Устройство для измерения температуры Советский патент 1983 года по МПК G01K7/13 

. Изобретение- относится к термометрии и может быть использовано в устройствах, предназначенных для измерения температуры различных: производственных процессов с высокой чувствительностью и точностью. Известны устройства дл измерения

температуры, в которых измерение температуры осуществляется при помощи термопреобразователя (термопара, термометр сопротивления, пьезоквар- Ю

цевый термодатчик, полупроводниковый термоэлемент и т.п., соединенного через устройства преобразования выходного сигнала с индикаторным устройством 13 - С 3J 15

Повышение чувствительности таких ; устройств путем увеличения коэффициента передачи приводит обнлчно к снижению стабильности измерительного устройства и его точности.20

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому, результату является устройство для измерения температуры, содержа- 25 щее термодатчик, генератор тактовой частоты, две схемы И, выходы которых раздельно соединены со входами сложения и вычитания реверсивного счетчика импульсов, блок цифровой ; индикации, вход которого через дешиф- ратор соединен с выходом реверсивного счетчика C4J.

Недостатком прототипа является . низкая точность измерения температуры, обусловленная высоким значе- 35 нием коэффициента передачи устройства измерения и его нестабильностью,

Цель изобретения - повышение точности измерения температурыо 40

Поставленная цель достигается тем, что в устройство, содержащее термодатчик, генератор тактовой частоты, две схемы И, выходы которых раздельно соединены со -входами ело- 45 жения и вычитания реверсивного счетчика импульсов, блок цифровой индикации, вход которого через дешифратор соединен с выходом реверсивного счетчика, введены компаратор с бло- гп ком гальванического разделения и преобразователь код - ток, а термодатчик выполнен в виде термокомпенсационного преобразователя, измерительные выводы которого подключены ко входу компаратора, выход блока гальванического разделения подключен к одним из входов схем И, к другим входам которых .подключен генератор тактовой частоты, при. этом входы разрядов кода преобразователя код- 60 .ток отсоединены с выходами реверсивного счетчика, а выход преобразователя код - ток подключай к компенсационным выводам .термокомпенсацион- ; ного преобразователя./ 65

На чертеже представлена блок-схема устройства для измерения температуры.

Устройство содержит термокомпенсационный преобразователь 1, компаратор 2 с блоком гальванического разделения 3, дре схемы И 4 и 5, генератор тактовой частоты 6, реверсивный счетчик 7, преобразователь код ток 8, дешифратор 9 и блок цифровой индикации 10.

Устройство работает следующим образом. ,

В основу работы устройства положе ме,тод измерения температуры по компенса1№онной схеме с использованием тепловой- обратной связи. Для этого в устройство введен термокомпенсационный преобразователь, .имеющий четыре вывода, два из которых являются измерительными (выводы А) и подключаются ко входу измерительного устройства, а остальные два (выводы В компенсационными, на которые подается Сигнал с выхода измерительного устройства.

В качестве такого преойразователя может быть использован, например .крест Пeльтьe выполненный из двух термопар, спаи которых соединены, термосопротивление с подогревательны элементом, термопреобразовательный элемент, выполненный на осноёе двухтранзисторов, расположенных в одном корпусе, один из которых вЫполняет роль чувствительного элемента, а второй - подогревательного и т.п.

Повьашение температуры среды, в которой находится термокомпенсационт ный преобразователь 1,вызывает уменьшение Тепловой мощности,рассеиваемой внутри преобразователя, °и - наоборот. Поэтому температура внутри преобразователя 1 в процессе его работы остается постоянной за счет замкнутой системы автоматического регулирования и тепловой обратной связи.

При возникновении разности температур между температурой среды, в которой находится термокомпенсационный преобразователь 1, и- температурой внутри преобразователя на его измерительных выводах А появляется напряжение, пропорциональное этой разности, и поступакадее на вход компаратора 2.

В качестве компаратора 2 может быть использован чувствительный операционный усилитель с высоким коэффициентом усиления. При этом на выходе компаратора 2 устанавливается напряжение логической 1 или О, в зависимости от знака напряжения на измерительных выводах А.преобразоваiтеля 1, т.е. в зависимости от-напряжения приращения указанной разности температур.

Выходной сигнал компаратора 2 через блок гальванического разделения 3, представляющего собой, например, оптронную пару, поступает на первые входы элементов И 4 и 5. На вторые входы элементов И подаются синхроийпульсы с генератора тактовой часгтоты б. .

В момент поступления синхроимпулса сгенератора 6 содержимое реверсивного счетчика 7 увеличивается, . или уменьшается на единицу младшего разряда счетчика. Выходной сигнал счетчика 7 представляет собой двоичный код, который посту пает одновременно-на входы дешифратора 9 и преобразователя код - ток 8. Преобразователь 8 . преобразует код в силу тока, который,поступает на выводы В термокомпенсационного преобразователя 1, обеспечивая увеличение или уменьшение тепловой мощности, рассеиваемой внутри преобразователя 1, и поддерживая тем самым температуру внутри его постоянной.

Разрешающая способность устройства измерения определяется коэффициентом передачи замкнутой обратной связи устройства.

Вывод результата измерения на блок цифровой индикации 10 осуществляется при помощи дешифратора 9, преобразующего двоичный код в двоично-десятичный семи-сегментный код.

Таким образом, вследствие нали0чия в устройстве измерения глубокой обратной связи по температуре точность измерения существенно шается, так как .уменьшаются, погрешности) присущие устройствам без тай5кой обратной связи.

технико-экономическая эффективность устройства обусловлена повышением точности измерения температуры без снижения разрешающей способности

0 устройства измерения4 что повышает производительность технологических процессов, связанных с контролем и регулированием температуры.

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ, содержащее термодатчик, генератор тактовой частоты, две схемы И, выходы которых раздельно соединены со входами сложения и вычитания реверсивного счетчика импульсов, блок цифровой индикации, вход которого через дешифратор соединен с выходом реверсивного счетчика, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности измерения, Э устройство введены компаратор с блоком гальванического разделения и преобразователь код -. ток, а термодатчик выполнен в виде термокомпенсационного преобразователя, измерительные вывода которого подклинены ко входу KOMnapaifopa, выход блока i гальванического разделения подключен к одним из входов схем И, к другим (Л входам которых подключен генератор тактовой частоты, при этом входы разС рядов кода преобразователя код - ток соединены с выходами .реверсивного счетчика, а выход преобразователя код - ток подключен к компе нсационным выводам термокомпенсационного преобразователя. 2