула изобретения

1 ! ! !

I

I

1 !

1

Составитель А, Беляев

Текред T. Курилко

Редактор C. Хейфиц

Корректор Е. Рожкова

Заказ 1636/12 Изд. № 1482 Тираж 814 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, К-35, Раугиская наб., д. 4/5

Типография, пр. Сапунова, 2

«напряжение — ток», B котором полевой транзистор 12 выполняет функции токостабилизирующего двухполюсника, а операционный усилитель 7 постоянного тока задает ему режим работы, обеспечивая в целом ли- 5 нейность преобразования напряжения в ток.

Заряд емкости 13 происходит током стока полевого транзистора 12, ток затвора которого (10 †А) практически равен трку истока.

С транзистора 12 принимается сигнал отри- 10 цательной обратной связи усилителя 7, поддерживающий пропорциональность входного напряжения этого усилителя току заряда емкости 13. За напряжением на емкости 13 следит пороговый элемент на лавинном транзи- 15 сторе 14, который выполняет роль нуль-органа и разрядного ключа. При включении транзистор 14 представляет сооой небольшое сопротивление, через которое емкость мгновенно разряжается. 20

Такой цикл повторяется, и на выходе преобразователя 6 образуется последователь импульсов с частотой, пропорциональной величине сопротивления 4 и, следовательно измеряемой температуре, если характеристика 25 термометра сопротивления 4 линейна. Колебания напряжения на емкости 13 передаются в нагрузку через разделительный конденсатор 18 и истоковый повторитель на полевом транзисторе 15. 30

Стабилизатор тока на полевом транзисторе

2 обеспечивает линейность характеристики устройства при преобразовании сопротивления в напряжение. Учитывая особенность характеристики полевого транзистора, стабили. ратор тока можно настроить на такое значение тока стабилизации, которое он может сохранять с высокой точностью в широком диапазоне температур, например, в интервале +50 С точность измерения температуры составляет 0,01 С, а в интервале +-10 С

0,001 С.

Устройство для измерения температуры с частотным выходом, состоящее из преобразователя сопротивления термометра в напряжение, операционного усилителя и преобразователя напряжения в частоту, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что, с целью повышения точности измерения в широком диапазоне температур, преобразователь сопротивления термометра в напряжение выполнен на базе стабилизатора тока, в цепь которого включен термометр сопротивления, а в преобразователе напряжения в частоту в цепь обратной связи операционного усилителя включен токостабилизирующий транзистор, стоковая цепь которого содержит интегрирующую емкость и лавинный транзистор.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

1. Патент Великобритании № 128262, кл.

G 01К 7/18, G 4Н, 1969.

2. В. Гозлинц, «Применение полевых транзисторов», M., «Энергия». 1970, стр. 34.