Цифровое устройство для измерения температуры

 

Союз Советских

Социапистимеских

Республик

ОПИСАНИЕ

ИЗЬБРЕТЕ Н ИЯ

И АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (()) 6198Î9 (6!) Доцолннтельное к авт. свиа-ву (22) Заявлеио 27.09.76 (23) 2406469/18-10

2 (51) М. Кл

Ч 01 К 7/16 с присоединением заявки №

Гесудеестевхай хеиетет

Cowa Иеехетеее СФСФ ее JloNII хзе5 етехее

N OTNphONN (23) Приоритет (43) Опубликовано15.08.78ьБюллетеиь № ЗО (4о) Дата опубликования описания 27.06.78 (53) УДК 536.53 (088.8) (72) Автор., изобретения

В. Д. Гривен

Львовский ордена Ленина политехнический институт (71) Заявитель (54) ЦИФРОВОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ТЕМЛЕРАТУРЫ

Изобретение относится к области температурных измерений.

Известны цифровые мосты переменно

ro тока, например, следящего уравновеши= вания, использующие в качестве измерительных устройств сравнения сопротивлений мостовые или мостовые с тесной ин дукуньнса сьааьы схемы (1 . Однаке цифровые мосты переменного тока не обеспечивают компенсации нелинейности характеристики термометра сопротивления к сложны конструктивно .

Известны цифроьые измерители темпе ратуры(2,1, воде жашие термометр сопротивпениаь вкжоченный в мостовую измерительную схему, нуль-орган, подключен . ный к диагонали мостовой схемы, управпяемую проводимость, включенную в одно из плен моста. В атом устройстве ypas новешиваюшин элементом является управ- пяемая проводимостьа

Недостатком устройства является низкая точность измерения. На точность измерения оказывает влияние сопротивление линии связи.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является автокомпенсационное устройство для измерения температуры (3 1, содержащее термометр сапргтивления, включенный последовательно с первичной обмоткой трансформатора тока, во вторичную обмотку которого включены усилитель, компенсирующий и шунтируюший. резисторы, основной и допопнительные рвохорды. С целью повышения точности измерения, между рабочим соппо» тивлением основного и дополнятельного реохордов, движки которых механически связаны, включен вспомогательный резистор, а к шунтируюшему резистору подкпю. чен вывод рабочего сатротивления допол-. нительного,реохорда, движок которого соедйнен ко вторичной обмотке трансформатора тока.

Это устрояство имеет следующие недостатки: отсутствие цифрового выхода, низкая точность измерения, сложность устройства и низкая надежность, выа 25 ванная наличием механических узлов.

61 9809

Белью изобретения является повыше,нне точностн измерения, обеспечение цифрового выхода, лннеарнзация выходной характернсгнки устройстве прн нспользованнн термометров с нелинейной характеристикой, повышение. надежностн устройс гва.

Это достигается тем, что в предпагаемое устройство для намерення темпервтуры, содержащее трансформатор тока, термометр сопротивления, включенный последовательно с первичной обмоткой трансформатора тОка н соеднненный одним выводом со вторичной обмоткой, нуль-орган, введена цепь, подключенная к выводам вгорнчной обмотки трансформатора, состоящая нэ

- параллельно соединенных шунтнрующего резистора и двух последовательно соединенных резисторов, к выводам одного нз которых подключена цифровая проводимость, управляюшнй вход которой через формирователь соединен с реверснвным счетчиком, зо генератор импульсов, цЬдключенный через кпючевое устройство к реверсивному счетчику, причем вход нуль-органа соединен со средней точкой. последовательно соеднненных резисторов н выводом термометра сопротивления, а выход соединен с управ-. ляющнм входом ключевого устройства

На чертеже представлена .блок-схема опнсываем ого устройства для измерения температуры.

Бнфровое устройство содержит термометр сопротивления 1, включенный четырехпроводной пинией связи, трансформагор тока 2, шунтнрующнй резистор 3, ре; знсторы 4 н S, управляемую цифровую про- Ф воднмость 6, нуль-орган 7, генератор так" товых импульсов 8, ключевое устройство

9, состоящее не схем совпадений 10 н

11, реверснвный счетчик 12, формирователь 13, цифровое отсчетное устройство

14.

