SU1114900A1 - Устройство дл измерени температуры - Google Patents

Abstract

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ, содержащее два блока преобразовани , каждьш из которых имеет управл емые ключи и запоминающие конденсаторы, термопреобразователь сопротивлени , потенциальные выводы которого подключены к первому входу первого блока преобразовани , а токовые выводы подключены к первым выводам стабилизатора тока и компенсационного резистора, усилитель переменного тока, вход которого соединен с выходами блоков преобразовани , а выход подключен к входу фазочувствительного выпр мител , выход которого соединен с входом функционального преобразовател  и делителем напр жени  обратной св зи, генератор переменного напр жени , соединенный с управл ющими входами ключей блоков преобразовани  и управл ющим входом фазочувствительного выпр мител , отличающеес  тем, что. с целью повьшени  измерени , в него введены тактовый генератор, два компаратора, реверсивный счетчик с дешифратором, индикатор диапазона измерени , три переключател , дополнительные компенсационные резисторы, включенные последовательно между вторыми выводами стабилизатора тока и компенсационного резистора, дополнительные резисторы цепи обратной св зи , включенные в цепь делител  обратной св зи, масштабный делитель, состо щий из последовательно включенных резисторов, и логический блок, входы которого соединены с выходом тактового генератора и выходами компараторов , входы которых соединены (Л с выходом фазочувствительного выпр ми тел , а выход логического блока соединен с входом реверсивного счетчика § с дешифратором, выходы которого соединены с индикатором диапазона измерени  и управл ющими входами переключателей , при этом второй вход первого блока преобразовани  соединен че4 со рез первый переключатель с выводами компенсационных резисторов, первый вход второго блока преобразовани  соединен через второй переключатель с резисторами цет1и делител  обратной св зи, а второй вход второго блока преобразовани  соединен через третий переключатель с резисторами масштабного делител , подключенного к выходу функционального преобразовател .

Description

Изобретение относитс .к измери- тельной технике и предназначено дл  точного измерени  температуры в широ ком диапазоне термопреобразовател  сопротивлени  с нелинейной характеристикой преобразовани  (например, платиновыми термометрами сопротивлени ) . Известно устройство дл  измерени  разности температур, которое может быть использовано и дл  измерени  температуры,содержащее термопреобра зователи температуры, четыре блока преобразовани , каждый из которых имеет управл емые ключи и запоминающие конденсаторы, усилители, входы которых подключены к .выходам блоков преобразовани , а выходы - к входам фазочувствительньк выпр мителей, дви гатель, вход которого соединен с выходом одного из выпр мителей, а вал механически св зан с движком расхода С1. Однако в этом устройстве компенсаци  нелинейности термопреобразовател  осуществл етс  путем изменени  величины тока в цепи обратной св зи формируемого с помощью реохорда, что не может обеспечить высокой степени компенсации нелинейности термопреобразовател  при измерении температуры в широком диапазоне. Наиболее близким к изобретению по технической сущности  вл етс  уст ройство дл  измерени  температуры, содержащее два блока преобразовани  каждый из которых имеет управл емые ключи и запоминающие конденсаторы, термопреобразователь сопротивлени , потенциальные выводы которого подклю чены к первому входу первого блока преобразовани , а токовые выводы подключены к первьм выводам стабилизатора тока и компенсационного резис тора, усилитель переменного тока, вход которого соединен с выходами бл ков преобразовани , а выход подключен к входу фазочувствительного выпр мител , выход которого соединен с вх дом функционального преобразовател  и делителем напр жени  обратной св  зи, генератор переменного напр жени  соединенный с управл ющими входами ключей блоков преобразовани  и управ л ющим входом фазочувствительного выпр мител , при этом потенциальные выводы компенсационного резистора соединены с вторым входом первого блока преобразовани , первый вход второго блока преобразовани  соединен с выходом делител , а второй вход с выходом функционального преобразо- вател  {21. В известном устройстве компенсаци  нелинейности термопреобразовател  осуществл етс  путем добавлени  к сигналу термопреобразовател  компенсирующего сигнала, формируемого функциональным преобразователем. При измерении температуры в широком диапазоне практически невозможно создать функциональный преобразователь , который бы обеспечивал компенсацию нелинейности термопреобразовател  с заданной точностью во всем диапазоне измерени , что ведет к сни жению точности измерени . Целью измерени   вл етс  повьшение точности измерени . . Поставленна  цель достигаетс  тем,что в устройство дл  измерени  температуры, содержащее два блока преобразовани , каждый из которых имеет управл емые ключи и запоминающие конденсаторы, термопреобразователь сопротивлени , потенциальные выводы которого подключены к первому входу первого блока преобразовани , а токовые выводы подключены к первым выводам стабилизатора тока и компенсационного резистора, усилитель переменного тока, вход которого соединен с выходами блоков преобразовани , а выход подключен к входу фазочувствительного вьтр мител , выход которого соединен с входом функционального преобразовател  и делителем напр жени  обратной св зи, генератор переменного напр жени , соединенный с управл ющими входами ключей блоков преобразовани  и управл ющим входом фазочувствительного вьтр мител , введелы тактовый генератор, два компаратора , реверсивный счетчик с дешифратором , индикатор диапазона измерени , три переключател , дополнительные компенсационные резисторы, включенные последовательно между вторыми выводами стабилизатора тока и компенсационного резистора, дополнительные резисторы цепи обратной св зи, включенные в цепь делител  обратной св зи, масштабный делитель, состо щий из последовательно включенных резисторов , и логический блок, входы которого соединены с выходом тактового генератора и выходами компараторов , входы которых соединены с вько31

