Устройство для измерения температуры Советский патент 1986 года по МПК G01K7/16 

Изобретение относится к температурным измерениям5 а именно к устройствам для измерения температуры с помощью термопреобразователей сопротивления .

Цель изобретения - повышение точности измерения путем исключения аддитивной составляющей погрешности, обусловленной дрейфом эквивалентного кагфяжения смещения схемы сравнения и цифроаналоговых преобразователей.

На чертеже представлена схема устройства для измерения температуры

Устройство содержит термопреобразователь сопротивления, первый 2 и второй 3 образцовые резисторы, схему 4 срав 1ения, первый цифроаналого- вый преобразователь (ЦАП) 5,, второй ЦАН 6, третий ЦДЛ 7, суммирующий усилитель 8 с резистором в цепи отрица- тельной обратной связи, управляемый источник 9 тока, источник И) опорного напряжения, ключи 11 Г/, блок 18 управления. Б качестве блока управления может быть использован генератор импульсов со счетчиком и формирователями импульсов, формирующими импульсы управления определенной длительности. Управляемый источник 9 тока5 схема 4 сравнения, 11АП 5-7, ключи 11-17 могут быть выполнены на стандартных микросхемах по обычньм схемам.

Устройство работает следующим образом,

Весь цикл измерения осуществляется четыре такта.

В первом такте по сигналам с выходов 19-22 блока 18 управ- ленрш, поступающим на установочные входы, ПАП 5 и ЦАП 7 устанавливаются в исходное нулевое состояние а ключи 13 и 16 замыкаются. Затем кк управляющий вход ЦАП 7 с выхода 23 блока 18 управления поступает сигнал лоочередного вкточения разрядов ШШ

В момент равенства напряжений на входах сравнения на ее вьпсоде ||юрмируется сигнал, поступающий на эход 24 блока управления, по которо- блек управления останавли:вает работу ШШ 7.

При этом 1-шеющийся сигнал в цепи измерения уравновешивается на входе- 1:хемы сравнения с помощью третьего ЛАП 7

, u,№.:f (О

242727

где

5

Ю

.

15 20 . 25

35

и,

9Ро

и

ЧАл

Гр - сопротивление потенциальной цепи образцового резистора 2, соединенной с общей шиной устройства; сигнал помехи, дрейфа О измерительной цепи; напряжение уравновешивания на выходе ЦАП 7 . Конструктивным расположением образцового резистора 3 внутри прибора .обеспечивают выполнение равенства TQ t), тогда равенство (l) преобразуется в равенство (2)

Ugpo ицйп Г 2)

Полученное таким образом напряжение на выходе 1ЩТ 7 сохраняется на время второго такта, в котором ключ 16 разомкнут, а ключ 7 замкнут по сигналу с врлхода 25 блока 18 управ- ле ния.

Во втором такте осуществляется подавление начального у астка нжалы. Для этого по сигналу, поступающему с выхода 26 блока управления, ключ 12 замыкается, по сигналу, поступающему с выхода 27 на у лравляюшлй вход i. ПАП 5,, включаются все его разрядьт, а на управляющие входы ЦДЛ 6 с выходов 28 и 29 блока управления поступают сигналы управления и обратной связи. При этом осуществляется урав- нове1№шание схемы 4 сравнения с помощью LIAII б, который регулирует ток в цепи оС5разцового резистора 3 до пол учения равенства

ROC

-МдВ +1Кц

мЯ-Че 4+Ur

Ro)

(3)

,

де U(j3o - сигнал помехи;

напряжение на выходе ДАЛ 5 при всех включенных разряи.

i 4/ilt SMOKCдах.

.-|f;

N,, Е,

R

IUo

oc

i

максимальное кодовое число при всех включенных разрядах первого ЦАП, соответствующее максш уму шкалы измерения; сопротивление резисторной матрицы Р-2Р первого ЦАП; ток питания датчика; напряжение опорного источника;

сопротивление обратной связи с а--мирующего усилителя ;

сопротивление первого образцового резистора;

- изменение сопротивления

термопреобразователя в диапазоне измерения;

RU - начальное сопротивление

п

термопреобразователя в диа-з пазоне измерения.

