ЦИФРОВОЙ ИЗМЕРИТЕЛЬ ТЕМПЕРАТУРЫ Российский патент 2017 года по МПК G01K7/00 G01K7/01 

Предлагаемое изобретение относится к области термометрии, где в качестве термопреобразователя используется полупроводниковый диод.

Известен цифровой термометр (Авт. свид. СССР №1682824, кл. G01K 7/00, 1988), содержащий n термопреобразователей, коммутатор, стабилизатор тока, аналого-цифровой преобразователь двойного интегрирования, управляемый источник напряжения компенсации, управляемый источник опорного напряжения и цифровое индикаторное устройство.

Недостатком этого устройства являются низкие точность измерения и быстродействие.

Известен также цифровой измеритель температуры, наиболее близкий к предлагаемому и принятый за прототип (Авт. свид. СССР №1753304, кл. G01K 7/00, 07.08.92. Бюл. №29), содержащий источник тока, три источника опорных напряжений, термопреобразователь - полупроводниковый диод, усилитель, вычитающий усилитель, преобразователь уровня сигнала, делитель напряжения, аналого-цифровой преобразователь поразрядного уравновешивания, цифро-аналоговый преобразователь, устройство сравнения и блок регистрации.

Недостатком этого цифрового измерителя температуры является также низкая точность измерения.

Техническим результатом предполагаемого изобретения является повышение точности работы устройства путем введения отрицательной обратной связи и представления информации в частотно-импульсной форме.

Технический результат достигается тем, что в цифровой измеритель температуры, содержащий в качестве термопреобразователя полупроводниковый диод, подключенный к источнику тока, усилитель, два вычитающих устройства, дополнительно введены последовательно соединенные генератор управляемой частоты и преобразователь частоты в напряжение, а также последовательно соединенные генератор опорной частоты и управляемый делитель частоты, при этом первый вход первого вычитающего устройства соединен с выводами полупроводникового диода, второй вход которого подключен к выходу преобразователя частоты в напряжение, а выход через последовательно соединенный усилитель связан с входом генератора управляемой частоты, выход которого также соединен с первым входом второй схемы вычитания, второй вход которой подключен к выходу управляемого делителя частоты, а выход связан с выходом устройства.

На чертеже приведена схема цифрового измерителя температуры.

Цифровой измеритель температуры содержит источник 1 тока, соединенный своим выходом с термопреобразователем - полупроводниковым диодом 2 и первым входом схемы вычитания 3, выход которой через последовательно соединенные усилитель 4, генератор управляемой частоты 5 (ГУЧ) и преобразователь частоты в напряжение 6 (ПЧН) соединен со вторым входом схемы вычитания 3, при этом выход ГУЧ 5 связан с первым входом частотно-импульсного вычитающего устройства 7, второй вход которого подключен через последовательно соединенный управляемый делитель частоты 8 к выходу генератора опорной частоты 9, а выход вычитающего устройства соединен с выходом устройства.

Цифровой измеритель температуры работает следующим образом (фиг. 1).

Ток от источника 1 тока проходит через термопреобразователь 2, создавая на нем падение напряжения U_T=U₀+kT⋅Т, где U₀ - постоянное напряжение; k_T - постоянный коэффициент; T - температура Кельвина. Это напряжение поступает на вход аналогового вычитающего устройства 3, где сравнивается с напряжением компенсации обратной связи с выхода преобразователя частоты в напряжение 6 (ПЧН). Разностное напряжение с выхода устройства 3 усиливается усилителем 4 и управляет частотой F генератора 5, который стремится ликвидировать разбаланс напряжений на выходе усилителя 4. На входы частотно-импульсного вычитающего устройства 7 поступают импульсы от генератора 5 и через управляемый делитель частоты 8 от генератора опорной частоты 9 (ГОЧ).

На управляемом делителе 8 могут устанавливаться коэффициенты деления k₀₁ и k₀₂. Коэффициент k₀₁ устанавливается для исключения влияния напряжения U₀ на выходной сигнал измерителя , где - частота ГОЧ 9, т.е. частота F_T прямо пропорциональна температуре Т.

Коэффициент k₀₂ устанавливается для дополнительного смещения характеристики измерителя при получении отсчетов в градусах Цельсия.

Предлагаемая следящая система частотно-импульсного типа автоматической компенсации напряжения с выхода термопреобразователя характеризуется высокой точностью работы и линейной зависимостью сигнала от преобразуемой температуры, а также простотой конструкции по сравнению с прототипом, что повышает надежность работы устройства. Статическая погрешность предлагаемой следящей системы автоматического регулирования компенсации напряжения с выхода термопреобразователя частотно-импульсного типа обратно пропорциональна коэффициенту усиления этой системы. Частота следования импульсов F_T регистрируется цифровым частотомером.

Изобретение относится к области термометрии, где в качестве преобразователя используется полупроводниковый диод. Цифровой измеритель температуры содержит источник 1 тока, соединенный своим выходом с термопреобразователем 2 и первым входом схемы вычитания 3, выход которой через последовательно соединенные усилитель 4, генератор управляемой частоты 5 (ГУЧ) и преобразователь частоты в напряжение 6 (ПЧН) соединен со вторым входом схемы вычитания 3. При этом выход ГУЧ 5 связан с первым входом частотно-импульсного вычитающего устройства 7, второй вход которого подключен через последовательно соединенный управляемый делитель частоты 8 к генератору опорной частоты 9, а выход вычитающего устройства соединен с выходом устройства. Предлагаемая следящая система частотно-импульсного типа автоматической компенсации напряжения с выхода термопреобразователя характеризуется высокой точностью работы и линейной зависимостью сигнала от преобразуемой температуры. Технический результат - повышение точности работы устройства путем введения отрицательной обратной связи и представления информации в частотно-импульсной форме. 1 ил.

Цифровой измеритель температуры, содержащий в качестве преобразователя полупроводниковый диод, подключенный к источнику тока, усилитель, два вычитающих устройства, отличающийся тем, что он дополнительно снабжен последовательно соединенными генератором управляемой частоты и преобразователем частоты в напряжение, а также последовательно соединенными генератором опорной частоты и управляемым делителем частоты, при этом первый вход первого вычитающего устройства соединен с выводами полупроводникового диода, второй вход подключен к выходу преобразователя частоты в напряжение, а выход через последовательно соединенный усилитель связан с входом генератора управляемой частоты, выход которого также соединен с первым входом второй схемы вычитания, второй вход которой подключен к выходу управляемого делителя частоты, а выход связан с выходом устройства.