дом фазочувствительного вьтр мител ,

а выход логического блока соединен с входом реверсивного счетчика с дешифратором , выходы которого соединены с индикатором диапазона измерени  и управл ющими входами переключателей , при этом второй вход первого блока преобразовани  соединен через первьй переключатель с выводами компенсационных резисторов, первый вход второго блока преобразовани  соединен через второй переключатель с резисторами цепи делител  обратной св зи, а второй вход второго блока преобразовани  соединен через третий переключатель с резисторами масштабного делител , подключенного к выхо ,ду функционального преобразовател .

На фиг. 1 представлена блок-схема устройства,- на фиг. 2 - схема блока преобразовани .

Устройство содержит последовательно соединенные термопреобразователь сопротивлени  и компенсационные резисторы 2.1, ,.., 2 .п, подключенные к стабилизатору 3 тока, блоки 4 и 5 преобразовани , выходы которых соединены между собой и через усилитель 6 переменного тока, фазочувствительный выпр митель 7 подключены к делителю обратной св зи на резисторах .8.1,... 8.(п-1), 8.П и 9, к входу функционального преобразовател  10 и входам обоих компараторов 11 и 12, тактовый генератор 13, логический блок 14, реверсивный счетчик с дешифратором 15, масштабный делитель, состо щий из последовательно соединенных резисторов 16 и 17.1, ..., 17.(п-1), 17.п, индикатор 18 диапазона измерени , три переключател , каждый из которых содержит управл емые ключи 19.1,...,

19.(п-1), 19.п; 20.1, 20.(п-1),

20.п; 21.1,..., 21.(п-1), 21.п. Работой блоков преобразовани  4 и 5 и фазочувствительного выпр мител  7 управл ет генератор 22 переменного напр жени  (пр моугольных импульсов ) .

Устройство работает следующим образом.

Каждый из блоков 4 и 5 преобразовани  (фиг. 2) содержит четыре пары управл емых ключей 23-30, между общими точками которых подключены запоминающие конденсаторы 31 и 32. На входы Q и сГ управлени  блока подаютс  противофазные управл ющие напр жени  . При подаче на вход Q отпирающе4900Л

го ключа напр жени  конденсаторы подключаютс  к входным зажимам Вх 1 и Вх. 2, зар жа сь до уровней входных напр жений. При втором такте конденсаторы отключаютс  от входньк зажи мов и подключаютс  навстречу к выход ным зажимам. При этом на выходных зажимах образуетс  разность входных напр жений.

Оба блока 4 и 5 преобразовани  работают в противофазе и их выходные напр жени  соответственно равны

(Ri--R2)io Ko+o Rot-R,,)+fH(t);

(1)

,x-K,-U,o (t) Kj, (2) где IQ - ток стабилизатора 3;

(1+cCt)+f (t) - сопротивление

термопреобразовател  1; RQ- начальное сопротивление термопреобразовател  ; oL - коэффициент термочувствитель

ности термопреобразовател ; t - измер ема  температура; f(t) - функци  нелинейности термопреобразовател ; Rj- сопротивление компенсационных резисторов, подключенных к второму входу тактового блока 4 преобразовани ; UBDIX выходное напр жение устройства;

коэффициент делени  делител  обратной св зи, определ емой соотношени ми резисторов 8, 8.1,..., 8.П и 9.; 5 (t) - выходное напр жение функционального преобразовател ; К2- коэффициент делени  масштабного делител , определ емый соотношением резисторов 16 0 и 17.1,..., 17.п.