Величина сопротивления образцового резистора 3 из условия получения равенства Нц .. (4)

o-t , °

При этом условии, а также с учетом выражения (2) выражение (З) принимает вид:

R

зависимость измеряемой температуры t от кодового значения ЦАП 5 в виде

,,

где k l4 Ro.U,(5)

- сопротивление потенциальной

В третьем такте ключи разомкнуты, а ключи 11 и по сигналам с выходов 30 и 31 блока 18 управления. На входы ЦАП 7 поступают сигналы управления и обратной связи 20 с выходов 20 и 23 блока управления, а на вход ЦАП 5 сигнал обнуления с выхода 19. Имеющийся при этом сигнал в цепи термопрёобразователя уравновешивается на входе схемы 4 сравнения 25 с помощью третьего ЦАП 7 до получения равенства

1,„ +U, где

цепи датчика, соединенной с зо общей шиной устройства.

Полученное таким образом напряжение на выходе ЦАП 7 сохраняется на время четвертого такта, когда термопреобразователь сопротивления находится под током. В этом такте ключ 11 разомкнут, ключи 12 и 15 замкнуты управляющими сигналами с выходов 26 и 32 блока управления, на управляющие входы ЦАП 5 поступают сигналы управления и обратной связи с выходов 19 и 27.

Уравновешивание схемы сравнения в этом случае осуществляется с помощью ЦАП 5 до получения равенства

I +Uqpo+TuRx-t-RH U ftt, +

Н

.

где дН - измеряемая величина;

К, - код измеряемой величины. Первые и третьи члены левой и правой части уравнения согласно (4) и (6) взаимоисключаются, а уравнение (7) преобразуется в уравнение

i- Ix- Uofr- (8) которое при сопоставлении с уравнением (5) определяет пропорциональную

коэффициент пропорциональности.

При этом код цифрового регистра ЦАП 5 пропорционален величине Ti. и соответственно измеряемой температуре.

Формула изобретения

Устройство для измерения темпера- 15 туры, содержащее термопреобразова13и 17 тель сопротивления, первый цифроана14замкнуты логовый преобразователь, первый уп|равляющий вход которого соединен с первым выходом блока управления, управляемый источник тока, управляющий вход которого соединен с выходом второго цифроаналогового преобразователя, первый выход подключен к общей щине устройства, соединенной со схемой сравнения, а второй выход че- (рез первый ключ, управляющий вход которого соединен с вторым выходом блока управления, подключен к первому токовому выводу термопреобразователя сопротивления, отличающееся тем, что, с целью повьше- ния точности измерения, в него введены источник опорного напряжения, щесть ключей, два образцовых резистора, третий цифроаналоговый преобразователь и суммирующий усилитель, не- инвентирующий вход которого подключен к общей щине устройства, инвен- тирующий вход соединен с выходами первого и второго цифроаналоговых преобразователей и через второй ключ и первый образцовый резистор подключен к выходу источника опорного напряжения, соединенному с опорными входами цифроаналоговых преобразователей, а выход суммирующего усилителя подключен к первому входу схемы сравнения, выход которой соединен

с входом блока управления, а второй 50 вход соответственно через третий и четвертый ключи подключен к первым потенциальным выводам термопреобразователя сопротивления и второго образцового резистора, вторые потен- 55 циальные выводы которых соединены с общей щиной устройства, а токовые выводы соответственно через пятый, щес- той и седьмой ключи подключены к вто35

40

45

(Т)

12427274

зависимость измеряемой температуры t от кодового значения ЦАП 5 в виде

,,

где k 35

40

45

5i;i 727 s

p(.My выходу управляемого источника то- треп.егч) , четвертогч , пятог о и К.-1, )|ри этом дополнительные вьп :од 1шестого ключей и утгравлягощим вхоГмтокя управления подключены соответст- дпм цифроаналоговых преобразова- и рнно к управляющим входам второго, . телей.

Изобретение относится к температурным измерениям, а именно к устройствам для измерения температуры с помощью термопреобразователей сопротивления . Цель изобретения - повышение точности измерения. Устройство, содержит термопреобразователь 1 сопротивления, схему 4 сравнения, цифро- аналоговые преобразователи (ЦАП) 5 и 6. Вновь введены образцовые резисторы 2 и 3, ЦАП 7, суммирующий усилитель 8 с резистором в цепи отрицательной обратной связи, управляемый источник 9 тока, источник 10 опорного напряжения, ключи 11-17 и блок 18 управления. Введение новых элементов и образование новых связей между элементами устройства позволяет исключить аддитивную составляющую погрешности, обусловленную дрейфом эквивалентного напряжения смещения схемы сравнения и цифроаналоговых преобразователей. 1 ил. i (Л ts9 N9 д ts9