Устройство для измерения температуры Советский патент 1986 года по МПК G01K7/25 

Изобретение относится к устройствам для измерения температуры с применением резистивных преобразователей, имеющих нелинейную характеристику.

Целью изобретения является повьппе- ние точности измерения.

На чертеже показана схема устройства для измерения температуры.

Устройство содержит постоянные ре- зисторы 1 - 6 и терморезистор 7, образующие четырехплечий измерительный мост 8. При этом первый дополнительный резистор 4 включен последовательно с резистором -5 плеча, противополож ного плечу с терморезистором 7, второй 2 и третий 1 дополнительные резисторы включены последовательно с резистором 3 плеча, смежного с терморезистором 7, имеющим характеристику вида

(l+At-Bt,(О

где R сопротивление терморезистора при 0 С; А и В - постоянные коэффициенты;

t - измеряемая температура. Значения сопротивлений резисторов - 6 выбираются из соотношений: г. (2)

R,+R,R.n;

3 4 о ™

где тип- нормирующие коэффициенты

К измерительному мосту 8 подсоединены входы ключей 9-14. Выходы первого 11, второго 13 и третьего 9 ключей соединены с первым входом аналого-цифрового преобразователя (АЦП)двухтактного интегрирования, а выходы четвертого 10, пятого 14 и шестого 12 ключей соединены с вторым входом АЦП. Выход генератора 16 тактовых импульсов связан с счетным входом счетчика 17 и тактовым входом АЦП 15. Управляющий вход счетчика 17 связан с первым выходом АЦП 15 и управляющими входами ключей 13 и 14. Второй выход АЦП 15 связан с управляющими входами ключей 11 и 12, а третий его выход - с управляющими входами ключей 9 и 10. АЦП 15 двухтактного интегрирования содержит буферный усилитель 18, входы которого являются входами преобразователя 15 а выход подключен к первому входу интегратора 19, к второму входу которого подключены конденсатор 20 и через седьмой ключ 21 выход компаратора 22, связанный с входом логической схемы 25 управления, выходы ко

5 0

5

0

5

торой являются выходами АЦП 15, причем третий из них связан с управляющим входом ключа 21. Вход логической схемы 23 связан с выходом задатчика 24 интервалов времени, вход которого является тактовым входом АЦП 15. Выход интегратора 19 подключен к входу компаратора 22, другой вход которого подключен к общей шине устройства.

Устройство работает следующим образом .

В исходном состоянии логическая схема 23 управления подает сигнал на замыка ние ключей 9 и 10, а также клю- ключа 21 в АЦП. В этот момент времени t напряжение смещения операционных усилителей Uj и выходное напряжение и измерительной цепи запоминается на конденсаторе 20. Величина этого напряжения равна

Uc К. и, + и,,(3)

где К - коэффициент усиления буферного усилителя 18.

В момент времени t с задатчика 24 на вход схемы 23 поступает сигнал длительностью TO. Ключи 9, 10 и 21 отключаются, и вход АЦП посредством ключей 11 и 12:подключается к измерительной диагонали моста. Напряжение 4U с измерительной диагонали моста, усиленное усилителем 18 и поданное ) на интегратор 19, изменяется на его выходе по« закону

и Гг-с

(К- 4U-UJ

dt

ГГс i ( и. -

. г

dt.

()

В момент времени t задатчик 24 подает на вход схемы 23 сигнал переключения ключей. Ключи 11 и 12 размыкаются, и на вход АЦП подается напряжение и через замкнутые ключи 13 и 14. Напряжение на выходе интегратора начинает убывать по линейному закону

.--- (К

и.)

dt

(К -и.

+ и,„ ) . dt.

(5)

i

R С J 4J.X i. . .

Когда оно уменьшается до нуля, АЦП вновь становится на компенсацию. Во время замкнутого состояния ключей 13 и 14 в счетчике 17 зафиксирован код

55

Отсюда

NX

(6)

ди +

и.

0

(7)

3 . i: Как видно из полученного выражения, АЦП имеет нелинейность характеристики, пригодную для линеаризации характеристики термосопротивления с падающим участком.

Выразив напряжения U, л U и U через сопротивления плеч моста, получим

d R + 4 R-m

х 2-n-Ro - л R.m

Т,, (8)

где А R - приращение сопротивления

термодатчика.

Учитывая, что ,, запишем dR л Rim

« 2R(, п - R-m

N« . (9)

Анализ полученной зависимости поазывает, что она может совпадать с ппроксимирующей ее прямой N,a-t., в

л

ромежуточных точках

(At,-Bt )j (1+m)

xi 2 n-(At -Btf).m

N.

N,

«2

де N

iAtlI§ltiKl+m) 2-n-( A-tj -Bt).m

(10)

N

a

XI

и N

;2

И t.

N. код в счетчике в единицах измерения температуры для соответствующих точек середины и конца аппроксимации;

значение температуры середины и конца интервала аппроксимации;

емкость счетчика интервалов в1Ьемени.

Формула изобретения

Устройство для измерения температуры, содержащее четырехплечий измерительный мост с терморезистором, первый ключ, вход которого подключен

Редактор Л, Веселовская

Заказ 4113/39Тираж 778 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

0

5

0

5

0

476Я:)4

к вершине моста, выход связяи с ггер- пым входом аналого-цифрового преобразователя двухтактного интегрирования, а управляющий вход с вторым вы5 - ходом аналого-цифрового преобразователя, второй ключ, вход которого подключен к нулевой точке диагонали питания моста, выход связан с выходом первого ключа, а управляющий вход с первым выходом аналого-цифрового преобразователя, третий ключ, счетчик, управляюпщй вход которого соединен с первым выходом аналого-цифрового преобразователя, и генератор тактовых импульсов, выход которого соединен со счетным входом счетчика и тактовым входом аналого-цифрового преобразователя, отличающееся тем, что, с целью повьщгения точности измерения, в него введены четвертый, пятый и шестой ключи, а также дополнительные резисторы, первый из которых включен последовательно с резистором плеча, противоположного плечу с терморезистором, и соединен с входом третьего ключа, выходом связанного с выходами первого и второго ключей, а второй и третий дополнительные резисторы включены последовательно с резистором плеча, смежного с терморезистором, точки их включения соединены с входами четвертого, пятого и шестого ключей, выходы которых соединены с вторым входом аналого-цифрового преобразователя, управляющие входы шестого и первого ключей соединены между собой, управляющие входы третьего и четвертого ключей соединены с третьим выходом аналого-цифрового преобразователя, а управляющие входы пятого и второго ключей также соединены между собой.

5

0

Составитель Н. Макаров

Техред М Ходанич Корректор Г. Решетник

Изобретение относится к устройствам для измерения температуры. Устройство содержит постоянные резисторы 1-6 и терморезистор 7, образующие четырехплечий измерительный мост 8, к которому подсоединены входы ключей 9-14, аналого-цифровой преобразователь 15, генератор 16 тактовых импульсов, счетчик 17, буферный усилитель 18, интегратор 19, ключ 21, ком-: паратор 22, логическую схему 23 и задатчик 24. Введение новых элементов и образование новых связей между элементами устройства позволяет повысить точность измерения температуры с применением резистивных преобразователей, имеющих нелинейную характеристику. 1 ил. g