Устройство для измерения температуры с частотным выходом Советский патент 1983 года по МПК G01K7/32 

Gf: со

О)

fttut

Изобретение относится к температурным измерениям, а точнее к устройствам, в которых измеряемая температура преобразуется в частоту импульсов.

.Известно устройство для йзмерения температуры с частотным выходом, содержащее источник опорного тока, тер.мопреобразователь сопротивления, преобразователь напряжение-ток, интегрирующий конденсатор и блок сравнения 1 J.

Недостатком данного устройства является то, что оно при измерении температуры в широком Диапазоне имеет нелинейную выходную характеристику. .

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является устройство для преобразования напряжения в частоту импульсов, которое при наличии преобразователя темпера.тура-иапряжение может быть использовано для измерения температуры, содержащее источник опорного напряжения, последовательно соединенные интегратор и блок сравнения, выход которого подкхпочен к управляющему входу переключателя, первые входы которого соединены с источником опор.ного напряжения.

При подаче на вход этого устройства измеряемого напряжения напряжение на выходе интегратора нарастает до определенного уровня, при котором .происходит срабатывание блока сгравнения, что вызывает разряд конденсатора интегратора импульсом с дозированным количеством элёктри.чества от истбчника опорного напряжения 2.

Недостатком устройства является низкая точность измерения вследствие нестабильности разрядного импульса. Цель изобретения - повышение точности измерения.

Поста.вленная цель достигается тем, ЧТО; в устройство для измерения температуры с частотным выходом; содержавдее термопреобразователь со-.йротивленйя, включенный в схему преобразователя сопротивления в напряжение, соединенного с источником опорного напряжения, последовательно соединенные интегратор и блок сравнения, выход которого подключен к .управляющему входу переключателя, вые в.ходы. которого соединены с истрчником опорного напряжения, введены опорные резистор и конденсатор, подключенный к второму входу переключателя, выход которого соединен с выводами опорного pesKctopa, .а выход преобразователя сопротивления в напряжение через опорный резистор подключен к входу интегратора.

На чертеже приведена функциональная схема предлагаемого устройства.

Устройство содержит термопреобразователь 1 сопротивления, преобразователь сопротивления в напряжение, включающий в себя преобразователь 2-напряжение-ток, переключатели 3 и 4 резистор 5 и блок 6 управления, Источник 7 опорного напряжения, переключатель 8, опорный конденсатор 9, опорный резистор 10, интегратор 11 и блок 12 сравнения.

Устройство работает следующим образом. .

Напряжение И источника 7 опорного напряжения преобразуется преобразовате/|ем 3 напряжение-ток в 30, поступающий через переключатель 3 на термопреобразователь 1 сопротивления, на котором создается .падение напряжения

UY JO RT. . где R-|- - сопротивление термопреобразователя 1.

Это напряжение через переключатель 4 и опорный резистор 10 поступает на интегратор 11 и.-интегрируется таким образом, что напряжение на выходе интегратора 11линейно уменьшается. В это же время тереключатель 8 подключает опорный конденсатор 9 к источнику 7 опорного напряжения, в результате чего конденсатор 9 заряжается до напряжения UQ.

В момент времени, когда напряжение на выходе интегратора 11 сравняется с нулем - порогом срабатывания блока 12: сравнения, последний-выдает команду на переключатель 8, который подключает опорный конденс.атор 9 параллельно опорному резистору 10, в результате чего происходит разряд конденсатора 9 через опорный резистор 10. Полярность импульса напряжения-, возникающего на резистор 10 в результате разряда конденсатора 9 ,. имеет знак обратной полярнЬсти напряжения, снима-емого с термопреобразователя 1 сопротивления. При возникновении импульса на опорном резисторе 10 напряжение на интеграторе будет возра:стать и после окончания действия импульса будет убывать по линейному з.акону. Один период выходных импульсов формируется из уелоВия, что.вольтсекундная площадь импульса на опорном резисторе 10 равна вольтсекундной площади, создаваемой падением напряжения на термопреобразователе сопротивления /

aoRT.T So UoRoCo , (1)

где SQ - площадь импульса ;

Т - период-выходных импульсов RJJ и GQ - соответственно значения

величин опорных резистора 10 и конденсатора 9. При этом зависимость выходной частоты устройства от величины сопротивления термрпреобразователя и соответственно температуры будет определяться выражением 1 где М - коэффициент передачи преоб разователя 2 напряжение-ток. По окончании действия импульса разряда опорного конденсатора пере ключатель 8 подключает опорный кон денсатор 9 к «сточнику 7 опорного напряжения и-происходит подготовка устройства к началу формирования следующего периода выходного импульса. Посредством переключателей 3 и 4 и блока 6 управления можно осуществить работу устройства как с термопреобразователем 1 сопротивле ния, так и с резистором 5, что позболяет путем использований простейших устройств обработки ВЫХОД1Е1ОЙ частоты осуществить коррекцию всех аддитивных погрешностей и,, кроме того, обеспечить точную установку начальной точки отсчета темпе)ратуры. Как следует из выражения (2 ), функция преобразования устройства имеет ;линейный характер и ее стабильность, т.е. точность измерения, зависит от минимального числа па13аметров элементов устройства. Наличие в предлагаемом устройстве -опорншс резистора и конденсатора и новых связей между элементами . устройства выгодно отличает его от известного устройства, так как позволяет повысить точность измерения температуры.

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ С ЧАСТОТНЫМ ВЫХОДОМ, содержащее термопреобразователь сопротивления, включенный в схему преобразователя сопротивления в напряжение, соединенного с источником опорного напряжения, последовательно соединенные интегратор и блок сравнения, выход кото.рого подключен к управляющему входу переключателя, первые входы которого соединены с источником опорного напряжения, отличающееся тем, что, с целью повышения точности измерения, в него введены опорные резисторы и конденсатор, подключённый к второму входу переключателя, выход которого соединен с выводс1ми опорного резистора, a выход преобразователя сопротивления в напряжение через (Л опорный резистор подключен к входу интегратора.