Термометр 1 включен последовательно с первичной обмоткой трансформатора

2, пераллельно выводам вторичной обмоз кн которого включены шунгнрующий резистор 3 н последовательно соединенные резисторы 4 и 5. Один вывод резистора 4 подключен к зажиму термометра 1, а другой - к зажиму нуль-органа 7. Другие

Я зажнмы термометра 1 н нуль-органа 7 соедннены между собою. Параллельно выводам pearrcropa 5 включеча цифровая управляемая проводимость 6. Вывод нульоргана 7 н выход генератора 8 соеднне55 ны со схемами совпадения 10 н 11, вы ходы которых подключены к реверсивному счетчику 12. Счетчик 12 управляет через формирователь 13 цифровой проводимостью

6, а его состояние индуцирует-я цифровым огсчетным устройством 14. Резистор 15 ограннчивает велнчнну гока через термометр 1 н включен последовательно с тер мометром 1 и первичной обмоткой трансформатора 2, При начальном значении нэ— меряемой температуры падение напряжения на термометре 1 уравновешивается паденнем напряження на резисторе 4. В агом случае цифровая следящая система (нуль орган 7, реверснвный счегчнк 12) устанавпивает нулевое значенне провоцймосгн

6.

C повышением температуры увеличнваатся сопротивление термометре 1, а спедовагепьно, и падение напряжения на нем.

На входе нупь-органа 7 появпяегся напряженке разбаланса, которое вызывает изменение проводимости 6 до тех пор, пока падение напряжения на резисторе

4, определяемое значением проводимостн 6, не станет равным падению напряжения на термореэнсторе. Прн атом запнсанный в счетчике код будет пропорцно нален с одной стороны величине цифровой проводнмосгн 6, а с другой — нзмеряемФму прнращению сопротивления терморезнс- . тора, т.е. измеряемМ температуре.

За счет предложенного включения резисторов 3. 4, 5 н проводимости 6 обеспечнвается функциональное преобразованне приращения напряжения на резисторе

4, совпадающее с нелинейным законом нзменения приращения сопротивления термометра 1 or температуры. Прн этом обеспечивается линейная зависимость выходного кода устройства or нзмеряемой температуры. Требуемая велнчнна нелннейностн компенсирующего напряжения с резнстора 4 достигается выбором соотношений сопротивлений резисторов 3, 4 н.

5 прн неизменных характеристиках цифровой проводимости.

Прнмененне предлагаемor о ycrpokcrва наряду с известными достоинствами автокомпенсацнонной схемы — отсутствие влияния сопротивления соединительной линии на точность измерения температуры н возможность ее работы с ннзкоомными термометрами (сотые, десятые доли Ома), что выгодно отлнчает его

or прототипа, обеспечивает: непосредственно цифровой выход, который может быть нспопьзован для вывода на устройство для,пнфровой печати, на вход управпяющей вычнспитепьной машины н т.д.; -..ри нелинейной характерисгнке преобразования термометра линейную эавнси мость выходного кода ог измеряемой температуры, возможность компенсации как попожитепьной непннейности характеристики garчика (проводимость 6 управпяется прямым выходным кодом реверсивного счетчикч), так и отрицатепьной (при управ пении инверсным кодом);

5 возможность нспопьзования в составе цифровой проводимости мапых вепичнн проводимостей (бопьших сопротивпений), что позвопяет применять в качестве бесконтак1 ных кпючей с сохранением высокой точнос-10 ти измерения МОП-транзисторы; при достаточно простой схеме устройся .ва высокую точность измерении температуры.

Предложенное устройство в диапазоне измерения температур от -200 доМ50 С позволяет почти на 2 порядка уменьшить непинейность характеристики ппатинового термометра сопротивпення и обеспечить ,точность измерения порядка 0,1-2%.

Формупа изобрете ния

Цифровое устройство для измерения температуры, содержащее трансформатор тока, термометр сопротивления, включенный последовательно с первичной обмоткой трансформатора тока и соединенный

619809 одним выводом со вторичной обмоткой, нульорган, o r л и ч а ю ш е е с я тем, t что, с целью повышения точности измерения, в него введены цепь, подключенная к выводам вторичной обмотки трансформа-. тора, состоящая из параллельно соединенных шунтируюшего резистора и двух последовательно соединенных резисторов, к выводам одного из которых подключена цифровая проводимость, управляющий вход которой через формирователь, соединен с реверсивным счетчиком, генератор импульсов, подключенный через ключевое устройство к реверсивному счетчику, причем вход нуль-органа соединен. со средней точкой последовательно соединенных резисторов и выводом терьюметра сопротивления, а выход соединен с управпяюшим входом каэчевого устройства.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе;

1. Орнатский П. П, Автоматические измерения и приборы. Вика школа«Киева, 1971, с. 117.

2. Нетребенко К. А,, Реутов В. Б.

25 Аналого-цифровые преобразователи для р зисторных датчиков, М., «Энергия«, 1975, с» 9»

3. Авторское свидетельство СССР

М 454433 кл. (01 К 7/16, 1972.

ИНИИПИ Заказ 4493/38

Тираж 831 Подписное

Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4.