На вход усилител  6 поступает периодическа  последовательность импульсов с амплитудами, равными IJj:, и Ug. Переменна  составл юща  после5 довательности, равна  разности этих ймплитуд, усиливаетс  усилителем 6 и выпр мителем 7 до тех пор, пока на входе усилител  6 не обеспечитс  равенство

0 Ui,U, .(3)

Тогда с учетом (1)

Uebl4 r Ro+P o cCt-R2)+-4-- U«i-- () -t 1

Дл  получени  линейной зависимости 5 выходного сигнала устройства от измер емой температуры функци  преобразовани  преобразовател  10 выбираетс  такой, чтобы она с обратным зна51 ком совпадала с функцией нелинейности термопреобразовате  , т.е. fH(t)Uio. К. Согласно такому способу коррекции нелинейности функциональный преобразователь 10 может иметь достаточно большую погрешность, определ емую из вьфажени  ,С5) /f.(t) /МОц где - допускаема  погрешность нелинейности устройства; /fy(t) максимальное значение нелинейности термометра в заданном диапазоне изме рени  температур. Дл  получени  высокой точности измерени  в широком диапазоне температур весь широкий диапазон измерени  разбиваетс  на п равных поддиапазонов , начало которых определ етс  величиной сопротивлени  компенсацион ных резисторов, подключенных к входу преобразовател , а диапазон измерени  выходного напр жени  - коэффициентом передачи делител  обратной св зи К;,. Число поддиапазонов измерени  зависит от требуемой точности измерени . Компаратор 11 сравнивает выходное напр жение устройства со стабильным напр жением, равным по величине мини мальному значению выходного напр жени  Ugyy , а компаратор 12 - со стабильным напр жением, равным макси мальному значению .May Если выходное напр жейие устройст ва становитс  больше и,, мень 0 ше Ugb(;.(s( то на выходе компаратора 11 или 12 по вл етс  сигнал, который разрешает прохождение импульсов тактового генератора 13 через логическое устройство 14 на суммирующий или вычитанмций вход реверсивного счетчика 15, вызьгаа  изменениевыходного состо ни  счетчика и формирование на выходе дешифратора импульсов дл  управлени  переключател ми. Переключатели обеспечивают переключение компенсационных резисторов, резисторов в цепи обратной св зи и масштабного делител  до тех пор, пока выходное напр жение устройства не будет находитьс  в пределах .ммн иед,(ч a&ijt. Одновременно индикатор 18 диапазона измерени  индицирует рабочий диапазон измерени . Таким образом, обеспечиваютс  посто нна  разрешающа  способность ивысока  точность измерени  температуры с линейной зависимостью выходного напр жени  от измер емой температуры в широком диапазоне. Применение предлагаемого устройства обеспечивает высокую точность и разрешающую способность при измерении температуры в широком диапазоне температур, высокую линейность при работе- с датчиками, имеюпщми нелинейную характеристику преобразовани , возможность использовани  дл  цепей линеаризации достаточно грубых и дешевых функциональных преобразователей , практически отсутствие вли ни  линии св зи на точность измерени .

1114900

АА.

19fn-l)79 п

20.,п

77/1 n(n-f} 17.Л I,1 J I гcz ///7v; F/S/7

r-ril.r4-il

HZD

Фиг. 1 a

Claims (1)

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ, содержащее два блока преобразования, каждый из которых имеет управляемые ключи и запоминающие конденсаторы, термопреобразователь сопротивления, потенциальные выводы которого подключены к первому входу первого блока преобразования, а токовые выводы подключены к первым выводам стабилизатора тока и компенсационного резистора, усилитель переменного тока, вход которого соединен с выходами блоков преобразования, а выход подключен к входу фазочувствительного выпрямителя, выход которого соединен с входом функционального преобразователя и делителем напряжения обратной связи, генератор переменного напряжения, соединенный с управляющими входами ключей блоков преобразования и управляющим входом фазочувствительного выпрямителя, отличающееся тем, что, с целью повышения точности измерения, в него введены тактовый генератор, два компаратора, реверсивный счетчик с дешифратором, индикатор диапазона измерения, три переключателя, дополнительные компенсационные резисторы, включенные последовательно между вторыми выводами стабилизатора тока и компенсационного резистора, дополнительные резисторы цепи обратной связи, включенные в цепь делителя обратной связи, масштабный делитель, состоящий из последовательно включенных резисторов, и логический блок, входы которого соединены с выходом тактового генератора и выходами компараторов, входы которых соединены с выходом фазочувствительного выпрями теля, а выход логического блока соединен с входом реверсивного счетчика с дешифратором, выходы которого соединены с индикатором диапазона измерения и управляющими входами переключателей, при этом второй вход первого блока преобразования соединен через первый переключатель с выводами компенсационных резисторов, первый вход второго блока преобразования соединен через второй переключатель с резисторами цепи делителя обратной связи, а второй вход второго блока преобразования соединен через третий переключатель с резисторами масштабного делителя, подключенного к выходу функционального преобразователя.